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地震引起建材行业重视 专家揭示建筑抗震的指标

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【摘要】:
2008年5月12日,在四川省汶川县发生的地震造成了巨大的人员和财产损失,也使得人们对日常居住的房屋,以及整个社会生活所涉及的各种公共建筑如办公楼、学校、医院、商场等的安全性引发了更多关注。  五合国际(5+1Werkhart)的多位负责人、工程师在接受记者采访时纷纷献计献策,从设计、规划方面建言。  规划中的避难地问题  五合国际集团中国区总经理陶滔对记者表示,地震肆虐后的都市瓦砾堆令人触目惊心

  2008年5月12日,在四川省汶川县发生的地震造成了巨大的人员和财产损失,也使得人们对日常居住的房屋,以及整个社会生活所涉及的各种公共建筑如办公楼、学校、医院、商场等的安全性引发了更多关注。

  五合国际(5+1 Werkhart)的多位负责人、工程师在接受记者采访时纷纷献计献策,从设计、规划方面建言。

  规划中的避难地问题

  五合国际集团中国区总经理陶滔对记者表示,地震肆虐后的都市瓦砾堆令人触目惊心,惊恐的人群即使从楼宇中逃离出来,也难免遭受落瓦飞石的伤害。尤其在中国这种高密度下的城镇里,城市避难场所的规划尤为重要。

  现代城市规划编制内容里,有一项重要的编制项目,就是城市防灾抗灾规划,包括消防规范、人防配套、防洪标准。但是,随着城市土地价值的不断攀升,城市中空地不断地减少。因此,即使城市中有宏大的广场,开阔的公园,在紧急时刻,人们如何到达呢?

  在1995年北京市控制性详细规划的研究内容里,也强调了每个街道保证3000平方米左右的完整绿地,以作为城市防灾中的避难场所。由此追溯,居住区规划设计规范中所要求的三级绿地系统,就不仅仅是景观形象的问题,更重要的是必须在高密度的楼宇中留出危难时的安全空间。所以,居住区绿地、小区绿地、组团绿地,断不该形似细如游丝的带状绿化,更不能被楼间距所取代。

  陶滔呼吁,中国因为国情所限,建设高密度社区是必然趋势,但如何把握高密度这个度,需要规划管理部门的严密把关,更需要开发商们的社会良知,也需要社会民众的呼吁和监督。由此,我们才能实现我们在美好家园中的生存和安全。

  剪力墙结构有助抗震

  高档住宅设计专家、五合国际集团副总经理严涛、五合国际结构工程师刘平对记者表示,目前我国抗震设计的目标是“大震不倒,中震可修,小震不坏”。当地震裂度大于设防裂度时,房屋建筑即使产生较大破坏,也应保证不出现立刻垮塌,使人员有逃生时间。

  从抗震性能的角度分析:砌体结构由于由砖、石等砌筑而成,砌块之间的连接较差,虽然设置了钢筋混凝土构造柱、圈梁等加强措施,但当遇到强震时,在水平和竖向交替震动下,砌块之间的连接容易被破坏,导致砌体松散,竖向受力构件破坏,建筑物垮塌;相比之下,框架结构能够提供较为宽敞的使用空间,有利于建筑功能的组织和分割,但其抗侧刚度较弱,在强震作用下易出现较大位移,导致结构产生较严重破坏,因此也属抗震不利结构。

  钢筋混凝土剪力墙结构有较大的抗侧刚度,在地震作用下位移较小。经过抗震设计的剪力墙结构,在大震作用下,破坏会局限于门窗洞口处出现裂缝,而即使墙体开裂,各墙肢也可支承楼板,不会发生大规模的垮塌。

  框架-剪力墙结构是在框架结构中合适的部位增设剪力墙,在提供满足功能需要大空间的同时,由增设的剪力墙提供较大的抗侧刚度,提高结构的抗震性能。各种结构形式的抗震性能,即指结构在小震和大震下的表现各不相同。

