建筑结构对建筑抗震的作用

摘要： 通过对建筑结构在建筑设计中存在的问题分析，结合汶川地震灾害案例，针对建筑结构在建筑设计中抗震的作用；提出建筑结构设计中应加强的几个注意事项：明确建筑结构设计中的抗震目标；增强底层的抗震能力、增强建筑的刚度及整体性、加强建筑结构“强柱弱梁”的设计思路。通过加强建筑整体结构设计，从而达到提高建筑的整体抗震能力与抗震目的。

关键词： 建筑结构；建筑设计；抗震作用

中图分类号：TU文献标识码：A文章编号：1671－7597（2010）1220188－01

近年来，我国连续发生了汶川和玉树两起特大地震，这两场大地震对中国造成了严重的损失！一些大型公共建筑的倒塌造成了很多生命的离去，这不得不引发人们对当时建筑结构设计及施工质量的思考。

本文通过对建筑结构在建筑设计中存在的问题分析，结合汶川地震灾害案例，针对建筑结构在建筑设计中抗震的作用；通过震害调查表明，在建筑结构设计中只有明确建筑抗震目标，加强“强柱弱梁”的设计思路，从而达到提高建筑的整体抗震能力与抗震目的。

1 建筑结构在建筑设计中存在的问题分析

在高层建筑设计中，除了考虑垂直荷载和水平荷载外，还要考虑地展力。往往由水平地震力产生的内力，成为设计控制的主要因素。高层建筑的结构体系有多种，当地震烈度低于8度时，只要建筑物体型合理，垂直刚度均匀，九层以下的高层建筑，仍可采用钢筋混凝土框架结构。

然而，由于高层建筑结构体系自身的柔性较大，加上设计师在建筑设计时因商业要求，无法建筑结构上进行合理的设计，从而引起建筑结构设计不合理，造成这类建筑抗震性能先天不足，加上临街一面底层抗震墙设置减少，引起底层的侧移刚度比纵横墙较多的第二层要小，这种结构的建筑物其地震倾覆力矩主要由钢筋砼框架柱承担，使得底层钢筋砼框架柱的承载能力大为降低，当地震时，因为“下柔上刚”从而危及整座建筑的安全。如何才能克服这些困难就是建筑设计者所面临问题。

2 地震中建筑倒塌的原因分析

地震可按照震源深度分为浅源地震、中源地震和深源地震。浅源地震大多发生在地表以下30公里深度以上的范围内，占地震总数的70%以上，所释放的地震能占总释放能量的85%，是地震灾害的主要制造者，对人类影响最大。在汶川和玉树特大地震中建筑倒塌的主要原因是：

2.1 施工质量问题。目前，我国高层建筑结构一般为框架结构，其整体性和抗震性要优于砖混结构，震后调查资料显示，在地震中建筑坍塌的多是砖混结构加预制板模式。以白鹿镇小学教学楼为例证：在地震中破坏最为严重的是大开间大窗洞的教学楼，9米的大开间，中间只用用两根进深梁代替横墙来承受楼板的荷载。从垮塌小学的废墟中可以看出，建筑施工中存在以下问题：预制板被深厚度太厚；废墟中的一根过梁内可以清晰可见巴掌大的鹅卵石；废墟中用于砌筑墙体的红砖，表面大多完整平滑。施工不符合要求。

2.2 建筑结构达不到抗震设计要求。国家设计和施工规范规定：在高强度抗震地区废除预制板，采用现浇楼板。低烈度地区可用预制空心板，但必须在预制板周围加现浇钢筋混凝土圈梁，预制板间隙必须用现拌混凝土灌实，并且在板面和板缝内加拉结筋。

但在汶川地震灾害中人们发现：映秀镇漩口中学建于2007年的三层混凝土框架结构的教学楼，在地震中受害严重，整座教学楼倒塌，但就在教学楼附近，一栋四层砖混结构的办公楼和五层砖混宿舍楼尽管破坏严重，却没有倒塌。究其原因主要是建筑设计没有达到《建筑抗震设计规范》的抗震要求，圈梁与构造柱设计结构不合理所致。

