关于现代建筑可抗八级地震的问题？

2024-11-21 13:20:26

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回答（1）：

如何设计防震建筑?

How to Responding to Seismic Threats

我在2005年初，曾经为中国政府有关部门，做了一个有关地震的报告。当时实在没有预料到中国会有那么大的地震灾害。这次四川汶川地震发生后，我又找出这个报告，并加上最后一部分的建议，在此供有关部门参考，希望对目前在制定灾后重建法规的部门有帮助。这篇报告的PPT是用英文写的，如果中英文的意思有出入，以英文意思为主。

n Earthquakes Pose a Major Risk for Buildings and New Development

地震是对建筑与新城镇开发最严重的危害

n However, People Have Been Living with the Threat of Earthquakes For Centuries

但是人类面对地震的威胁已经有很多个世纪了

n How Can We Learn from the West to Manage the Risk of Earthquakes

如何从西方的经验来进行地震灾害管理？

Adopt Seismic Design Principles
采用防震设计原则

n Identify High Risk Areas 确定出高危地区

¨ Identify Major Fault lines and Earthquake History

确定出主要地震带和地震的历史记录

¨ Avoid Soil Areas Where Earthquake Damage Will be Greatest

避免地震时会造成重大破坏的地基土质区域

n The Biggest Risk is in Loose and Sandy Soils Prone to Liquefaction

最危险的是地震时会造成大量泥石流的疏松和沙质土壤。

¨ Adopt a Building Code That Manages Risk in These Areas

在地震带要严格采用防震设计规范

Seismic Design Principles
防震设计原则

n Avoid Irregular Building Configurations （在地震带）避免不规则形状的建筑

Structural Damage Control
建筑结构体系控制

n Diaphragms水平分隔 (Floor Plates and Roofs楼面、屋盖)

n Shear Walls剪力墙体系 (Must be Vertically Continuous竖向必须连续)

n Braced Frames刚性框架体系 (A Frame Structure That Resists Moment/Torsion Forces抵抗弯矩和扭矩框架体系; Use In Place of A Shear Wall用于代替剪力墙体系)

n Moment Resistant Frames抗弯框架体系 (Connections Between Columns and Floor System to Resist Bending and Lateral Loads柱与楼板的连系可抵抗弯矩与水平荷载)

Appropriate Structural Systems 采用合适的结构系统

n Wood and Timber Frame 木结构

n Reinforced masonry walls 配筋砌体墙

n Reinforced concrete walls 钢筋混凝土墙

n Steel frame with masonry fill-in walls (good energy absorption if bay sizes are small and building plan is uniform) 钢结构与砌体填充结构（如果开间尺寸较小，平面规则，能够达到良好的吸能效果）

n Steel frame, braced (extensive bracing, detailing and proportions are important) 有支撑钢框架（完全的支撑，支撑形式与数量非常重要）

n Flexibly Connected Steel frame (good energy absorption, connections are critical) 弹性连接钢结构（连接点非常重要，具有能量吸收能力

n AVOID Precast Concrete Systems 绝对要避免预制简易混凝土墙板

Construction Quality 工程质量

n Construction Quality and Code Enforcement Are Critical

工程质量和符合建筑规范是关键

n Many Countries Have Adequate Codes But They Are Not Enforced Well

有许多国家的规范很好，但是执行力很差

n The Followings Are Particularly Important: 特别要注意的地方：

¨ Proper Sizing of Bays and Spandrel Proportions

开间尺寸和跨距一定要合适

¨ Adequate Reinforcement at Connections

适当加强节点

¨ Using Adequate Tensile Reinforcement in Concrete Frames

在钢筋混凝土结构中采用足够的抗拉钢筋

Relevant U.S. and International Codes 美国与国际上的建筑法规有

n BOCA Code One of the Leaders in Seismic Building Codes

美国国家建筑标准法（防震建筑规范的领先者之一）

¨ BOCA Is California’s Building Code 这也是加州的建筑法规（BOCA）

¨ The Source for the International Building Code (IBC)

