潘书平 梁 文
我国为地震多发国家,华北地区是地震活动较为频繁的地区之一,需要设防的烈度区域较为广泛。地震造成的直接经济损失是巨大的,而对人们生命的危害更是无法挽回的。近几年,随着乡镇经济的迅速发展,人们的生活水平不断提高,房屋建设发展十分迅猛。但是,乡镇房屋的抗震还没有引起足够的重视,人们的抗震观念比较淡薄,多数房屋未采取抗震设防措施,从现实情况看,解决乡镇建筑的抗震设防问题应是十分迫切的。
(一)地震及其对房屋产生的破坏
地球内部在不停运动的过程中,岩层受到力的作用,使其不断变形,当这种巨大的力量在某处集中、加强,超过了岩石的强度时,岩层突然发生断裂,或引起原有断层新的突然活动,把岩层受力过程中积累起来的能量,迅速释放出来,这种能量以波的形式传到地面就是地震。地下发生断裂的地方叫做震源。与震源垂直相对的地面部分,叫做震中。一般对地面造成破坏的地震都发生在地下5~30km。震级是指地震发出的总能量,是衡量地震大小的一个指标。每次地震只有一个固定的震级,一般来说,5级以上的地震才会造成对地面建筑物的破坏。地震烈度是地面及其建筑物遭受地震破坏的程度。一次地震在不同地区的烈度大小是不同的。地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播。地下岩石内物质振动的方向和波的前进方向相一致的波称为纵波,相垂直的波称为横波。纵波表现出周期短、振幅小、衰减快。横波表现出周期较长、振幅较大、衰减较慢。传到地面空气中的波叫声波,也叫地声。当纵波、横波经过地层投射到地面时,又激起了一种新的波称为面波,面波振幅大而周期长,只在地表附近传播,波的传播是平面的,比纵波和横波衰减都慢,能传播到很远的地方。地震时,我们先感到上下颤动,紧接着是左右前后晃动,原因是纵波传播快,横波和面波传播速度慢。地震时,房屋结构除受到自重、人和器物的垂直静力外还受到地震波的水平和垂直作用。地震对房屋的破坏作用虽然很大,但通过采取一定的抗震设防措施是可以将损失减小的。
(二)抗震设计的基本原则
1.选择对抗震有利的场地和地基。从地形地貌看,应选择地势平坦开阔的地方作为建筑场地。凡陡坡、深沟、峡谷地带、孤立的山丘等都不宜建造房屋。从地基条件考虑,岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利,是最好的建筑场地。而软弱粘性土、松软的人工填土,以及旧池塘、旧河道、河滩,地基土软弱不均匀的地段,特别是易于发生沙土液化的地区,都对房屋的抗震不利,不应在这些地方修造建筑物。
2.合理规划,避免地震时发生次生灾害。在建筑规划上应使房屋不要建得太密,为人口疏散和抗震临时建筑留有余地,房屋的间距以不小于1~1.5倍房屋的高度为宜。公共建筑物更应考虑防震的疏散问题,一般可与防火疏散同时考虑。烟囱、水塔等高耸建筑物,应与居住房屋保持一定的安全距离。
3.选择技术上、经济上合理的抗震结构方案。一般矩形、方形、圆形的平面布置,因形状规整,地震时能整体协调一致,并可使结构处理简化,有较好的抗震效果。若平面布置凸出凹进,地震时转角处应力集中,易于破坏。建筑物层间质量悬殊,刚度突变时也易发生损坏。建筑物的重量和刚度,应力求对称和均匀分布。(https://www.xing528.com)
4.保证结构的整体性,并使结构和联结部分具有较好的塑性。整体性好的建筑物,除构件本身具有足够的强度和刚度外,构件之间还有可靠的联结。构件的联结除必须保证强度外,还要求超过弹性变形后,能保持相当的继续变形的能力——塑性。结构的塑性对结构吸收地震力的能量,减小作用在结构上的地震力具有重要的意义。合理地设置圈梁和构造柱能满足这个要求。
5.不做或少做建筑附属物。突出屋面的砖烟囱、女儿墙、高门脸等,由于“鞭端效应”,极易引起建筑物的破坏。如必须建造时,应采取防震的构造措施。
6.减轻建筑物的自重,降低它的重心位置。建筑物所受的地震荷载的大小和它的重量成正比。减轻建筑物的重量是减少地震荷载的最有效途径,也是最经济的措施。如尽量采用轻质材料来建造主体结构和围护结构。在设计和使用时,应使房屋的重心尽量降低,以减小地震时房屋所承受的地震弯矩。在房屋的使用安排上,如利用顶层当仓库或在顶层布置较重要的设备等,对房屋抗震是很不利的。
7.保证使用合格材料,材料强度达到设计要求,施工质量要好。最好有设计图纸,并严格按施工规范施工。
8.条件具备时,最好采用隔振设计。隔振设计是在基础和上部结构之间设置一隔振层,用隔振层将基础和建筑物隔开,减小地震时地面振动对房屋的影响。对于中低层建筑物,可采用价廉实用的材料如砂粒、滑石粉等。对于多层建筑可采用复合橡胶材料等。隔振设计是抗震减灾的最有效方法,尤其在乡镇建筑中有待于进一步推广使用。
(三)努力增强人们的抗震意识
近年来,我们的抗震防灾工作,在政府的领导下,不断探索,不断发展。抗震管理专家,工程技术人员,认真科学地总结历次大地震的经验教训,根据国情,研究制定抗震对策,使抗震防震工作从无到有,从一个高度推向另一个高度。然而,我国防震抗震工作任务还十分艰巨,特别是广大乡镇房屋的抗震防震工作不容乐观。现在,不少人对抗震工作存有麻痹思想和侥幸心理。有些人在建房时,舍得花钱搞装修,却不舍得花钱搞抗震。还有人存在畏难情绪,有地震无法预防和防不胜防的模糊观念等。所有这些,都对抗震防震工作十分不利。应大力加强抗震教育,努力提高人们的抗震意识,使人们认识到房屋抗震设防是百年大计,是利国利民的好事,功在当代,利在千秋。经济条件允许时,必须按规定的抗震烈度设防;经济条件稍差一点,应克服困难,提倡按规定烈度设防;经济条件确有困难的,可采取少花钱也抗震的原则,争取将地震灾害降到最低程度。使房屋小震不坏,中震可修,大震不倒。这是减少灾害,保护人民生命财产的重要大事。
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