從全球的重大地震災害調查中可以發現,大多數人命傷亡都是因為建築物受損或倒塌所引致的。從抗震角度考慮,如何提高城市建築的抗震能力也是非常值得討論的。目前來說,現代建築抗震設防首先也是以保障生命安全、減少人員傷亡為基本出發點。

隈研吾建築都市設計事務所設計作品--創新抗震博物館

一般來講,加強建築物抵禦抗震的能力有三種途徑 :

①抗震加固:核心是利用增強結構各構件的承載力和變形能力抵禦地震作用 ,吸收地震能量 ;

②減震加固:即在結構抗側力構件中設置消能部件 ,通過其局部變形提供附加阻尼以耗散或吸收由地震輸入結構中的能量 ,減少主體結構地震反應 ;

③隔震加固:在建築物上部結構與基礎之間以及上部建築層間設置隔震層 ,隔離地震能量向上部結構傳遞 ,從而降低上部結構的地震作用 。

抗震加固技術

近年來,日本開發了一種常用的 SRF 工法(Super Reinforcement with Flexibility),該工法和傳統的鋼板加固、碳纖維加固法相比,基層處理簡單, 工序少, 材料重量輕, 價格便宜, 特別是所用的材料沒有毒性和刺激性, 加固後結構的延性能夠得到極大地提高。

SRF工藝法和其他的比較(來自呂清芳 Innovative Technologies for Seismic Retrofitting in Japan)

另一方面,可以採用增設斜撐加固的方法,從而承擔一部分地震力,來改善建築物抗震性能。

再有,增設框架加固是利用新增框架來承擔一部分地震力從而改善建築物抗震性能的加固方法 。

還有一種更好理解的加固方法:剪力牆加固法,主要目的就是提高它的結構剛度,使其可以承受更大的地震烈度。可以採用新增剪力牆或者力牆截面等方法,增預製剪力牆法具有施工簡便 、無雜訊 、工期短的優點 。近年來 ,增設剪力牆加固的工程逐年增多 ,且方法不斷創新 ,比如 ,有些學者正在研究一種新增纖維網格剪力牆法 。

  新增預製剪力牆法工程實例

耗能減震加固技術

減震加固的原理是在結構抗側力構件中設置消能部件或阻尼器 , 通過其局部變形提供附加阻尼以耗散或吸收由地震輸入結構中的能量 ,減少主體結構地震反應 。這裡以日本的建築為例,比較他們島國,地震不斷,在這方面的經驗還是比國內豐富一點。

防屈曲耗能支撐的橫向構造

日本的耗能減震加固技術劃分為 4 種類型,分別是採用摩擦型阻尼器 、金屬阻尼器 、粘彈性阻尼器和粘滯性阻尼器的技術,最近也出現了力臂式減震工法和制震頂棚系統等。

摩擦耗能裝置由摩擦元件構成 , 這些元件相互滑動產生摩擦力 ,從而耗散結構的部分振動能量 。青木式工法就是這一方法的代表。

青木式工法示例

金屬阻尼器的耗能機理是通過金屬元件的彈塑性變形來耗能,設計時最好避免局部屈曲 。

金屬屈服型阻尼器

隔震加固技術

首先,可以增設橡膠墊支座,橡膠支座在新建結構已有一定應用 ,尤其在美國居多。

還可以增設滑移支座,在上部結構和建築物基礎之間設置一個滑移面 ,允許建築物在發生地震時相對於基礎作整體水平滑動 。隔離水平方向的地震 。由於摩擦滑移作用 ,削弱了地震作用向上部結構的傳遞 ,同時 ,建築物在滑動過程中 ,通過摩擦耗散了地震能量 ,從而達到減震的效果 。

固定在地面的碳素纖維繩劃出一道優雅的曲線,carbon fiber rods are fix on the ground

隨著技術的進步和發展,未來會出現更多更常見的抗震技術。

建築物自身結構設計

對於建築物本身,首先要選擇合理的結構方案體系,在建築設計中選擇科學合理的抗震措施,建築物的抗震能力會更加的優越。豎直結構的垂直方向重力可以使橫向壓應力穩定。也要保證其豎向構件有著清晰的傳力途經,保證其屬相構件的承載力和穩定性。