国际建筑规范(IBC)的参考资料之一

¨ Identifies Zones Based on Seismic Risk

根据地震风险等级确定不同的防震地带

¨ Creates Different Guidelines For Buildings Based on These Risks

针对不同地带，制定不同的建筑规范。

Recommended Course Of Action 行动建议

n （Adopt GIS and ）Produce Accurate Seismic Maps of the Region (可以利用地理信息系统来) 建立一个非常准确的地震带地图

n Adopt BOCA/IBC Seismic Safety Standards Throughout the Area

在地震地区全面采用BOCA/IBC地震安全标准

n Create Effective Enforcement Regime to Ensure Code Implementation

建立一个确保规范有效执行的机构

针对汶川地震发生后的思考：

n 此次地震使很多市、县、镇夷为平地，需要重建，那么重新规划时如何考虑地震等自然因素以及产生次生危害的工厂、设施？

n 对于学校、医院等兼作避难场所，在规划中如何体现？

n 学校、医院等兼作避难场所的标准规范是否要单独制定？

n 日本已经提出加速改造和加固学校、幼儿园，我国是否应对地震地区中的学校、幼儿园、医院进行鉴定、加固、改造？并考虑设置紧急避难场所？

n 根据新闻报道，有五所爱心小学没有倒塌，而周围的建筑全部倒塌，证明了如果对施工质量严格控制，现行抗震规范是没有问题的，应切实加强各道监督控制关，如审图制度、监理制度、质检制度等。

n 我国现行结构规范行业内简称为02规范，用于取代89规范，02规范以美国、日本规范作为参考，但考虑经济因素，暂时不能完全达到，是否政府可以对地震带的学校与医院建筑采取经济扶持，使经济因素不影响规范的实施？

房屋结构与抗震性

我们生活中所居住的房屋，由于高度和用途以及建筑时间的不同，造成了结构的不同，同时也决定了房屋的抗震能力也不尽相同。那么什么样的房屋最抗震呢？就让我们一同来了解。

钢结构抗震级别★★★★★

特点：钢结构是以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻，同时由于钢材料的匀质性和强韧性，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，具有很好的抗震能力。

应用：不过，由于钢结构建筑的造价相对较高，目前应用不是非常普遍。

一般的超高层建筑（100米以上）或者跨度较大的建筑通常应用钢结构，沈阳市比较典型的钢结构建筑为五爱市场二期鞋帽商场。

剪力墙结构抗震级别★★★★

特点：剪力墙是用钢筋混凝土墙板来承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用剪力墙来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。

应用：剪力墙结构在高层（10层及10层以上的居住建筑或高度超过24米的建筑）房屋中被大量运用。

框架结构抗震级别★★★

特点：由钢筋混凝土浇灌成的承重梁柱组成骨架，再用空心砖或预制的加气混凝土、陶粒等轻质板材作隔墙分户装配而成。墙主要是起围护和隔离的作用，由于墙体不承重，所以可由各种轻质材料制成。

框架结构中，还有一种框剪结构，又名框架—剪力墙结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗力性能。这种结构的住房有很好的抗震性。

应用：框架结构在现代建筑设计中应用较为普遍，我们所见的大多数建筑都是框架结构。

砖混结构抗震级别★★

特点：砖混结构中的“砖”，是指一种统一尺寸的建筑材料，也包括其他尺寸的异型黏土砖、空心砖等。 “混”是指由钢筋、水泥、沙石、水按一定比例配制的钢筋混凝土配料，包括楼板、过梁、楼梯、阳台。这些配件与砖做的承重墙相结合，所以称为砖混结构。砖混结构住宅一般以多层（24米以下，住宅10层以下）住宅为主，其抗震性能比起上述三者相对弱一些。

应用：砖混结构一般应用在多层或者跨度不大的建筑，但由于砖混结构的房屋格局死板，墙面不能改动，加之近些年框架结构以及剪力墙结构应用得越来越普遍，在城市建设中已经很少应用砖混结构，目前我国只有城郊的一些建筑中还是砖混结构。

【生活警示】

居家装修也要防震

在房屋的设计中，有许多结构都是按照房屋的抗震需要建造的。因此，在装修中要特别注意，有些地方是坚决不能改动的，否则一旦破坏房屋的整体防震设计，在遇到地震时就极为危险。

装修中，砸掉承重墙是及其危险的做法。专家介绍，一般情况下，如果一楼的一户居民将承重墙大面积拆除，将导致该楼的抗震性能减弱和负荷应力出现异常，如果此时发生八级地震，楼体很可能会发生整体坍塌。另外，承重墙也不能随意凿洞，这也有损于房屋的抗震性。

由于普通市民在装修的过程中，对于室内的墙体是剪力墙还是普通墙无法准确判断，专家给我们提供了一个比较容易的判断方法，一般成人一拳厚也就是10厘米的薄墙不是承重墙，如有需要可以进行适当改造，但是对于20厘米的厚墙，是绝对不允许改造的，有的人从墙的外表无法判断剪力墙和砖混墙，专家提示，如果在砸墙过程中看到墙体里面有钢筋就说明这面墙是剪力墙，是不允许改动的。另外，有的人为了室内美观，把钢筋锯断的做法是极其不正确的做法。

