李 鑫
(西南科技大學土木工程與建筑學院,四川 綿陽 621000)
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我國重大地震與建筑抗震設(shè)計的研究
李 鑫
(西南科技大學土木工程與建筑學院,四川 綿陽 621000)
通過唐山地震和汶川地震兩個案例,分析了我國建筑抗震設(shè)計的發(fā)展情況,并從抗震設(shè)計理論、建筑材料、抗震構(gòu)造措施、規(guī)范要求等方面作了闡述,有利于不斷更新與完善建筑抗震設(shè)計體系。
地震,抗震設(shè)計,建筑材料,樓梯間
地震是與地球內(nèi)部構(gòu)造緊密相關(guān)的一種自然現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計,地球上每年約發(fā)生500多萬次地震,其中絕大多數(shù)釋放的能量太小或太遠,以至于人們感覺不到;真正能對人類造成嚴重危害的地震是強烈地震。強烈地震會造成地面的強烈搖晃和顛簸,造成建筑物和構(gòu)筑物的破壞,嚴重危及人民的生命財產(chǎn)安全。地震還可能引發(fā)海嘯、滑坡、泥石流、空氣污染等等次生災害,它們有時比地震直接造成的損失更為嚴重。
減輕地震災害是一項系統(tǒng)性的宏大工程,關(guān)乎著社會經(jīng)濟發(fā)展和人類生命安全,它主要包括了震前的防震防災、震時的應急處理、震后的搶險救災和災后重建。震前的防震防災能夠防患于未然,體現(xiàn)在建筑工程中則是通過一定的構(gòu)造措施和材料要求來提升建筑的性能,使其在地震到來之時能夠避免或者減少地震帶來的破壞。所以說,震前的防震措施是減輕地震災害最為行之有效的途徑。我國有組織的結(jié)構(gòu)抗震研究開始于20世紀50年代,并在1959年和1964年提出了兩個版本的設(shè)計規(guī)范,簡稱為“59”規(guī)范和“64”規(guī)范,雖未正式頒發(fā),但對我國的工程抗震事業(yè)有著深遠影響。我國正式頒布的第一本工程抗震設(shè)計規(guī)范是1974年試行的TJ 11—74工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范。之后隨著抗震設(shè)計理論的完善和進步,我國逐步頒布了“78”規(guī)范、“89”規(guī)范、“01”規(guī)范和“10”規(guī)范。這些設(shè)計規(guī)范對建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)等方面做出了要求,一定程度上保證了建筑的抗震性能。建國后,我國國內(nèi)發(fā)生過很多次破壞程度較為嚴重的大地震,本文選取了其中較為嚴重的唐山地震和汶川地震進行研究,探究這兩次地震發(fā)生后我國建筑抗震設(shè)計做出的相應變化。
1976年7月28日,我國河北省唐山市發(fā)生了7.8級地震,成為中國歷史上罕見的一次城市地震災害。地震的破壞范圍超過了3萬km2,14個省、市、自治區(qū)都有震感。震中的唐山市區(qū)遭到了毀滅性打擊,國家財產(chǎn)遭受極大損失,1 479萬m2的房屋被損毀,經(jīng)濟損失達到了54億元,而人民的生命安全也遭受嚴重破壞。唐山大地震是一場世界罕見的災難,這場災難也使人們在悲痛中得以反思,尋求減少災難損失的方法。
唐山大地震的發(fā)生使得建筑結(jié)構(gòu)抗震得到了極大的重視。
首先是認識到了地震設(shè)防的重要性,應對地震的方案由被動變?yōu)橹鲃?,積極尋找對付地震的辦法。這里涉及到了場地的劃分問題,“78”規(guī)范中將全國劃分出7度~9度設(shè)防區(qū),而鑒于我國地震多發(fā)的情況,“89”規(guī)范中提出了進一步將抗震設(shè)防區(qū)擴大到6度區(qū)的重大決策。這使得我國的抗震設(shè)防區(qū)面積進一步擴大,占到了大陸國土面積的一半以上??紤]到當時的有關(guān)地震的理論研究和實踐知識尚且不足,所以對6度區(qū)的建筑進行適當設(shè)防就顯得極為重要,這樣能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的地震情況做出提前預防,大大提高了建筑的抗震能力。
其次是建筑抗震設(shè)計理論的變化,“78”規(guī)范實行單水準設(shè)防,保證建筑主體結(jié)構(gòu)“壞而不倒”;而“89”規(guī)范則將抗震設(shè)防的概念進一步完善,提出了三水準的設(shè)防概念,即“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標。第一水準:當遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度(基本烈度)的多遇地震影響時,一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用。第二水準:當遭受相當于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,可能損壞,經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。第三水準:當遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時,不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞[1]。三水準設(shè)防原則的提出進一步提高了我國的建筑抗震設(shè)計理論。
