提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想和方法

劉忠群

【摘要】 隨著社會經濟的飛速發展和人們生活水平的普遍提高，人們對建筑結構的質量和綜合穩定性能的要求越來越高。然而近年來，在地震等自然災害中，由于建筑結構抗地震倒塌能力較弱而出現房屋倒塌的現象比較嚴重。人們對房屋建筑的最基本的要求就是其安全性能，建筑結構的抗地震倒塌能力直接關系著人們的生產和生活質量以及生命安全。房屋的倒塌給人們的生命財產造成了巨大的損失。在工程建設項目中，應該重視建筑結構的抗地震倒塌能力，對其進行科學有效的抗震設計。

【關鍵詞】 建筑結構，抗地震倒塌能力，設計思想和方法

一、地震的危害性

在人類歷史上出現的各種自然災害中，地震具有自己明顯的特點，那就是地震的發生時間往往只有幾秒鐘甚至是一瞬間，但其產生的破壞力卻是非常巨大的，常常造成無法挽回的損失，嚴重危害我國的社會主義現代化建設和人們的生命財產安全。地震常常發生在人們沒有防范意識的時間段，一旦地震發生，人們根本沒有時間和能力及時逃脫。因此，地震是人們防不勝防的最嚴重的天災之一。雖然我國近幾十年來房地產事業一片欣欣向榮的景象，各種各樣的現代建筑拔地而起，但是在建筑結構的抗地震倒塌能力方面還有很大的提升空間。據有關數據統計，在以往的地震災害中，有一半以上的人員傷亡原因是房屋建筑結構的抗地震倒塌能力沒有達到相關的標準和要求。

在地震發生的過程中，會產生三種地震波，一種是地震縱波，它的震動方式為上下震動，對建筑結構會產生上下方向的作用力，由于一般的建筑結構均具有一定的豎向承載能力，因此地震縱波對建筑結構的破壞性相對較小。另一種地震波是地震橫波，它的震動方向是沿著水平方向傳播，由于一般的建筑結構在水平荷載作用下的抗剪性能相對較弱，因此，地震橫波對建筑結構的破壞性很大，對于建筑結構抗地震倒塌設計不合規范要求的，常常造成建筑物的結構變形或者破裂。此外，還有一種形式的地震波，它是地震橫波與地震縱波的混合波。當地震波橫波左右傳遞的震動與地震波縱波上下傳遞的震動相遇時，就會將上下左右的震動綜合起來，形成混合波，混合波由于同一時間將上下左右的震動作用施加在建筑結構上，其最建筑結構的破壞性往往是致命的，再加上建筑物本身的自重，常常會造成建筑物的倒塌， 給人們的生命財產安全帶來巨大的損失，也給國家和社會造成一定的經濟損失和壓力。

二、建筑結構抗地震倒塌能力的影響因素

（一）建筑原材料

建筑結構的質量和綜合穩定性能與建筑結構的原材料息息相關。由于在地震中，建筑物本身的自重大小也會對建筑結構的抗地震倒塌能力造成重大的影響，在同樣條件下，自重越大的建筑物越容易在地震中倒塌。因此應該盡可能選擇自重較輕的建筑材料。另外，在建筑施工過程中，施工單位有時為了牟取暴利，常常采用不合規格的原材料或者在施工過程中偷工減料，這樣往往降低了建筑結構的抗拉和抗剪強度，影響了建筑結構的質量和綜合穩定性能，也降低了建筑結構的抗地震倒塌能力。

（二）建筑施工質量

在建筑工程的施工過程中，施工相關人員應該根據一定的規范和標準，在施工設計和施工圖紙的指導下，嚴格按照一定的施工技術和施工工藝進行建筑施工。但是在實際施工過程中，施工人員依照法律和程序進行施工的觀念比較薄弱，常常存在違反相關法律制度和標準流程進行施工的現象。有的施工單位為了一味追趕施工進度，追求最大經濟效益，往往忽視了施工過程中的正常技術標準和流程，常常給施工建筑埋下很多安全隱患。施工質量的好壞直接關系著建筑結構的安全和穩定性能，影響著建筑結構抗地震倒塌的能力。