用於抗震的支撐為貓咪帶來了遊戲的空間,the anti-earthquake support braces creates a place for the cats to play

步入21世紀之後,高層建築不斷湧現,引人耳目。在我國,高層和超高層建築主要應用三種結構體系,分別是框筒結構、筒中簡結構、框架支撐結構。

上個世紀 80 年代,磚混結構在我國應用非常廣泛,隨著社會經濟的不斷進步,鋼筋混凝土結構逐漸替代了磚混結構,但這兩種結構不適合應用在超高層建築上,而且在大震作用下,無法抵抗。

所以目前的設計多採用框架 - 核心筒體系,這種結構體系經濟合理,不僅用鋼量相對節省,而且樑柱截面相對較小,節省材料。

對於混合結構,地震剪力大部分作用在鋼筋混凝土結構的內筒上,主側移以彎曲變形為主,因為鋼框架構件的剛度較小,所以其側移較大,因此混合結構位移不得超過鋼筋混凝土結構構件的位移限值。最常用的解決辦法就是增加混凝土內筒的剛度以及設置懸臂的桁架結構體系,這樣剛度纔可以滿足規範限值。

用於抗震的建築材料

建築物抗震效果,建築材料在很大程度上會影響建築物抗震效果。而抗震設計在材料上的選擇需要綜合考慮選成本、剛度、延性等因素。

一般來講,砌體結構需要按照規範規定設置保持結構穩定的圈樑與構造柱。鋼筋混凝土結構要對抗震結構構件的截面尺寸有合理的選擇,並且保證相應的配筋率,不能少筋多筋,使結構發生的剪切破壞與脆性破壞。

對於鋼筋:應該遵循鋼筋自身的性能來選取鋼筋的型號和強度等級,縱向受力鋼筋選擇型號HRB400 或者 HRB500;在受力構件比如而梁、柱、斜撐中,縱向受力鋼筋選用 HRBF400 或者 HRBF500。

對於混凝土:應當用正方體抗壓強度標準值確定混凝土抗壓強度;建築物結構的混凝土,強度等級不得低於 C15,如果建築結構所選取的鋼筋強度等級全部≥400MPa 時,所選取的混凝土的強度等級不得低於 C25。鋼筋混凝土結構中如有構件承受重中荷載,選取的混凝土強度等級不得低於C30。

建築所在地質環境

如果建築物選址位於地表容易相對錯動地理環境中,就極易受到山崩或滑坡等次生災害的破壞。結構設計要結合地勘報告謹慎選擇抗震場地,盡量避免選取抗震不利地段,盡量避免軟土地帶。若場地選取不當,會增大建築物坍塌風險。若無法避讓時,應做好地基加固工作,降低地震對建築物的破壞。

結語

隨著社會不斷進步,土木行業蓬勃發展,我們更要注意地震對建築物帶來的影響,要不斷降低地震對建築物的破壞。這意味著要加強建築物抗震設計,合理選取結構體系,全面考量建築環境與建築材料,設置多道防線來提高建築物的抗震性能,多種抗震方式綜合應用是發展的趨勢。

參考文獻

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中華人民共和國住房和城鄉建設部.建築工程抗震設防分類標準:GB 50223-2008[S].北京:中國建築工業出版社


這個問題只怕是說幾天幾夜都沒個完


這個問題太廣泛了,沒有針對性,理論上去查專業書籍,針對性可以查閱相似案例。


提高基礎穩定性,減輕建築物重量。建築物是怎麼定義的,有各種各樣建築物


建築物的抗震性能指建築物抵禦地震破壞的綜合能力。

為提高建築物的抗震性能.可以從以下幾方面著手:

(1) 合理選擇建築場地,做到房屋基礎牢固避開地震斷層、古河道、陡陂等不利地段(圖片示例)

(2)根據抗震設防要求,按照抗震設計規範,選擇科學合理的建築結構,採用抗震新技術,以增強建築物整體性、均衡性,從而提高建築物的抗震能力。建築物應高度不超過規定,避免跨度過大,過於空曠,盡量開間小,隔牆多。

(3)建設工程抗震設防要嚴格按照抗震設計施工,確保工程質量。


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