2.3 建筑结构体系不合理。绵阳灾区中小学教学用房在这次大地震中，普遍发生了不同程度的震害，少量工程破坏相当严重，已接近倒塌。据事故调查分析：主要是该区中小学教学用房采用的是横墙承重砖混结构，楼板采用预制空心板，是刚度低于框架结构的一种半刚性建筑结构体系，加学校的空间跨度大，当地震来临的时候，跨度大的结构更容易垮塌。

3 建筑结构设计中注意事项

如何才能克因建筑结构给人民群众带来的生命财产安全问题？笔者认为在建筑结构设计中应注意以下几点：

3.1 明确建筑结构设计中的抗震目标。首先应选择对抗震有利的建筑场地，简化建筑体型，讲究规则对称与建筑结构设计合理；同时严格执行我国《建筑抗震设计规范》中的规定目标：“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设防目标。

3.2 增强底层的抗震能力。根据地震灾害资料表明，底层建筑结构设计归纳起来存在两方面的抗震问题：一是底层框架设计因投资者需要存在大空间的使用的问题；二是建筑物一面临街，而且临街面一般不布置抗震墙，使得抗震墙数量过少的问题。要解决因建筑底层引起的抗震灾害问题，首先采用钢筋砼抗震墙来代替砖抗震墙，同时加强建筑圈梁、构造柱的抗震能力。

3.3 建筑结构设计中，增强建筑的刚度及整体性。房屋是纵、横向承重构件和楼盖组成的一个具有空间刚度的结构体系，其抗震能力的强弱取决于建筑结构空间整体刚度和整体稳定性。

现浇钢筋混凝土楼板及屋盖具有整体性好、水平刚度大的优点，是较理想的抗震构件，不但可消除滑移、散落问题，增加房屋的整体性，增大楼板的刚度，而且对平面上墙体对齐的要求也可予以适当放宽。

因此，采现浇楼板、屋盖是一种较好的增强框架结构空间刚度和整体稳定性的方法；同时根据我国《建筑抗震设计规范》中规定，“底层框架砖房”上层混合结构部分圈梁、构造柱设置按《砌体结构设计规范》有关规定。在适当的部位增设构造柱，并配置些构造钢筋，也能达到增强结构整体性的作用，从而提高建筑物的抗震能力。

3.4 加强建筑结构“强柱弱梁”的设计思路。按我国现行抗震设计规范要求，框架建筑设计预期是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”，来保证建筑结构的抗震性能。建筑框架设计中“强柱弱梁”的理念就是：当遭受高于本地区抗震设计预估的地震时让梁端先出现裂缝，形成塑性铰来吃掉一部分地震能量，从而保证构造柱这个竖向构件不坏，达到建筑物在震害中不坍塌的目的。多次震害调查表明，“强柱弱梁”的设计思路，既是一种经济有效的措施，又可提高建筑的总体抗震能力，从而得到减轻震害的目的。

4 结束语

根据地震灾害调查资料，人们发现建筑倒塌的人为原因主要有：施工质量问题；建筑措施达不到要求；结构体系不佳；双向刚度不均匀等。针对建筑结构的设计问题：只有加强框架建筑设计中的抗震意识、增强砌体房屋的刚度及整体性；强化框架建筑圈梁、构造柱的抗震作用，才能使建筑物达到抗震标准和良好的抗震性能，人民群众的生命财产才会有安全保障。

参考文献：

[1]邢双军，建筑构造（应用型本科规划教材）浙江大学出版，2008，1.

[2]吴应雄、黄英，汶川地震灾害引发建筑结构设计的思考，福建建筑，2008，10.

[3]林树枝、廖文彬，汶川地震灾区部分房屋的施工质量分析，福建建筑，2008，10.