抗震建筑

抗震建筑，是指在抗震设防烈度为6度及以上地区必须进行抗震设计建筑。从全球的重大地震灾害调查中可以发现，95%以上的人命伤亡都是因为建筑物受损或倒塌所引致的。探讨建筑物于地震中受损倒塌的原因，并加以防范，从工程上建造经得起强震的抗震建筑是减少地震灾害最直接、最有效的方法。提高建筑物抗震性能，是提高城市综合防御能力的主要措施之一，同时也是防震减灾工作中一项“抗”的主要任务。

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一些国际上造成重大伤亡的地震灾害都呈现出类似的现象，除了地震规模(震级)大外，主要还是因为大量没有经过良好抗震工程设计与施工的房屋倒塌。而且这些房屋经常是完全倒塌成一堆石块废墟，将人活埋；这样的场景在1999年8月17日土耳其的伊兹米特(Izmit)地震、2001年1月26日印度的布吉(BHUJ)地震、2005年10月8日巴基斯坦的克什米尔(Kashmir)地震以及此次的汶川大地震等死亡人数超过2万人的灾害地震中都极为类似。因此，探讨建筑物于地震中受损倒塌的原因，并加以防范，从工程上建造经得起强震的抗震建筑是减少地震灾害最直接、最有效的方法。 www.18art.com

然而，不是符合抗震标准的房子就不会被震倒。假如建筑物遭受极端地震的袭击，超过其抗震标准，那么建筑物还是可能严重受损或倒塌的。以这次汶川地震的规模来推算，在龙门山断层附近距离断层线20公里范围内的地震动强度可能高达0.3g以上(地震烈度8度以上)，约相当于中国抗震规范烈度9度的设防地震水平，但实际耐震设计的标准只有7度(成都)左右。换言之，建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震标准)，却遭受了9度以上的地震袭击。有些城市虽然距离龙门山断层较远，理论上震波会随距离而衰减，但可能是因为地质较松软，而在当地发生震波放大的效应(地盘效应)，这也会使地震烈度超过抗震标准而成为重灾区。因此对地震与活动断层的充分研究也极为重要。 www.18art.com

从全球重大地震灾害调查的结果我们综合得出了一个结论,所有的地震灾难都是因为“四不、一没有”造成的,简单的说,“四不”就是建筑物的抗震设防标准不足、设计不当、施工不良和使用维护不善,而“一没有”就是没有防灾意识。总的来说,房子被震垮,通常是前述几个因素交互影响的结果。若有两个以上因素同时存在,房子被震垮的可能性就大大提高,灾难也会产生。

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以下我们就从全球的重大地震及此次汶川地震的经验,分别就“四不、一没有”来逐项探讨灾害的原因与防范之道。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

一、抗震设防标准不足。这是指地震所引起的地震动烈度太大超过预期的标准。建筑物的抗震设防标准是经过科学统计分析而计算出的各地的地震危害程度,并综合考虑经济与风险等因素而决定的。在极端情况的大规模地震下,实际地震烈度还是有可能超过设防标准的。以1999年台湾地区“9·21”集集地震为例,集集地震是因为车笼埔断层(逆冲断层)活动而造成,在当时因为对车笼埔断层的调查研究还不够充分,以致低估了它的地震危害程度；因此,耐震设计规范只将车笼埔断层附近区域的设计地震定为0.23g(约相当于中国烈度标准的8度),但灾区实际的地震动超过0.4g(相当于中国烈度标准的9度),因而在车笼埔断层附近区域造成了相当大的灾害。此次汶川地震也有许多类似的地方,同样是逆冲断层龙门山断层活动引起,在灾区附近的实际地震动烈度远大于抗震设防标准烈度,而导致严重的灾害。这样的情况是世界各国都普遍存在的问题,必须加强活动断层的调查研究与地震危害评价,这需要政府与负责单位投入更大的经费与人力。 www.18art.com

二、设计不当。地震中倒塌的房子如果不符钢筋水泥建造的基本要求,钢筋严重缺乏,没有达到钢筋量的最低要求,水泥强度有问题,严格来说,这些都不能称为钢筋水泥建造的房子,它的抗震能力比砖石造的房子好不了多少,地震倒塌时瞬间变成巨大的石块堆将人活埋,这是造成惨重伤亡的主因。这些建筑可能设计不当或者根本未经专业(抗震)设计。建筑物的设计必须依据抗震设计规范的规定,配合学理的分析验算来决定柱、梁及墙等主要抗震构材的尺寸与配筋,并且需符合详细的耐震设计与施工细节标准；这样的房子纵使遭遇超过设防标准的地震而破坏,也不致于发生完全坍塌成石堆的现象,人命的伤亡还是可以得到相当降低的。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

