论砌体结构地震中倒塌的原因剖析

论砌体结构地震中倒塌的原因剖析

李琦

绥德县建筑设计室 陕西榆林 718000

摘要：在地震作用下，建筑结构会出现损伤，导致建筑被破坏。因此，建筑的设计过程中，应加强抗震设计。建筑性能化设计主要研究建筑构造的延性，即地震作用力下建筑的不断裂性。基于此，本文通过分析结构设计，阐述建筑的延性在抗震性设计中的作用，分析提高建筑抗震性能化设计的要点。

关键词：砌体结构；地震；倒塌的原因

引言

砌体结构具有取材方便、造价便宜、耐久性和耐火性好的特点，在农村房屋结构中大量存在。由于砌体材料的脆性较大，使得砌体结构的抗震性能较差。已有震害研究表明，６．０级及以上强烈地震对农村砌体结构具有很大的破坏性。１９７５年海城地震、１９７６年唐山地震和２００８年的汶川地震中，农村砌体结构房屋的破坏非常严重［１－３］。强烈地震通过地震波释放出能量，使地表产生剧烈运动和变形，具有随机突发、区域特性明显、破坏范围大和难以预测的特点。中国地处世界两大地震带（环太平洋地震带和欧亚地震带）之间，地震活动频繁，大多数地区都爆发过强烈地震。其中，很多地震重灾区发生在离震中较近的农村地区，因此，对农村房屋进行抗震评定是广大土木科技工作者首要解决的问题。笔者认为，对结构进行抗震评定应考虑结构构件的重要性问题。地震作用下，不同种类、不同部位的构件对结构整体的影响程度会有差异，如果某个构件的失效较容易导致整个结构的破坏，则该构件在结构中的作用也就相对重要，这便是构件的重要性问题。

一、建筑结构设计概述

建筑结构设计是结构设计的重要组成，包括上部结构设计、基础设计2种。前者涵盖了框架结构、砌体结构、砖混结构、剪力墙结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、轻钢结构、框架-剪力墙结构、钢结构等多种类型；后者需要依据工程地质勘察报告中涉及的上部结构类型、上部结构荷载效应，验算地基承载力、基础内力、配筋，确定基础底面积及必要的构造措施。除此之外，在地质勘察报告分析过程中，设计人员还需要清晰判定地质资料中对场地的评价、基础选型的建议，在对场地初步了解的基础上，结合地质剖面图、各土层物理指标，对场地的土层分布、地质结构以及场地稳定性、均匀性进行进一步评价，为基础形式确定以及地基持力层沉降数据、基础不利地质情况分析提供依据。比如，在地质报告中表明“勘察期间见地下水”，若为岩石等不透水土层，且建筑带地下室，就需要考虑水压，以避免基坑进水无处排出而导致的一系列问题。

二、抗震性能化设计概念

目前，建筑行业对抗震性能化设计的理解尚不统一。部分学者认为，以结构物的变形需求为结构设计控制依据的设计形式就可以称之为抗震性能化设计；也有学者认为，以减少经济损失、结构损伤作为性能目标进行设计，并对其进行验证与分析的过程被称为抗震性能化设计。实际上，建筑结构抗震性能化设计是抗震设计一步步发展、完善的结果。美国加州结构工程师学会、美国应用化工技术局、美国联邦紧急救援组织最早提出基于结构性能的抗震设计概念，即根据建筑物的重要性、用途、业主要求来确定性能目标，因此，提出不同的抗震设防水准，并且进行抗震结构设计。最后，对设计方案进行评估，检验其是否满足性能目标的要求，以及能否满足建筑结构在未来地震中具备的功能。在设计过程中，对结构使用静力弹性、动力弹塑性时程分析法分析结构的抗震性能，验证建筑结构是否可以达到设计性能目标。

三、砌体结构地震中抗倒塌策略

3.1加强地基基础的设计

地基是房屋建筑的基础，对于高层建筑结构设计来说，要提高其抗震能力，最困难、最重要的部分就是地基的设计处理工作。在抗地震设计中，建筑物的稳定性和使用寿命与地基的质量直接相关，各高层建筑周围的地质条件各不相同，因此在进行抗震设计时，也要考虑周围的环境和地质条件，根据实际高层建筑的要求，进行抗震方案设计工作。地基处理过程中，必须做好勘察、检测工作，对于局部岩体的复杂和环境因素，必须采取严格的技术措施。在某些区域，由于地质结构不够稳定，需要更科学、合理的技术措施来处理，以防止地质结构对建筑物整体性能的影响。地基基础对工程的影响很大，会影响到工程的进度和建筑的最终效果，因此，加强地基基础设计是保证结构稳定的前提。

3.2优化基于性能的抗震设计手段

在建筑结构设计时，设计人员不仅需要依据规范规定落实结构设计规则，最大限度地提升结构非弹性延性结构变形能力，而且需要根据建筑性能需求，从具体量化多重目标入手，利用静力及动力弹塑性分析手段，深入分析建筑抗震性能。同时，依据基础（抗剪、抗弯、冲切）计算书、基础底面积计算书以及地基变形计算书、地基承载力设计值计算值、底层柱下端内力组合设计值，明确天然地基抗震性能，保证建筑抗震性能设计效果。明确基于性能的抗震结构设计目标是结构设计人员设计手段实施的前提。基于性能的抗震结构设计目标特指设定地震地面运动水准引导的建筑预期性能要求，我国抗震规范设定的抗震性能目标以50年为基准，划分了2.0%~3.0%（罕遇地震）、10.0%（设防地震）、63.0%（多遇地震）3个标准。依据上述标准，建筑物结构设计人员还需要对地震地面运动水准、建筑物性能水准进行进一步细化设定，比如SP-1，结构完好且可在震后正常发挥作用；SP-2，结构基本完好，在震后需适当维修方可发挥作用；SP-3，结构有限损坏，地震之后需要加固处理；SP-4，结构损坏较严重但不会对人居生命安全造成影响；SP-5，结构稳定但存在严重损坏。在上述目标设置完毕之后，设计人员可以向业主提供技术层面、经济层面的详尽分析结果，引导其恰当选择抗震性能目标。

3.3砌体结构设计

建筑的柱体结构与圈梁砌筑墙体部分会因为受到水平地震荷载与竖直地震荷载的作用下而出现裂缝，将墙体划分为多个块体。在水平地震荷载的作用下，建筑结构会产生水平方向的位移，逐渐向外移动，导致结构裂缝的开裂程度越来越大，破坏墙体的整体性，使墙体承压面积逐渐减小。当其承载力无法达到设计承载要求时，就会出现坍塌，墙体承载能力也逐渐消失。基于这种情况，应重视结构柱和圈梁的设计，提高结构的弹性，从而消耗一部分地震作用力，避免建筑墙体的刚度快速衰退从而发生坍塌现象，或者延缓这种问题的发生，使建筑即使在中震与大震情况下，也不会出现快速坍塌。

结束语：

基于建筑物结构性能的抗震设计是一个新型的建设领域和技术，它与传统的防震设计相比更具有科学性、系统性、适应性和连贯性，能够有效地提高我国建筑物的抗震体系构建。政府和建筑单位必须要清楚地认识到建筑物的结构抗震效果以及建设水平高低，这直接关乎我国居民的人身安全和财产安全。只有不断地对我国建筑的防震设计和防震技术进一步优化升级，才能更好地保证我国居民的人身安全和财产安全。

参考文献：

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