面对残酷的地震,如何做好建筑抗震设计?

大正幼儿园设计 2023-12-22 17:38:23

12月18日晚,甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震,致148人遇难。次日新疆阿图什市发生5.5级地震,幸而震中远离人烟,无人伤亡。

一、地震多发,代价惨痛

一个不容忽视的事实是,我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间,是一个饱受地震蹂躏的国家。仅20世纪以来,就发生6级以上地震近800次,破坏性地震占全球1/3,死亡人数59万,占全球1/2。这些触目惊心的数字,一次次提醒着我们防震工作的重要性。

二、防震的重点—建筑

经过仔细研究我们就会发现,地震对人们生命造成危害的最大途径就是摧毁建筑物。如果防震设计过硬,那么就算房屋倒塌,也会保留主体框架,大大降低灾害中人们受伤害的几率。

某种意义上来说,地震不会夺走人的生命,但建筑物会。因此想要有效抗震减灾,我们要落脚到建筑抗震设计上。

三、如何进行建筑抗震设计?

经济发达地区和偏远落后地区对于地震的抵御能力是截然不同的,这种不同的根本原因是建筑物质量和设计的差别。

1、建筑结构对称

不知你是否有一个疑惑,无论是古代还是现代,中国大多数建筑都追求对称美?其实这是一个暗藏的设计智慧。对称的建筑物从力学角度来说,其结构刚度中心和质量中心重合,发生地震时可以避免扭转破坏。因此相比不规则建筑,规则建筑在相同的地基下具有更好的抗震性。

一个典型的例子是北京故宫。自建成以来,历时600多年,承受200多次地震考验,始终屹立不倒。这既是榫卯结构的功劳,也是对称原则的最好验证。

因此,在地震高发地区,我们提倡建筑设计师尽量避免不规则或不对称设计,包括L形建筑或T形建筑,多考虑简单、规则的建筑结构。平面上可以方形、圆形等为主,纵向形态上可选择梯形、矩形等结构均匀的形状。

2、主体构造增强

所谓的耐震构造,其主要原理就是提高柱子和墙壁的强度和韧度,建筑物总体不垮塌,对人造成的伤害就会大大减少。

(1)一种是提高建筑物的物理强度

仔细观察甘肃此次受灾情况我们就能发现,伤亡之所以如此严重,一个重要原因就是当地经济不发达,建筑多土木砖混和木质结构,其结构延展性低,抗震性能较差。

因此,目前我国大多数新落成建筑都是采用钢筋混凝土结构。在国际公认的抗震强国日本,我们也几乎见不到砖瓦房。他们的大多数建筑都是钢结构和木结构。

(2)一种是减轻建筑物的受力,使用轻质材料

轻质材料中最常见的是木制房屋,相比于钢铁和混凝土等建筑材料,木材是一种相对较轻的材料。这使得木结构建筑的质量较轻,减小了地震荷载对建筑物的影响。

此外,木材具有良好的强度和柔韧性。地震来临时,木材可以有效吸收和分散震动质量,让建筑物的基本框架保持完整。而木材的高可塑性,也发展出了榫卯结构和斗栱连接等独特的连接方式。这些连接方式具有一定的变形能力,在地震时能够弹性变形,进一步提高了木结构建筑的抗震性能。

除了木结构房屋,目前市场上还出现了橡胶、塑料、树脂、碳钎维等新型抗震房屋。

比如日本就有一种特别有名的“发泡胶房屋”,它是用超轻质聚苯乙烯泡沫塑料件设计而成。形似蒙古包,造价40-50万,重量只有80公斤左右,却能抵御7级地震。

2016年4月份日本熊本县发生7级地震,但位于隔壁的九洲村却没有损失,原因就在于这些轻质“蒙古包”优越的防震性能。

天灾无情人有情,我们只有做好提前防范工作,才能在灾害发生时,少一些悲剧,也少一些眼泪和叹息。

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