提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想

郭振東

(山西省建筑科學研究院，山西太原 030001)

1 建筑結構中存在問題

1)突發性因素。突發事件指的是由于人為失誤或者一些人為損壞導致的，這種突發事件的不確定性的發生幾率是高于一些自然災害的。生活中，人們在建筑使用時往往是無法正確合理的預測這些突發事件和偶然性因素的，這使得建筑設計人員無法合理的估測一些準確數據，設計受阻。

2)建筑工程質量差。建筑工程過于劣質，建筑材料大多都是一些劣質材料，存在許多不安全隱患，而且施工時一些工作人員不認真執行建筑工程施工的相關標準，未按照程序施工，這都是導致建筑物坍塌的直接原因。

3)倒塌全過程的分析。目前建筑企業并未深入研究結構倒塌起因、過程及后果。這對于建筑以抗連續倒塌為最終目標的結構倒塌分析還是大大不足的。因此，建筑施工時應當考慮建筑倒塌發生的整個過程，重視每一個環節。同時也要分析建筑倒塌后發生碰撞位移的狀況，以及建筑結構倒塌過程中出現轉動的問題進行分析。

4)建筑市場管理失控。建筑設計部門人員資質較差，但設計卻超出了自己的能力，有的建設單位沒有遵循招投標的相關規定，暗箱操作;一些施工企業不斷進行非法轉包，導致存在施工企業不符合資格的農村施工隊伍進行施工，給施工安全和質量埋下了不良隱患，導致建筑業的坍塌事故頻繁。

2 提高建筑結構抗地震倒塌能力的措施

1)提升建筑的施工質量。在建筑進行設計、建筑人員施工、監理人員勘察監督的過程中，各建筑行業有關部門人員應當嚴格執行和遵守國家當前對于建筑工程質量進行規定約束的法律法規，嚴格把關施工過程中的每一個環節，加強自身責任意識，實施國家質量技術監督局規定的有關制度，從而保證建筑的施工質量，保證建筑質量的合格率，提高建筑的質量，更好的抵抗地震。

2)消能減震加固。在建筑工程抗震原理中，結構阻尼與地震作用為反比關系。在建筑施工時，主要通過在結構變形較大的部位安裝阻尼器的消能減震方法、控制結構在地震作用下的預期變形使得結構阻尼增加。通過阻尼器可以使建筑結構在水平、豎直兩個方向的地震作用下降，保證建筑物在遭遇地震作用時不會發生嚴重的損壞。

3)分析整體結構屈服機制。結合建筑結構抗震系統的相關概念，應當從建筑設計的整體結構屈服機制出發，從而使設計人員確切的了解導致整個建筑物發生倒塌的原因以及破壞方法，也可以清楚建筑系統整體結構中每個結構構件功能的不同作用、建筑結構發生倒塌時的變形情況以及整個建筑物的承載力情況，并且按照建筑的需要，可以設計諸如樓梯和衛生間這種不容易發生倒塌的區域，以確保建筑內的人員在遭遇緊急情況或遇到地震時能夠及時逃脫或者在局部區域躲避，等待救援人員。

4)加強建筑結構設計的審查。對建筑結構設計的審查時，應當以建筑結構抗震體系的合理性為基礎，審查時需要遵守每一條規定、一一審查。目前建筑業的相關規范大部分都是對于建筑結構的構件設計以及具體的抗震構造措施的規定，而建筑結構抗震體系的規定所規范的相關規定都具有原則性，操作起來比較不容易。要確保建筑結構的抗震安全，結構體系是首要問題。若建筑結構體系本身存在缺陷，即便是其他抗震構造措施與規范相符合，也無法確保整體結構的抗震安全，更無法保障建筑結構的防倒塌能力。

5)嚴格細化管理體制。對于建筑管理制度，應當對其相關法律法規與專業規范之間的關系進行調整并加以完善，嚴格重視對于建筑工程管理中的制度規定，在管理制度中應清楚規定設計人員對其工程結構安全所需要承擔的責任，為工作人員提供參考，從而更加科學靈活的采用規范。同時，應當對監管部門做出明確規定，重視工程監理制度，必須及時向有關部門反映工程中存在的問題。并且，需要工程人員對建筑安全的相關責任和工作范圍加以明確，避免建筑人員隨意設計，建筑造型過于復雜、不符合設計要求，加大建筑結構防倒塌設計的困難。