三、施工不良。设计只是提出一些设计图说,此一阶段可以说是纸上谈兵,建筑物必须经过施工才能真正的实体呈现。一个精良的设计若施工不良一样会造成灾难,尤其是钢筋水泥建造的房屋,除了钢筋与水泥的强度需要符合标准外,还有许多施工细节必须切实遵守,诸如钢筋摆放的数量、位置、搭接位置、弯钩角度与箍筋间距等都对抗震能力有决定性之影响。这在全球的震灾调查结果与试验研究中是一再被确认的。四、使用维护不善。建筑物在设计时都是根据原定的使用条件(用途)加以分析设计,若用途变更也可能导致载重变化而影响其抗震能力。更常见的是在房屋建造后,因为某些使用上的需要就直接敲除墙,甚至连柱子都敲除。有时为了增加使用空间而在屋顶增建。以上这些作为若未经详细的工程分析并做必要之加固,都会导致房屋抗震能力严重下降,而在强震中受到严重威胁。

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五、没有防灾意识。地震灾害的某些特征和其它的天然灾害不同,使得无论是政府官员还是民众都容易缺乏地震防灾意识。拿台风造成的洪灾和地震这两种天然灾害来比较:台湾地区洪灾的规模虽然较小,但几乎每年都会发生,且可以有几天到几小时的预警,人们比较容易有警惕；反观地震灾害虽然损失往往十分惨重,却数十年才发生一次,且通常没有预警,人们容易遗忘。1976年的唐山大地震造成24万余人死亡,可能因已经过了30年而逐渐被淡忘。这里要特别强调的是,所有倒塌的房屋都有抗震能力不足的问题,但抗震能力不足却不一定是设计不当或施工不良(经常被归类为偷工减料)的问题。二三十年前建造的房子会经不起地震是由许多社会经济发展过程与工程知识上的原因导致的,几乎所有的国家都有相同问题。在早期因为社会经济条件较匮乏,许多房屋的建造必定能省则省,安全考虑变成次要因素；加上当时的工程知识不像现在这么清楚、普及,许多抗震设计规范本身就不够完备,又没有完全落实于建设中。这些都是早期建造的房子在地震中倒塌的重要原因,不一定是偷工减料。 #3$$#%%%%%%%6$

随着社会经济的发展,我们的社会应该越来越重视防灾工作,如果有防灾意识的话,那些早期建造、抗震不足的房子就应该进行加固工程,地震的伤亡必定也会大大地降低。 #3$$#%%%%%%%6$

一、抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。 www.18art.com

二、建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。

三、结构体系应符合下列各项要求: 
(一) 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。
(二)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%
(三) 应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。
(四)对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。 抗震设计尽量做到建筑平面和立面规则、减少大悬挑和楼板开洞、总质量小且沿平面和立面分布均匀、刚度柔并不出现凸变。

1、抗震设计按照二阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算，对各类结构按规定要求采取抗震措施；对特殊结构应进行罕遇地震下的弹塑性变形验算、三水准：小震不坏、中震可修、大震不倒原则进行。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

2、对于抗震防灾建筑(如：大中型医疗建筑、消防车库及其值班用房、疾病预防与控制中心)、基础设施建筑(如：县及县级市的主要取水和输水管线、水质净化处理厂配套建筑、燃气厂主厂房、贮气罐、加压泵房和调度楼、热力建筑)、电力建筑、交通运输建筑、邮电通信和广播电视建筑、大中型公共建筑和幼儿园、小学教学楼等，国家规定要提高抗震设防标准。 www.18art.com

3、抗震设计基本要求：                                   
(1)选择对抗震有利的场地、地基和基础，                    

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(2)选择对抗震有利的建筑平面和立面，                       www.18art.com

(3)选择技术上、经济上合理的抗震结构体系，                

(4)处理好非承重结构构件与主体结构的关系，                 

(5)注意材料的选择和施工质量。

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多层砖房抗震构造措施：                                     www.18art.com

