从震害谈房屋建筑的抗震性能

2008年5月12日，在四川省汶川县发生的地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失，也使得人们对日常居住的房屋，以及整个社会生活所涉及的各种公共建筑如办公楼、学校、医院、商场等的安全性有了更多关注。那么我们现在居住或使用的房屋在地震中是否安全呢？

　　从抗震性能看房屋建筑的工程抗震设计

　　地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前我国抗震设计的目标是“小震不坏，大震不倒”。即当地震烈度小于设防烈度时，房屋应基本完好；当地震烈度大于设防烈度时，房屋建筑即使产生较大破坏，也应保证不出现即时的垮塌，以使人员能够有逃生的时间。

　　我国目前房屋建筑的结构形式主要有：以砖石为主要建筑材料的砌体结构；以钢筋混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架——剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构；以钢材为主要建筑材料的钢结构框架以及钢与钢筋混凝土的组合结构。其中，住宅多为砌体结构或钢筋混凝土剪力墙结构；公共建筑由于需要较大空间，一般为框架结构或框架——剪力墙结构。

　　砌体结构和框架结构多见于多层建筑

　　从抗震性能的角度分析：砌体结构由于由砖、石等砌筑而成，砌块之间的连接较差，虽然设置了钢筋混凝土构造柱、圈梁等加强措施，但当遇到强震时，在水平和竖向交替振动作用下，砌块之间的连接容易被破坏，导致砌体松散，竖向受力构件破坏，建筑物垮塌；相比之下，框架结构能够提供较为宽敞的使用空间，有利于建筑功能的组织和分割，但其抗侧刚度较弱，在强震作用下易出现较大位移，导致结构产生较严重破坏，因此也属抗震不利结构。

　　钢筋混凝土剪力墙结构多用于多高层住宅

　　钢筋混凝土剪力墙结构有较大的抗侧刚度，在地震作用下位移较小。经过抗震设计的剪力墙结构，在大震作用下，破坏会局限于门窗洞口处出现裂缝，即使墙体开裂，各墙肢也可支承楼板，不会发生大规模的垮塌。从日本坂神地震的实例来看，钢筋混凝土剪力墙结构房屋未出现大的破坏，震害较轻。

　　框架——剪力墙结构主要用于公共建筑和多高层建筑

　　框架－剪力墙结构是在框架结构中合适的部位增设剪力墙，在提供满足功能需要的大空间的同时，由增设的剪力墙提供较大的抗侧刚度，提高结构的抗震性能。

　　上述各种结构形式的抗震性能，即指结构在小震和大震下的表现各不相同。总体来说，钢筋混凝土剪力墙结构和框架－剪力墙结构的抗震性能较好，砌体结构和框架结构的抗震性能相对差一些。
由于历史原因，在我国，80年代以前的建筑大量存在，这些建筑大多未考虑抗震或抗震能力较差，有些房屋虽经过抗震加固，整体抗震性能依然较差。此次汶川地震中垮塌的房屋大部分为建造较早的砌体结构和多层框架结构。同时，由于我国经济发展不均衡，在部分经济欠发达地区及交通运输能力较差的地区，使用就地取材的砖石作为主要建筑材料的砌体结构在今后相当长的时期内仍将大量存在，而作为低层公共建筑的主要结构形式，框架结构也将大量存在。因此如何从设计上提高高设防烈度地区砌体结构和框架结构的抗震性能，特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力，应是今后工程抗震研究的重点。
　　从建筑结构上减轻地震灾害的新技术

　　近年来，随着科学技术的发展，新技术、新材料甚至新的设计思想得到大量的应用，大大丰富了提高建筑抗震能力的手段。如使用更高强度的建筑材料，能够提高构件的极限承载能力并降低结构自重。与之相比，新技术、新设计思想的应用，能够更有效地减轻地震灾害。其中，隔震和消能减震就是两种建筑结构减轻地震灾害的新技术。

　　隔震技术在建筑结构中的应用

　　隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术。它通过把隔震消能装置（如橡胶隔震垫）安放在结构物底部和基础（或底部柱顶）之间，把上部结构和基础“隔开”。这样，改变了结构的动力特性和动力作用，明显地减轻结构物的地震反应，达到“以柔克刚”的效果。

　　国内外大量的试验和工程实践证明，隔震体系一般可使结构水平地震加速度反应下降60%左右，从而消除或有效减轻结构的地震损坏，提高建筑物及其内部人员的安全性。隔震体系具有很大的垂直承载力（50T～2000T）及很大的垂直压缩刚度，而其水平变形刚度较小（0.25kN/mm～1.8kN/mm），水平极限变位值较大（10～50cm），它具有足够大的初始刚度，以抵抗风荷载和轻微地震，当强地震发生时，又能自由柔性滑动；而变形过大时，刚度回升，具有保护和限位作用，钢板夹层橡胶隔震垫具有较大的复位能力，在多次地震中自动瞬时复位。

　　同时，它耐久性能好，一般使用寿命可在70年以上，远远超过一般民用建筑物50年使用寿命的要求。1994年1月17日，美国洛杉矶大地震中，该市相距不远的两个医院，一个是隔震的，地震时医师护士照常工作；另一个是不隔震的，损坏厉害，一直无法恢复工作。1995年1月17日，日本神户大地震，该市的西部邮政大楼和松村研究所大楼等隔震房屋经受了地震的考验，房屋结构安全完好，仪器、设备、装修等丝毫无损。根据其特性，一般来说隔震技术主要适用于较重要的低层和多层建筑，如医院、学校、商场、科研机构以及重要的指挥职能单位。