在汶川地震的主震區內,完好的建筑已所剩無幾。在重建家園這一復雜工程逐步啟動時,國家汶川地震專家委員會委員、中科院院士滕吉文5月24日表示,建議把災區建筑地震
設防烈度提高到9度。建筑物如何設計才能
抗震?地震設防烈度又是怎么回事?
首次引入建筑物抗震理念
“地震本身并不傷人,造成人員傷亡的,是由它引發的房屋倒塌、山體滑坡等次生災害,其中前者又在人員傷亡統計中占絕大部分。就目前的科技能力而言,減輕地震災害損失的最佳辦法,應放在提高建筑物
抗震設計上。”原建設部抗震辦公室副主任、高級工程師劉志剛5月30日在接受《中國經營報》采訪時說。
劉志剛是我國最早從事建筑物抗震研究的專家之一,據他介紹,我國的建筑物抗震規范是在一次次災難教訓中逐漸改善的。新中國成立時,首次引入建筑物抗震理念是第一個五年計劃(1953~1957年)期間,在蘇聯援建中國的151個工程中,首次引進了建筑物的抗震設計規范。1966年河北邢臺地震,引起國家有關部
門重視,于1974年頒布《建筑抗震設計規范》;1978年吸取唐山大地震的經驗教訓,對部分內容予以修正;1989年又再度修改。我們現在使用的是2001年版《建筑抗震設計規范》。《建筑抗震設計規范》中的
抗震設防烈度,是根據國家地震局公布的《烈度區劃圖》確定的。
據劉志剛介紹,建筑
抗震設防標準是“小震不壞,中震可修,大震不倒”。所謂中震,是指建筑物要達到所在地區在《烈度區劃圖》中劃定的烈度標準。小震、大震,是在這個標準下調、上浮1.55至1度。如在汶川地區,它的一般建筑物的抗震烈度是7度,就是說在發生烈度為5.45的地震情況下,建筑物不應該損壞;在烈度為7度的情況下,建筑物仍可修復;在發生8.3度或9度的情況下,建筑物不應該倒塌。在發生地震時,即使烈度超過建筑物的承受極限(大震),某些
韌性好的建筑物也不是瞬間倒塌,應該有逃生時間。
基礎隔震讓建筑物有緩沖
鑒于地震預報仍然是世界性的難題,各國都將重點放在如何提高建筑抗震性能上。
許多國家在研究和應用抗震建筑的時候,離不開抗震理論的指導,其中“基礎隔震”作為最為成熟的抗震理論,已經在國內外得到了廣泛應用。
“基礎隔震”是在建筑物底部與地基之間,增加適當的緩沖物,使建筑物在受到地震波作用后的加速度反應大大減弱,同時讓建筑物的位移主要由隔震系統提供,從而使建筑在地震過程中發生的
變形非常小,達到防護目的。目前的基礎隔震技術主要分為兩大類:疊層
橡膠支座;滾動、滑動支座,包括砂墊層、石墨墊層。在實踐中隔震建筑的抗震效果令人驚嘆,這促使各國相繼制定出適合自己國情的隔震
設計標準,尤以中、美、日三國最具有代表性。
我國的《建筑抗震設計規范》(2001年)在基礎隔震設計目標上規定:在遭受小
強度地震影響時,建筑結構基本不受損壞和影響使用功能;當遭遇設防烈度的地震影響時,不需修理仍可繼續使用;當遭受高于本地區設防烈度的罕遇地震影響時,將不發生危及生命安全和喪失使用功能的破壞。
美國在《建筑統一設計規范》(1997年)中規定了如下隔震設計目標:受中、小
地震作用時,結構元件、非結構元件或建筑物內的
設備等不出現破壞;受大震作用時,隔震體系不出現破壞,結構原件不出現大的破壞,非結構元件不出現重大破壞,并且不影響結構的功能。日本在《日本建筑隔震設計指南》中的隔震設計目標較為簡略:在大地震時,隔震建筑上部
結構構件不會產生破壞,人員安全和財產安全可以得到保證。
加裝“阻尼器”消耗地震能量
在抗震加固技術上,國內外目前廣泛采用的是消能減震技術,即在建筑結構中增加各種“阻尼器”。在物理學上,使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用,稱阻尼。安置在結構系統上的“特殊”
構件,可以提供阻力來耗減運動能量的裝置,就稱為阻尼器。這種阻尼器用在建筑物的關鍵
節點上,可大量消耗地震波輸入到建筑物的能量,保護
主體結構免遭破壞。與增強梁、柱、墻來提高抗振動的傳統方法相比,阻尼器消能減震技術具有保持建筑原貌、效果明顯、節約經費和縮短工期的優勢。
據介紹,美國舊金山的威爾斯·法戈銀行大樓在1989年地震中受損,其加固就采用了
金屬阻尼器;美國波士頓的一幢35層建筑在1996年進行抗震加固,共安裝了40個黏滯流體阻尼器。國內在這方面也有不少的工程應用,1997年沈陽市政府大樓在抗震加固中采用了摩擦耗能阻尼器,1998年啟動的首都
防震減災示范區中,北京的一些
標志性建筑如火車站、北京展覽館、北京飯店等,均采用黏滯阻尼器進行了加固。
參考辭典
震級與烈度
震級是以地震活動釋放的能量多少來確定的。震級標準采用里氏分級表,共分9個等級。
烈度是指地震在地面造成的實際影響,也就是破壞程度。影響烈度的因素有震級、距震源的遠近、地面狀況和地層構造等。一般來講,一次地震發生后,震中區的破壞最重,烈度最高,稱為震中烈度,此次汶川地震的震中烈度就達11度。從震中向四周擴展,
地震烈度逐漸減小。一次地震,可以劃分出好幾個烈度不同的地區。這就像一顆炸彈爆炸后,近處與遠處破壞程度不同。炸彈的炸藥量,好比是震級;炸彈對不同地點的破壞程度,就是烈度。
我國對地震烈度分為12度:小于3度,人無感覺,只有儀器才能記錄到;4~5度,睡覺的人會驚醒,吊燈搖晃;6度,人站立不穩,家畜外逃,器皿傾倒,房屋輕微損壞;7~8度,房屋受到破壞,煙囪損壞,地面出現
裂縫及
噴沙冒水;9~10度,房屋倒塌,地面破壞嚴重;10~12度,可造成毀滅性破壞。
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