设置钢筋混凝土构造柱，墙体之间要有可靠的连接，设置钢筋混凝土圈梁，楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接，加强楼梯间的整体性，采用同一类型的基础。

梁、柱塑性铰设计应遵循的原则：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固。 www.18art.com

1)加气混凝土

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加气混凝土是一种轻质多孔、保温隔热、放火性能良好、可钉、可锯、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初期，我国就开始生产这种产品，并广泛使用于上海国际饭店、上海大厦、福州大楼、中国人民银行大楼等高低层建筑中。是一种优良的新型建筑材料。并且具有环保等优点。　加气混凝土砌块一般重量为500-700千克/立方米，只相当于粘土砖和灰砂砖的1/4-1/3，普通混凝土的1/5，是混凝土中较轻的一种，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙。使用这种材料，可以使整个建筑的自重比普通砖混结构建筑的自重降低40%以上。由于建筑自重减轻，地震破坏力小，所以大大提高建筑物的抗震能力。

2)抗震防水建筑材料(MULTI-PLY SHEET) #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

3)碳纤维复合材料

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具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等优点，采用碳纤维粘贴进行抗震加固的方式应是优选的方案。 www.18art.com

4)缓冲抗震材料
聚乙烯(PE发泡)，EVA，EPE，橡胶，海绵等相关材料的制品加工，广泛用于设备包装，仪器仪表内垫外包，运输业的缓冲抗震。

5)高速公路地下防潮抗震材料-XPS挤塑板

8)隔热抗震幕墙复合材料——由内层板、中间层、聚氨酯发泡塑料、外层板、蜂窝支架组成，采用隔热抗震幕墙复合材料结合本发明给出的固定型材安装可以组成安全幕墙，造价低廉，隔热节能，质轻、抗震性能优于玻璃墙幕。 www.18art.com

抗震建筑

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与西方砖石结构建筑的“以刚克刚”不同，中国传统的木结构建筑在抵抗地震冲击力时，采用的是“以柔克刚”的思维，通过种种巧妙的措施，其目标是以最小的代价，将强大的自然破坏力消弥至最小程度。我国许多古代建筑都成功地经受过大地震的考验，如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等建筑，千百年来均经历过多次地震仍然傲然屹立。当代建筑设计以抵御9度地震为目标，而我国传统的木结构建筑基本上能达到这个要求，而且其代价远远小于西方的“刚”，不能不让人叹服“柔”的力量。 #3$$#%%%%%%%6$

柔性的框架结构：墙倒屋不塌

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中华民族不但自文明伊始就睿智地选择了木材等有机材料作为结构主材，而且发展形成了世界上历史最悠久、持续时间最长、技术成熟度最高的结构体系—柔性的框架体系。我国木结构技术的发展，若仅从浙江余姚河姆渡遗址算起，迄今至少已有近7000年的历史。作为对比，西方数千年中一直采用承重墙体系，直到工业革命以来、近现代科学技术发展之后，才意识到框架结构的优越性，遂开始大规模地普及，更值得玩味的是，这种框架体系仍然是“以刚克刚”。而中国的传统木结构，具有框架结构的种种优越性，如“墙倒屋不塌”的功效，但其柔性的连接，又使得它具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。这次汶川大地震中，许多文物建筑的墙体均不同程度地受损，但主体结构仍未倒塌，就是这种柔性框架结构抗震能力的表现。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

整体浮筏式基础、斗栱、榫卯：抗击地震的关键

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我国古代很少建造平面复杂的建筑，主要采用长宽比小于2:1的矩形。规则的平面形态和结构布局有利于抗震。传统建筑往往是中间的一间(当心间)最大，两侧的次间、梢间等依次缩小面宽，这样的设计非常有利于抵抗地震的扭矩。

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中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成，高等级的建筑在屋顶和梁柱之间还有一个斗栱层。中国古代建筑的台基用现代结构语言描述，堪称“整体浮筏式基础”，好比是一艘大船载着建筑漂浮在地震形成的“惊涛骇浪”中，能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏，减少地震波对上部建筑的冲击。中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式构造，在构架的垂直方向上，形成下大上小的结构形状，实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。优雅的大屋顶是中国古代传统建筑最突出的形象特征之一，而且对提高建筑的抗震能力也做出过相当的贡献。形成大屋顶(尤其是庑殿顶、歇山顶等)需要复杂结构和大量构件，大大增加了屋顶乃至整个构架的整体性；庞大的屋顶以其自重压在柱网上，也提高了构架的稳定性。 www.18art.com

