基于汶川地震建筑物破壞的抗震設(shè)防要求探析

21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)，物質(zhì)財(cái)富急劇增加，百姓財(cái)產(chǎn)普遍增多，民眾生活水準(zhǔn)提高。當(dāng)物質(zhì)生活得到不斷豐富的同時(shí)，自然災(zāi)害帶來的損失和影響也越來越大。抗震設(shè)防是對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，包括地震作用、抗震承載力計(jì)算、抗震措施，最終達(dá)到抗震效果。在研究抗震設(shè)防的過程中，最大限度地減少地震災(zāi)害給百姓帶來的損失，保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展，是擺在我們面前的一項(xiàng)重要課題。

一、地震帶來災(zāi)害的表現(xiàn)及原因

從汶川地震災(zāi)區(qū)損毀建筑物的實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，地震是目前為止所有的自然災(zāi)害中破壞性最強(qiáng)的一種，它造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失涉及面特別廣。就破壞性的因素來說，主要有以下三個(gè)因素：1、房屋建筑的破壞和倒塌；2、地震導(dǎo)致的自然環(huán)境的破壞及次生災(zāi)害的發(fā)生；3、地震造成的社會(huì)環(huán)境的破壞。其中第一個(gè)是最主要、最直接的因素。地震災(zāi)區(qū)的建筑物損毀是由多種因素導(dǎo)致的，主要受到地質(zhì)條件、建設(shè)場(chǎng)區(qū)地基土特性、建筑施工技術(shù)等因素的制約。在地震過程中，由于誘發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害（如：崩塌、滑坡、砂土液化等）造成了建筑物場(chǎng)區(qū)的失穩(wěn)和失效,導(dǎo)致震區(qū)建筑物毀損。在震區(qū)，磚混結(jié)構(gòu)房屋和復(fù)雜建筑物的破壞比較嚴(yán)重,框架結(jié)構(gòu)房屋和建筑幕墻等其他建筑破壞表現(xiàn)出各自的特點(diǎn)，破壞程度相對(duì)偏低。

二、我國(guó)教學(xué)建筑抗震設(shè)防的基本標(biāo)準(zhǔn)

1、我國(guó)原有教學(xué)建筑結(jié)構(gòu)的特性

在汶川地震中倒塌或嚴(yán)重?fù)p壞的中小學(xué)教學(xué)樓，大多屬于八、九十年代建造的房屋，設(shè)計(jì)多采用磚混砌體結(jié)構(gòu)，預(yù)制樓板，平面多為長(zhǎng)方形板式結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)寬比較大；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是多道橫墻、兩道縱墻，再外挑一走廊；教室的長(zhǎng)為橫墻間距，教室的寬為縱墻間距，縱墻開洞較多，且不均勻；抗震能力偏低，抗震措施不到位。這些建筑物基本上屬于整體性差，脆性大、橫向剛度小，抗拉力和抗剪力低。同一片區(qū)的同種類型建筑物，橫向（長(zhǎng)邊方向）平行于地震波的房屋比縱向（短邊方向）平行地震波的房屋破壞嚴(yán)重。對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)學(xué)校建筑的震害表現(xiàn)有：墻角破壞；墻體開裂；樓梯間破壞；建筑不規(guī)則房屋的角部破壞嚴(yán)重；邊梢破壞。在強(qiáng)烈震動(dòng)下，這種砌體結(jié)構(gòu)更易于發(fā)生脆性剪切破壞，從而導(dǎo)致房屋的倒塌。

2、教學(xué)建筑的抗震設(shè)防新標(biāo)準(zhǔn)

教學(xué)建筑作為特殊的人員集中場(chǎng)所，是非常重要的公共建筑，震后各方面人士普遍認(rèn)為，提高該類建筑物的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)在必行。在《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)修訂中提出：人數(shù)較多的幼兒園、小學(xué)的低層教學(xué)樓作為教育建筑，抗震設(shè)防類別應(yīng)劃為乙類。這類房屋一定要采用抗震性能較好的結(jié)構(gòu)類型，選擇有利的建設(shè)場(chǎng)地，減輕房屋的重量，增強(qiáng)房屋的整體性。

三、教學(xué)建筑增強(qiáng)抗震設(shè)防能力的基本做法

1、通過鋼筋混凝土框架設(shè)計(jì)，抗震效果明顯。

目前，在眾多的建筑結(jié)構(gòu)中，抗震效果較好的就是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。它被廣泛應(yīng)用于地震區(qū)。這種結(jié)構(gòu)的突出特點(diǎn)是強(qiáng)度大、延性好、整體性強(qiáng)。位于汶川縣漩口鎮(zhèn)北側(cè)的中山小欖小學(xué)新建工程就是按照這種設(shè)計(jì)模式進(jìn)行施工的，平面布置采用了中間走廊，兩側(cè)教室的布置，減小了長(zhǎng)寬比，橫向剛度大為提高，節(jié)約土地，每平米工程造價(jià)有所降低，通過加大窗面積解決通風(fēng)透光效果，戶抗震設(shè)防烈度為9度。由于該地區(qū)屬于山區(qū)地貌，起伏較大。這一工程的土石方工程量大、單體工程相對(duì)分散。在對(duì)教學(xué)建筑進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，最主要把握好4項(xiàng)基本原則：（1）平面與立面對(duì)稱、規(guī)則、簡(jiǎn)單，減少偏心，增強(qiáng)安全性；（2）采用大懸梁結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)好剛度中心和質(zhì)量中心之間的關(guān)系；（3）選用輕質(zhì)材料進(jìn)行圍護(hù)，減輕建筑物自身的壓力；（4）將質(zhì)量大的設(shè)備布置在距剛度中心較近的部位，以完善邊緣設(shè)計(jì)。