  总体来说,钢筋混凝土剪力墙结构和框架-剪力墙结构的抗震性能较好,砌体结构和框架结构的抗震性能相对差一些。

  多种手段可提高安全度

  刘平对记者表示,近年来,随着科学技术的发展,大大丰富了提高建筑抗震能力的手段。

  举例来说,隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术。通过把隔震消能装置(如橡胶隔震垫)安放在结构物底部和基础(或底部柱顶)之间,把上部结构和基础“隔开”,改变了结构的动力特性和动力作用,明显地减轻结构物的地震反应。实践证明,隔震体系一般可使结构水平地震加速度反应下降60%左右。1994年1月17日,美国洛杉矶大地震中,该市相距不远的两个医院,一个是隔震的,地震时医师护士照常工作;另一个是不隔震的,损坏厉害,一直无法恢复工作。1995年1月17日,日本神户大地震,该市的西部邮政大楼和松村研究所大楼等隔震房屋经受了地震的考验,房屋结构安全完好,仪器、设备、装修等丝毫无损。 根据其特性,隔震技术主要适用于较重要的低层和多层建筑,如医院、学校、商场、科研机构以及重要的指挥职能单位。

  从建筑设计的角度出发,依据合理的设计原则,同样可以提高甚至保证建筑结构的安全性。这些原则包括结构构件应具备足够大的承载能力;结构应具有足够大的刚度以减小地震作用下的扭转和位移;结构应具有足够大的延性和耗能能力,这一点对结构在强震作用下的安全性尤为重要。延性是指构件和结构屈服后,具有承载力不降低或基本不降低,且有足够塑性变形能力的一种性能。

  综合运用以上的抗震原则,以承载力、刚度和延性为主导目标,实施多道防线,刚柔结合的基本理念,同时保证结构体型简单规则,结构受力和传力途径直接,整体结构与结构构件共同作用,就可以从设计上确保建筑结构在地震作用下的安全性。

  以著名美籍华裔设计师林同炎设计的尼加拉瓜首都马那瓜美洲银行大楼为例,该楼18层61米高。由于采取了多道防线,刚柔结合的概念设计思想,通过在总体系中预设薄弱环节作为强烈地震作用下可被破坏但不影响整体安全的耗能构件保证结构的抗震性能。在1972年马那瓜强烈地震作用下,该楼仅出现少量裂缝,经过简单维修加固后至今仍可使用,而周围大量建筑物倒塌,5000多人死亡。

  防倒塌应为研究重点

  几位设计专家最后联合呼吁,由于历史原因,在我国,上世纪80年代以前的建筑大量存在,这些建筑大多未考虑抗震或抗震能力较差。有些房屋虽经过抗震加固,整体抗震性能依然较差。在此次汶川地震中垮塌的房屋大部分为建造较早的砌体结构和多层框架结构。同时,由于我国经济发展不均衡,在部分经济欠发达地区及交通运输能力较差的地区,使用较易就地取材的砖石作为主要建筑材料的砌体结构在今后相当长的时期内仍将大量存在,而作为低层公共建筑的主要结构形式,框架结构也将大量存在。因此如何从设计上提高高设防烈度地区砌体结构和框架结构的抗震性能,特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力,应是今后工程抗震研究的重点。

  近年来在房地产行业,也确实存在着一些片面追求建筑造型的新奇独特,忽视建筑整体抗震性能的问题。不论如何,对建筑结构来说,良好的抗震性能一定来自于相对简单的体型,简单而直接的传力体系以及地震作用下结构的多道防线。考虑到地震可能造成的巨大灾难,防患于未然,未雨绸缪是非常必要的。

  同时,在考虑房屋建筑抗震能力的同时,也应高度重视由地震引发的次生灾害。对房屋建筑来说,最主要的次生灾害就是火灾,以及由地震引起的地质灾害。因此在今后房屋设计中有必要增加结构抗火设计,同时地基和基础的设计也应充分考虑到地基变形对房屋安全的影响。