斗栱是中国古代建筑抗震的又一位重要战士，在地震时它像汽车的减震器一样起着变形消能的作用。历史上，很多带斗栱的建筑都能抵御强烈地震，比如山西大同的华严寺，在没有斗栱的低等级附属建筑被破坏殆尽的情况下，带斗栱的主要殿堂仍能幸存，充分说明了斗栱对抗震的贡献。斗栱但能起到“减震器”的作用，而且被各种水平构件连接起来的斗栱群能够形成一个整体性很强的“刚盘”，按照“能者多劳”的原则把地震力传递给有抗震能力的柱子，大大提高了整个结构的安全性。 www.18art.com

日本《建筑基准法》规定，日本的高层建筑必须能够抵御里氏7级以上的强烈地震。一个建筑工程为获得开工许可，除了设计、施工图纸等文件外，还必须提交建筑抗震报告书。

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这一报告书主要内容是，根据地震的不同强度，计算不同的建筑结构在地震中的受力大小，进而确定建筑的梁柱位置、承重以及施工中钢筋、混凝土的规格和配比。

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法律还规定，只有一级建筑师以上的人才能有资格编制抗震报告书，而且，报告书中的相关计算必须要使用国土交通省认可的专用程序。普通的一个8、9层公寓楼，其抗震报告书动辄厚达两三百页。建筑抗震报告书必须经过相关部门或人员的检查，确认无误后才能开工。

在1999年台湾地区“9·21地震”集集地震之后,除灾后重建工作之外,台湾地区也推动了一连串和地震防灾有关的工作,包括(1)加强活动断层地震活动的调查研究； www.18art.com

(2)对公有建筑(警政厅舍、医疗院所、学校建筑等)进行全面耐震能力调查、评估,并逐年进行加固工程； #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

(3)强化地区防灾规划及防灾教育等。

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我们对社会在随着国家经济发展而日益都市化的过程中,在地震防灾工作的问题上提几点建议: #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

1.加强活动断层的调查研究与地震危害评价。此次汶川大地震发生在全国地震烈度划分为7度的地区,显示此地震是出乎科学界与工程界意料之外的。同时也显示都市地区(附近)活动断层调查与地震危害评价的工作必须再加强,这是一个十分困难的工作,必须大量的经费与人力投入。如此,才能够更合理地评定地震危害的烈度,研拟建筑的抗震标准,使房屋可以有充分的抗震能力。

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2.落实抗震设计与施工。中国有先进的抗震设计规范,就可以有效提升整个都市、整个社会的抗震能力。执行上可以考虑在设计阶段增加一道独立审查的关卡,除了可以让设计者更加谨慎地进行设计,更可以在审查时发现问题或做出更好的设计。在施工阶段则增加一个专业监造的程序,可以确实提升施工质量。 #3$$#%%%%%%%6$

3.推动抗震不足结构的加固工作。落实抗震设计与施工可以确保新建的房屋有充分的抗震能力,但既有的房屋也有抗震能力不足的问题要解决,此一问题的解决也是相当困难。可以由公有建筑、医院和学校等和紧急救灾与避难相关或者是特重生命安全的建筑做起。

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4.提升全民防灾意识。由于地震灾害尚无法预警又容易被民众淡忘,可以藉由重大震灾的纪念日、博物(纪念)馆或其它国际的震灾来提醒民众,并进行地震防灾倡导,以提升全民防灾意识。媒体藉由国际重大地震灾害报导引起民众注意的机会,经常做地震防灾的专题报道,将地震防灾及地震工程的知识普及化,例如紧急避难、钢筋正确的搭接及箍筋的绑扎细节等知识透过传播,进行大众防灾教育,让民众也具备基本的工程知识。 www.18art.com

[1] 21世纪经济报道 http://www.nanfangdaily.com.cn/epaper/21cn/content/20080602/Articel38001FM.htm

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[2] 宜昌建设网 http://www.ycjs.gov.cn/article.do?articleid=10882&hits=7145

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[3] 搜狐 http://news.sohu.com/20051231/n241227100.shtml
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