汶川大地震带给建筑防震设计的思考.doc

汶川大地震带给建筑防震设计的思考
陈晓敏 摘要:5?12汶川大地震是1949年新中国建国以来最严重的灾难之一。道路、桥梁、隧涵、城镇、学校、房屋、通信等基础设施损毁严重。估计直接经济损失可迭1500亿元人民币。震后政府管理部门、因为设防度太低。据了解,虽然中国大部分城市是按照7度设防烈度进行建筑结构设计,但对于政府机构、医院、学校、电站、车站等重要公共建筑、生命线工程都要提高1-2度设防。
二、房屋本身结构类型和建筑形式的原因
不同的房屋结构类型和建筑形式,在这次地震中体现出震害明显不同。砖混结构的建筑震害最为严重,抗震性能弱,还有九十年代中期以前预制空心楼板中大量使用冷拔低碳钢丝构件的房屋,以及在农村建房中大量使用“干打垒”等土筑墙形式,用泥、砂或糯米浆为主要粘结材料的房屋,其整体性和抗震性均差,在这次地震中震害严重,倒塌较多。另外,学校也存在抗震方面的几个先天缺陷:一是房间大。躲到卫生间等场所是地震发生时的一条逃生原则,原因就在于空间狭小、有墙面支撑,墙的面积大抗震能力就强。但学校教室、活动室等场所空间都比较大,相对而言墙的面积就小。二是窗户大。教学需要良好的光线,采光使用大面积的窗户设计,相应地使得墙的面积大大缩减。三是走廊设计。一般学校都采用单面、外廊的走廊设计,多由柱子支撑,如果教室两边都是走廊,在纵向上一间教室就只有前后的两面墙抗震,两边柱子的作用则很弱。
三、对非承重结构构件隔墙抗震性能的忽视
从地震造成的几种破坏形式来分析。一是建筑平面质量中心和刚度中心不重合,没在同一竖线上,建筑在地震作用下,整体扭转破坏,甚至倒塌。抗震要求建筑隔墙平面布置均匀对称(成为规则建筑),质量中心和刚度重合,且处于同一竖线上。但建筑功能和需求和抗震要求经常会发生矛盾,建筑隔墙平面布置不均匀、不对称(形成不规则建筑)。二是震害发生原因是建筑刚性隔墙上下布置不连续,出现薄弱层导致刚度突变。在地震作用下建筑薄弱层柱子承受了较大的竖向荷载,出现塑性变形后产生较大位移,从而加速柱子的破坏,造成整栋房屋倒塌。抗震要求建筑刚性隔墙应上下均匀,避免出现薄弱层。三是局部的墙体与柱子的刚性连接,对柱子形成约束,地震时,支撑楼层的柱子发生脆性短柱破坏,会造成楼层突然倒塌,短柱破坏部分通常在门窗洞口处。四是砌块类隔墙刚度大,变形能力差,无法与主体结构层间变形协调。抗震要求墙体与主体结构应有可靠地拉结,应能适应主体结构不同方向的层间位移。此外,砖墙、砌块填充墙还会对结构本身造成损害。因为砖墙、砌体填充墙的刚度大,在地震时会对梁柱结构产生挤压作用,承重结构的混凝土破裂,就可能导致房屋倒塌。解决这些问题,可以采用结构自重轻、柔性好的,可迅速吸收和消散地震产生的能量的轻质材料作为隔墙。
四、可借鉴地震防灾减灾具有丰富经验国家的做法
日本是地震多发国家,人口密度高,防灾已经成了日本人日常生活的一部分,他们对于地震防灾减灾具有丰富的经验。从阪神地震后,日本从地震中汲取教训,在建筑抗震规范和建筑抗震设计上都取得了新的进展。
日本强制执行的建筑结构设计标准包括下面几类:建筑法、建筑令、建筑规准、官方备忘录。此外,还有大批与建筑结构设计和施工相关的标准和指南。《建筑基准法》(BSL)是建筑结构设计和施工相关的最基本的法律。