2、通過毛石混凝土擋土墻設(shè)計(jì)，增強(qiáng)抗震系數(shù)。

毛石混凝土與該地區(qū)常用的漿砌片石擋墻相比，具有高強(qiáng)的抗壓性能和抗剪能力，施工造價(jià)較低、工程質(zhì)量容易控制的特點(diǎn)。施工中特別要注意控制好毛石的尺寸，摻石數(shù)量、毛石間距等，防止裂縫。在對(duì)毛石混凝土進(jìn)行振搗時(shí)多采用插入式，基本標(biāo)準(zhǔn)以混凝土表面看不到氣泡產(chǎn)生、不顯著下沉，表面泛漿。在澆筑過程中毛石混凝土中特別注意參入塊石間距必須大于10厘米，距模板距離不得小于15厘米，毛石、混凝土入模溫度一定控制在高于5℃。毛石尺寸不應(yīng)大于所澆部位最小寬度的1／3，且不得大于30厘米；對(duì)于毛石的擺放要基本遵循“大石塊大間距,小石塊小間距”的原則。在汶川縣漩口鎮(zhèn)北側(cè)的中山小欖小學(xué)新建工程中，主要采用的就是毛石混凝土澆筑，其工程量非常大。在工程實(shí)施中，設(shè)計(jì)等級(jí)為C15毛石混凝土，施工原材料采用42.5級(jí)水泥，質(zhì)地堅(jiān)硬、級(jí)配良好的中砂，粒徑5-25mm碎石，Ⅰ級(jí)粉煤灰等，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)塑化、提高耐久性的目標(biāo)。擋土墻的設(shè)計(jì)將教學(xué)樓、辦公樓、宿舍與食堂、室外步梯、附屬建筑有效地分割開來，減緩了建筑物的整體承載力。

3、通過抗滑樁的增設(shè)，抗震能力明顯增強(qiáng)。

由于該學(xué)校是依山而建，自然坡度約45度，地質(zhì)評(píng)估結(jié)果為：“不宜建設(shè)公用建筑”，但當(dāng)?shù)赜终也怀龊线m地塊。在總體設(shè)計(jì)時(shí)將原斜坡分為三個(gè)臺(tái)階，由下而上分別建設(shè)教學(xué)樓、辦公樓、宿舍樓和操場(chǎng)，三個(gè)臺(tái)階的穩(wěn)定，就成了該學(xué)校整體穩(wěn)定安全的關(guān)鍵。為了保證學(xué)校的安全，總體設(shè)計(jì)時(shí)，將辦公樓與教學(xué)樓間高差較大的臺(tái)階采用了樁板墻復(fù)合結(jié)構(gòu)。增設(shè)抗滑樁有利于避免地震帶來的山體滑坡危害，抗滑樁的主要作用就是利用抗滑樁插入滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定層對(duì)樁的錨固力平衡滑坡體的推力，加強(qiáng)其穩(wěn)定性。當(dāng)滑坡體下滑時(shí)會(huì)受到抗滑樁的阻力，從而使滑坡體達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)。所以，施工中整個(gè)樁身要具有足夠的穩(wěn)定性，保證滑體不越過樁身、不從樁間擠出，樁的斷面和配筋合理，充分滿足樁內(nèi)應(yīng)力和樁身變形的要求，對(duì)樁周的地基力和滑體變形一定要控制在允許的范圍內(nèi)。在中山小欖小學(xué)新建工程使用抗滑樁時(shí)，埋入地層以下的深度一般按照以下規(guī)則：設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的三分之一處為軟質(zhì)巖層中錨固深度；設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的四分之一處是硬質(zhì)巖；設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的二分之一處是土質(zhì)滑床中心。樁間距一般要達(dá)到樁徑的3～5 倍，以保證滑動(dòng)土體不在樁間滑出。在汶川縣漩口鎮(zhèn)北側(cè)的中山小欖小學(xué)新建工程中，設(shè)于教學(xué)樓和辦公樓之間的抗滑樁其樁長(zhǎng)為35米，露出地面10米，埋深25米。樁徑為1.5×2米。抗滑樁在山半腰上，場(chǎng)地狹窄陡峭，機(jī)械設(shè)備操作困難，所以采用人工挖孔樁方式進(jìn)行施工。基本步驟為：（1）做施工平臺(tái)；（2）做抗滑樁；（3）做樁之間的現(xiàn)澆板；（4）填土；（5）做辦公樓基礎(chǔ)。在整個(gè)工程中共使用11根抗滑樁，有效地解決了這一問題。

四、結(jié)論

地震災(zāi)害嚴(yán)重影響了國(guó)家繁榮、社會(huì)穩(wěn)定、百姓生活。雖然在地震后期各級(jí)政府通過多種有效途徑緩解了一系列的矛盾，實(shí)現(xiàn)了災(zāi)后重建家園的目標(biāo)，但是這種負(fù)面影響不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速消除，給人們帶來的身心傷害是不能用語言表達(dá)的。面對(duì)這樣的天災(zāi)，我們更多考慮的應(yīng)該是在日常生產(chǎn)和生活中如何做到“預(yù)防為主、防護(hù)在先”。地震中建筑物的倒塌和破壞成為了威脅到百姓生命財(cái)產(chǎn)安全的主要因素，筆者從抗震設(shè)防的角度提出了一以系列的解決方案，用可行性做法努力實(shí)現(xiàn)防微杜漸的目標(biāo)，為社會(huì)的發(fā)展服務(wù)。