一般房间与阳台之间的墙上，都有一门一窗，窗以下的墙是绝对不能动的，这段墙叫“配重墙”，它像秤砣一样起着挑起阳台的作用。拆改这堵墙，会使阳台的承重力下降，导致阳台下坠。

另外，不管是房间什么墙上的门窗尺寸也不能随意拆改，扩大原有门窗尺寸或者另建门窗，也会造成楼房局部裂缝以致严重影响抗震能力，从而缩短楼房使用寿命。

【重点解读】

房屋抗震设防烈度

此次汶川地震中，震级为里氏8.0级，但烈度却达到了10度到11度，而四川省建筑的抗震设防烈度为7度，此次地震已经大大超出了建筑抗震设防标准。

震级和地震烈度间到底有什么区别，我们日常生活中房屋的抗震设防烈度应该是多少呢？

地震有强弱之分，而震级是用以衡量地震本身强度的“尺子”。震级可以通过地震仪器的记录计算出来，它的单位是“级”。震级的大小与地震释放的能量有关，地震能量越大，震级就越大。

地震发生时，人们通常用地震烈度来描述地面遭受地震影响和破坏的程度，简称烈度。烈度的大小是根据人的感觉，室内设施的反应，建筑物的破坏程度以及地面的破坏现象等综合评定的，它的单位是“度”。

震级与烈度虽然都可以反映地震的强弱，但含义并不一样。同一个地震，震级只有一个，但烈度却因地而异，不同的地方烈度值不一样。

对于建筑物的设计而言，每个地区都会根据当地的地质、地貌情况规定不同的房屋抗震设防烈度，具体来说就是建筑物能够防止相应地震烈度的破坏程度的能力，也就是建筑物的抗震能力。

全国各个城市及地区的抗震设防烈度都不相同，沈阳地区的抗震设防烈度是7度，一般城市的抗震设防烈度都在6-9度间。而一般建筑物的使用年限是50年，也就是相应的抗震设防烈度维持功效的年限是50年。

地震烈度

3度：少数人有感，仪器能记录到。

4-5度：睡觉的人会惊醒，吊灯摆动。

6度：器皿倾倒，房屋轻微损坏。

7-8度：房屋破坏，地面裂缝。

9-10度：桥梁、水坝损坏、房屋倒塌，地面破坏严重。

11-12度：毁灭性的破坏。

【名词解释】

剪力墙：是由钢筋混凝土浇成的墙体。由剪力墙组成的承受竖向和水平作用力的结构，称为剪力墙结构。剪力墙的墙体同时也作为房屋分隔构件。剪力墙结构可建得很高，主要用于12-30层的住宅和旅馆建筑中，它的缺点是空间划分不灵活。

承重墙：指支撑着上部楼层重量的墙体，打掉会破坏整个建筑结构；承重墙是经过科学计算的，如果在承重墙上打孔装修，就会影响地基的稳定性。

非承重墙：是指不支撑着上部楼层重量的墙体，只起到把一个房间和另一个房间隔开的作用，有没有这堵墙对建筑结构没什么大的影响。

跨度：房屋、桥梁等建筑物中，梁、屋架两端的支柱、桥墩或墙等承重结构之间的距离。

【相关链接】

校舍抗震能力差是世界性的问题

汶川地震的搜救工作正在争分夺秒地进行，全国人民的心为灾区楸紧。由于地震发生在学校上课时间，灾难中死伤的师生人数众多，人们在扼腕叹息之余也不禁存有疑问：为什么学校楼房在地震面前如此脆弱？

工程抗震专家、中国科学院周锡元院士表示，校舍抗震能力差，这是世界性的普遍问题，他举了个例子——1933年，美国的长滩发生地震，导致学校倒塌。所幸已是放学时间，没有什么学生伤亡。“我国学校的设计和建设，也是按标准走的。”周锡元说，学校在抗震方面存在几个先天缺陷：

一是房间大。躲到卫生间等场所是地震发生时的一条逃生原则，原因就在于空间狭小、有墙面支撑，墙的面积大抗震能力就强。但学校教室、活动室等场所空间都比较大，相对而言墙的面积就小。

二是窗户大。教学需要良好的光线，采光使用大面积的窗户设计，相应地使得墙的面积大大缩减。

三是走廊设计。一般学校都采用单面、外廊的走廊设计，多由柱子支撑，如果教室两边都是走廊，在纵向上一间教室就只有前后的两面墙抗震，两边柱子的作用则很弱
人家帮我，永志不忘；我帮人家，莫记心头。