最后是建筑材料和抗震構(gòu)造措施的變化。建筑材料是建筑物抗震能力的物質(zhì)基礎(chǔ),所用的建筑材料不同,建筑的抗震能力也就不同。唐山地震后,鑒于磚砌體結(jié)構(gòu)整體性差、抗震能力差的特點,粘土磚逐漸被淘汰,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)得到了大力發(fā)展,并出現(xiàn)了預應力鋼筋混凝土、輕型屋面板等構(gòu)件?!?8”規(guī)范創(chuàng)造性地提出了構(gòu)造柱的概念,即在砌體結(jié)構(gòu)房屋墻體的規(guī)定部位,先按構(gòu)造配筋,之后按先砌筑墻體,后澆筑混凝土的施工順序澆筑構(gòu)造柱。構(gòu)造柱與房屋的圈梁相連接,能夠增加房屋的整體性,提高房屋的抗震能力。
汶川地震發(fā)生于2008年5月12日,地震烈度達到9度,中國的大部分地區(qū)甚至亞洲的多個國家和地區(qū)都能感覺到此次地震。汶川大地震是新中國成立以來破壞力最大的地震之一,造成了高達8 452億元人民幣的經(jīng)濟損失。這次災難雖是天災,但也有許多建筑的破壞倒塌與結(jié)構(gòu)設(shè)計問題、施工偷工減料等人為因素脫不了干系。汶川地震發(fā)生后,人們在對此次地震災害進行認真的經(jīng)驗總結(jié)之后,對當時的“01”規(guī)范進行了局部修訂。
“01”規(guī)范大體保持了“89”規(guī)范中大部分的抗震設(shè)計思想,并順應時代發(fā)展額外增加了鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計、隔震減震設(shè)計等內(nèi)容。四川盆地的周邊地帶位于多山地區(qū),建造在這些地方的建筑在此次地震中遭到嚴重破壞。修訂后的規(guī)范嚴格限制了建筑的選址問題,規(guī)定危險地段上嚴禁建造甲、乙類的建筑,不應建造丙類的建筑,要求山區(qū)的建筑場地上應設(shè)置邊坡工程來保證抗震穩(wěn)定性并避免深挖高填[2]。
樓梯等非抗震構(gòu)件的設(shè)計問題在地震之后也顯示出了重要性。地震中樓梯間起到流通疏散作用,同時也是人群較為集中的地點,一旦樓梯間結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,往往都會導致慘重的人員傷亡。修訂后的規(guī)范為此增加了新的內(nèi)容,要求在樓、電梯間的四角,樓梯段上下端對應的墻體處,外墻四角和對應轉(zhuǎn)角,錯層部位橫墻與外縱墻交接處,大房間內(nèi)外墻交接處,較大洞口兩側(cè)等位置都要設(shè)置構(gòu)造柱[3],保證樓梯間在地震作用時的安全。
我國作為一個地震多發(fā)的國家,地震活動的頻率高、分布廣、強度大、破壞性較強,所以抗震設(shè)計工作顯得尤為重要。我國的建筑抗震理論與技術(shù)在半個多世紀的歷程中從無到有,不斷發(fā)展和完善,形成了自己獨有的理論體系。建筑抗震設(shè)計規(guī)范的不斷更新,在歷次的重大地質(zhì)災害中得到了檢驗與完善。但是理論的完善只是防震工作的一部分,只有嚴格執(zhí)行施工規(guī)范,進行合理設(shè)計的同時保證施工的高質(zhì)量,才能最大限度的避免地震災害的發(fā)生。
[1] 郭仕群.工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計[M].成都:西南交通大學出版社,2013.
[2] 王亞勇.概論汶川地震后我國建筑抗震設(shè)計標準的修訂[J].土木工程學報,2009(42):1-12.
[3] GB 50011—2001,建筑抗震設(shè)計規(guī)范(2008版)[S].
Study on domestic major earthquakes and architectural seismic-resisting design
Li Xin
(CollegeofCivilEngineering&Building,SouthwestUniversityofScience&Technology,Mianyang621000,China)
Based on Tangshan earthquake and Wenchuan earthquake, the paper analyzes the development conditions of domestic building seismic-resisting design, and describes seismic-resisting design theories, building materials, seismic-resisting structure measures and regulation requirements, which will be good for continuously renovating and improving building seismic-resisting design system.
seismic, seismic-resisting design, building material, staircase
1009-6825(2016)16-0053-02
2016-03-23
李 鑫(1994- ),男,在讀本科生
TU318
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