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地震引起建材行業重視 專家揭示建筑抗震的指標

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【摘要】:
2008年5月12日,在四川省汶川縣發生的地震造成了巨大的人員和財產損失,也使得人們對日常居住的房屋,以及整個社會生活所涉及的各種公共建筑如辦公樓、學校、醫院、商場等的安全性引發了更多關注。  五合國際(5+1Werkhart)的多位負責人、工程師在接受記者采訪時紛紛獻計獻策,從設計、規劃方面建言。  規劃中的避難地問題  五合國際集團中國區總經理陶滔對記者表示,地震肆虐后的都市瓦礫堆令人觸目驚心

  2008年5月12日,在四川省汶川縣發生的地震造成了巨大的人員和財產損失,也使得人們對日常居住的房屋,以及整個社會生活所涉及的各種公共建筑如辦公樓、學校、醫院、商場等的安全性引發了更多關注。

  五合國際(5+1 Werkhart)的多位負責人、工程師在接受記者采訪時紛紛獻計獻策,從設計、規劃方面建言。

  規劃中的避難地問題

  五合國際集團中國區總經理陶滔對記者表示,地震肆虐后的都市瓦礫堆令人觸目驚心,驚恐的人群即使從樓宇中逃離出來,也難免遭受落瓦飛石的傷害。尤其在中國這種高密度下的城鎮里,城市避難場所的規劃尤為重要。

  現代城市規劃編制內容里,有一項重要的編制項目,就是城市防災抗災規劃,包括消防規范、人防配套、防洪標準。但是,隨著城市土地價值的不斷攀升,城市中空地不斷地減少。因此,即使城市中有宏大的廣場,開闊的公園,在緊急時刻,人們如何到達呢?

  在1995年北京市控制性詳細規劃的研究內容里,也強調了每個街道保證3000平方米左右的完整綠地,以作為城市防災中的避難場所。由此追溯,居住區規劃設計規范中所要求的三級綠地系統,就不僅僅是景觀形象的問題,更重要的是必須在高密度的樓宇中留出危難時的安全空間。所以,居住區綠地、小區綠地、組團綠地,斷不該形似細如游絲的帶狀綠化,更不能被樓間距所取代。

  陶滔呼吁,中國因為國情所限,建設高密度社區是必然趨勢,但如何把握高密度這個度,需要規劃管理部門的嚴密把關,更需要開發商們的社會良知,也需要社會民眾的呼吁和監督。由此,我們才能實現我們在美好家園中的生存和安全。

  剪力墻結構有助抗震

  高檔住宅設計專家、五合國際集團副總經理嚴濤、五合國際結構工程師劉平對記者表示,目前我國抗震設計的目標是“大震不倒,中震可修,小震不壞”。當地震裂度大于設防裂度時,房屋建筑即使產生較大破壞,也應保證不出現立刻垮塌,使人員有逃生時間。

  從抗震性能的角度分析:砌體結構由于由磚、石等砌筑而成,砌塊之間的連接較差,雖然設置了鋼筋混凝土構造柱、圈梁等加強措施,但當遇到強震時,在水平和豎向交替震動下,砌塊之間的連接容易被破壞,導致砌體松散,豎向受力構件破壞,建筑物垮塌;相比之下,框架結構能夠提供較為寬敞的使用空間,有利于建筑功能的組織和分割,但其抗側剛度較弱,在強震作用下易出現較大位移,導致結構產生較嚴重破壞,因此也屬抗震不利結構。

  鋼筋混凝土剪力墻結構有較大的抗側剛度,在地震作用下位移較小。經過抗震設計的剪力墻結構,在大震作用下,破壞會局限于門窗洞口處出現裂縫,而即使墻體開裂,各墻肢也可支承樓板,不會發生大規模的垮塌。

  框架-剪力墻結構是在框架結構中合適的部位增設剪力墻,在提供滿足功能需要大空間的同時,由增設的剪力墻提供較大的抗側剛度,提高結構的抗震性能。各種結構形式的抗震性能,即指結構在小震和大震下的表現各不相同。