6)完善第二階段抗震設計方法。對抗震有特殊要求或對地震特別敏感、地震時抗震能力較低、容易倒塌的多高層建筑結構，比如純框架結構以及抗震要求較高的建筑結構甲類建筑，要進行易損部位薄弱層的彈塑性變形驗算。并采取措施提高薄弱層的承載力或增加抗變形能力，規定建筑結構薄弱環節的彈塑性變形值保持在不會發生倒塌的范圍內，若層間變形高于許可值范圍，則表明建筑結構受到嚴重的損害或者發生倒塌，因此需要針對薄弱部位采取一定的對策，明確規定變形要求。這一階段設計主要是對甲類建筑和特別不規則的結構。

7)外部增加構件。通過在原建筑結構構件外部增設構件，增強結構抗震承載力、變形能力。整體性方法指的是通過增設構件的方法。通過增設構件可以使建筑承載力與變形能力差的構件得到加強，但采用增加構件對構件進行設計加固時，需將重點放在新增設構件對固定后的建筑結構整體抗震能力的影響方面。通常使用的技術方法主要是加設構造柱或者加固圈梁、增加柱子和墻體加固、增設支托和拉桿加固、增設支撐和門窗加固等。

8)重視建筑結構體系?？茖W完善的建筑抗震體系和建筑結構形式是保障建筑整體抗震安全的第一要素。因此，首先要對建筑結構系統的設計加以重視，也就是建筑結構抗震的方法，然后是保障抗震結構設計合理的對策，最后是關于建筑結構的有關計算的問題。但是，建筑施工過程中，建筑結構形式種類和抗震體系種類很多，不能單一的利用一些規范條文來規定。對于建筑結構體系的工程教育層面上，長期以來我國都存在重視建筑構件、忽視建筑結構的問題，導致建筑結構工作人員往往不能從建筑設計的整體結構系統的角度加以分析、采用規范，而且還會受到各種干擾，設計出來的建筑結構系統嚴重缺乏意外安全儲備設計。所以，需要對地震導致的危害進行經驗總結，從中吸取教訓，增強對抗震規范設計中有關結構體系與選型的規定，改善當前對構件設計的規定，以建筑結構整體系統的思想和規范體系為基礎。建筑工程人員要從建筑結構整體設計角度出發，重視整個建筑結構的安全，尤其是發生災害的抵抗能力，使得建筑結構構件設計更加合理可行。

9)重視結構系統整體性。建筑平面設計應綜合考慮各方面因素，保持建筑物結構設計簡單、合理對稱以免發生建筑平面不規則的情形。建筑上方縱橫墻布置要均勻對稱，沿平面內對齊，同軸線的窗間墻寬度也要均勻。樓梯間不設置在房屋的盡端和轉角處。墻體不能被削弱，需要采取一定的措施，對稱分散布置抗震墻，將抗震墻橫縱向連接，在外縱軸線部位設置縱向抗震墻，防止發生傾斜或出現低矮抗震墻，保證結構的質心和剛心重合，避免發生地震后使建筑結構扭轉或者出現局部應力集中的情況。豎向布置應使其質量沿高度方向均勻分布，避免結構剛度突變，并應盡可能的降低建筑物的重心，避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變產生薄弱層，造成應力集中，以利結構的整體穩定性。加強樓屋蓋的整體性，避免樓板大面積開洞。大幅提升建筑結構的承載力安全儲備，會使得建設成本大幅增加。反之，若重視研究建筑結構系統，能夠合理利用各層次結構構件的作用，使建筑結構整體性加強。

3 結語

這幾年，各國都在發生地震，建筑物倒塌狀況時有發生，給人們帶來了很大的經濟損失、對社會也有著不良影響。對于當前的狀況迫使我國急需開展建筑結構抗倒塌方面的研究。文章對我國建筑抵抗倒塌能力的設計方法進行了研究并提出了一些建議，也簡要描述了影響建筑結構穩定的一些問題、建筑結構抗倒塌能力設計有待改善，為我國研究和盡快完善抗連續倒塌設計提供參考。貫徹落實我國防震減災法，促進建筑業的健康發展。

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