（三）建筑抗震設計

建筑抗震設計是建筑項目施工的重要環節。好的建筑抗震設計是保證建筑質量和綜合穩定性能的基本條件。在進行建筑結構設計時，人們除了要考慮正常的審美需要，設計出美觀大方實用的建筑結構外，同時還要考慮建筑物的結構對豎向承載力以及水平承載力的性能需求。在實際建筑抗震設計中，往往只偏重于建筑結構豎向荷載作用下的承載力，而對在水平荷載和扭矩作用下的綜合承載能力往往欠缺考慮，這就影響了建筑結構的綜合穩定性能，使其在地震來臨時容易發生倒塌現象。

三、設計思想及方法

（一）重視前期勘查

為了保證建筑結構的質量安全和抗地震倒塌能力，應該在施工前期對建筑項目的施工現場進行深入的勘查，通過現場勘查，充分了解施工場地的地質條件。目前我國的施工項目在勘查階段，往往為了趕工期或者節省開支，只對現場地形有個大概了解就急于施工，并沒有對施工現場的地質條件進行深入地了解和分析。應該在施工前期對建筑項目施工地點的地形地質條件進行充分的勘測，全面了解和掌握地質條件，使設計人員和施工人員能夠根據現場地質條件進行合理地設計和施工，盡最大可能提高建筑結構的抗地震倒塌能力，提高建筑結構的質量和穩定性能。

（二）重視建筑原材料

建筑原材料與建筑結構的質量和綜合穩定性能息息相關。由于在地震中，同樣條件下，自重越大的建筑物越容易在地震中倒塌。因此在建筑施工過程中，應該盡可能選擇自重較輕的建筑材料，減少因建筑材料自重給建筑結構的抗地震倒塌能力造成不利影響。另外，在建筑施工過程中，應該加強對建筑原材料的管理和監督，一方面防止施工單位以過低的標價獲得中標，之后在施工過程中為了彌補差價而偷工減料或者采用劣質材料，另一方面應該加強材料采購過程中的管理和監督，盡量選擇有相關資質的生產單位，保證建筑原材料符合國家相關規定和施工標準要求。為了保證建筑結構的安全質量和穩定性能，提高建筑結構的抗地震倒塌能力，應該盡量選在自重較輕、質量合格的建筑原材料。

（三）提升抗震設計

在建筑機構抗地震倒塌設計中，應該通過一系列的驗算測試建筑物整體結構的抗傾覆能力。在風荷載、地震作用下驗算結構體系的舒適度，保證結構頂點和層間側移符合相關的規定，否則可考慮通過設置伸臂桁架或腰桁架來減小側移，保證建筑的抗震性能。此外，還應該驗算建筑物在最不利側向組合力共同作用下是否出現過大的壓力，是否出現拉力，從而避免影響建筑物的整體穩定性。在建筑結構的抗地震倒塌設計中，應該重視最不利荷載組合作用下的建筑結構的整體抗震性能和綜合穩定性能，對其豎向荷載受力體系進行一定的加固措施，如加強混凝土中的配筋，在混凝土中加入45°斜向鋼筋等，盡量使構件的軸壓比達到規定的要求。當構件截面不能再增大但是軸壓比依然不能滿足條件時，可以將混凝土與更高強度的鋼或其他組件共同組合。對于建筑物結構因凹凸不平、洞口、結構邊角等而導致出現集中應力的部位，應該采取合適的方法對結構系統進行加固。加固方法包括增加樓板的厚度、加強樓板混凝土配筋、在邊梁內集中加強配筋、在應力突變部位的結構構件內加入45°斜向鋼筋等都可以用來增加結構構件的綜合抗性。當建筑物的樓板之間連系過弱或者建筑物的平面過長時，可以對建筑物設置合適的變形縫。對于受結構扭轉效應影響比較大的建筑物，應該使抗側力結構系統的分布盡量均勻，并盡可能加大建筑物外圍豎向結構體系的抗側力。

四、結語

由于地震常常造成建筑物的倒塌，給人們的生命財產帶來巨大的損失。因此，應該重視和加強建筑結構的抗地震倒塌能力。既要選擇質量達標的自重較小的建筑材料，又要進行深入的施工前期勘查，保證施工質量，同時作好建筑結構抗震綜合性能的設計工作。

參考文獻：

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