  總體來說,鋼筋混凝土剪力墻結構和框架-剪力墻結構的抗震性能較好,砌體結構和框架結構的抗震性能相對差一些。

  多種手段可提高安全度

  劉平對記者表示,近年來,隨著科學技術的發展,大大豐富了提高建筑抗震能力的手段。

  舉例來說,隔震技術是國際上熱門的工程抗震新技術。通過把隔震消能裝置(如橡膠隔震墊)安放在結構物底部和基礎(或底部柱頂)之間,把上部結構和基礎“隔開”,改變了結構的動力特性和動力作用,明顯地減輕結構物的地震反應。實踐證明,隔震體系一般可使結構水平地震加速度反應下降60%左右。1994年1月17日,美國洛杉磯大地震中,該市相距不遠的兩個醫院,一個是隔震的,地震時醫師護士照常工作;另一個是不隔震的,損壞厲害,一直無法恢復工作。1995年1月17日,日本神戶大地震,該市的西部郵政大樓和松村研究所大樓等隔震房屋經受了地震的考驗,房屋結構安全完好,儀器、設備、裝修等絲毫無損。 根據其特性,隔震技術主要適用于較重要的低層和多層建筑,如醫院、學校、商場、科研機構以及重要的指揮職能單位。

  從建筑設計的角度出發,依據合理的設計原則,同樣可以提高甚至保證建筑結構的安全性。這些原則包括結構構件應具備足夠大的承載能力;結構應具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉和位移;結構應具有足夠大的延性和耗能能力,這一點對結構在強震作用下的安全性尤為重要。延性是指構件和結構屈服后,具有承載力不降低或基本不降低,且有足夠塑性變形能力的一種性能。

  綜合運用以上的抗震原則,以承載力、剛度和延性為主導目標,實施多道防線,剛柔結合的基本理念,同時保證結構體型簡單規則,結構受力和傳力途徑直接,整體結構與結構構件共同作用,就可以從設計上確保建筑結構在地震作用下的安全性。

  以著名美籍華裔設計師林同炎設計的尼加拉瓜首都馬那瓜美洲銀行大樓為例,該樓18層61米高。由于采取了多道防線,剛柔結合的概念設計思想,通過在總體系中預設薄弱環節作為強烈地震作用下可被破壞但不影響整體安全的耗能構件保證結構的抗震性能。在1972年馬那瓜強烈地震作用下,該樓僅出現少量裂縫,經過簡單維修加固后至今仍可使用,而周圍大量建筑物倒塌,5000多人死亡。

  防倒塌應為研究重點

  幾位設計專家最后聯合呼吁,由于歷史原因,在我國,上世紀80年代以前的建筑大量存在,這些建筑大多未考慮抗震或抗震能力較差。有些房屋雖經過抗震加固,整體抗震性能依然較差。在此次汶川地震中垮塌的房屋大部分為建造較早的砌體結構和多層框架結構。同時,由于我國經濟發展不均衡,在部分經濟欠發達地區及交通運輸能力較差的地區,使用較易就地取材的磚石作為主要建筑材料的砌體結構在今后相當長的時期內仍將大量存在,而作為低層公共建筑的主要結構形式,框架結構也將大量存在。因此如何從設計上提高高設防烈度地區砌體結構和框架結構的抗震性能,特別是在罕遇的強震作用下的防倒塌能力,應是今后工程抗震研究的重點。

  近年來在房地產行業,也確實存在著一些片面追求建筑造型的新奇獨特,忽視建筑整體抗震性能的問題。不論如何,對建筑結構來說,良好的抗震性能一定來自于相對簡單的體型,簡單而直接的傳力體系以及地震作用下結構的多道防線。考慮到地震可能造成的巨大災難,防患于未然,未雨綢繆是非常必要的。

  同時,在考慮房屋建筑抗震能力的同時,也應高度重視由地震引發的次生災害。對房屋建筑來說,最主要的次生災害就是火災,以及由地震引起的地質災害。因此在今后房屋設計中有必要增加結構抗火設計,同時地基和基礎的設計也應充分考慮到地基變形對房屋安全的影響。

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