建筑物怎樣才能防震？

作者：蔡晉安（中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所）

審稿專家：任燁（上海市地震局高級(jí)工程師）

地震發(fā)生的時(shí)候，我們通常被告知，要離開(kāi)建筑物去到外面空地上，避免建筑物倒塌造成的傷害。那么，有沒(méi)有地震時(shí)震不倒的房屋呢？甚至于說(shuō)，世界上有沒(méi)有地震時(shí)“不震動(dòng)”的房屋？實(shí)際上，這涉及到了建（構(gòu)）筑物抗震中的“硬”與“柔”抗震問(wèn)題。今天，我就跟大家好好聊一下。 一場(chǎng)大的地震往往會(huì)奪去許多鮮活的生命，究其原因主要是地震引發(fā)建筑物的倒塌，造成對(duì)人的生命的威脅。因此，把房子蓋結(jié)實(shí)是人類從歷次大地震的血的教訓(xùn)中獲取到的寶貴認(rèn)識(shí)。 當(dāng)然，讓房子不倒的前提是建設(shè)房子的地點(diǎn)必須遠(yuǎn)離活動(dòng)斷層。如果房子位于活動(dòng)斷層上，再結(jié)實(shí)的房子也經(jīng)不起地震時(shí)活動(dòng)斷層錯(cuò)動(dòng)對(duì)房子的破壞。地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，只要離開(kāi)地震斷層一段距離，地震斷層對(duì)房子的破壞性就大為減輕。 讓房子不倒必須從房子設(shè)計(jì)抓起。人類在同地震這個(gè)自然災(zāi)害作斗爭(zhēng)的過(guò)程中明確提出了建筑物抗震的設(shè)計(jì)目標(biāo)是“小震不壞、中震可修、大震不倒”。我國(guó)編制的第五代《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，為設(shè)計(jì)工程師開(kāi)展建筑物抗震設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。按照第五代區(qū)劃圖，例如北京的房子必須按抵御地震烈度Ⅷ度來(lái)設(shè)計(jì)的，這樣標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的房子，在地震烈度Ⅶ度時(shí)房子不壞，在地震烈度Ⅷ度時(shí)房子可修，而在地震烈度Ⅸ度時(shí)房子不倒，從而保證了人們的生命安全。 讓房子不倒還必須要提高房子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)處性能。圈梁和構(gòu)造柱可以保證墻體之間的可靠連接，增強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，有助于在地震中防止房屋倒塌，減輕地震對(duì)人們生命的威脅。因此，人們將圈梁和構(gòu)造柱結(jié)合應(yīng)用于房屋抗震加固中。2008年四川汶川地震中，安縣桑棗中學(xué)一座教學(xué)樓因事先做了抗震加固，在地震時(shí)避免了倒塌，拯救了700多名師生生命。在我國(guó)新疆農(nóng)村啟動(dòng)了地震安全民居建設(shè)，采用抗震設(shè)計(jì)的地震安全民居在65次5級(jí)地震中無(wú)一倒塌，實(shí)現(xiàn)了零死亡。 隨著對(duì)建筑物抗震認(rèn)識(shí)的深化，人們意識(shí)到對(duì)付地震這樣狂暴的災(zāi)害，通過(guò)增大建筑物結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度去硬性對(duì)抗它的破壞作用有限的。因此，科學(xué)家們另辟蹊徑，從減輕地震對(duì)建筑物震動(dòng)著手，采用“柔性”的方法來(lái)避免建筑物的破壞，發(fā)展出了一些新的“以柔克剛”的建筑物抗震技術(shù)。 一種是“工程隔震技術(shù)”，在建（構(gòu)）筑物底部或者層間設(shè)置由柔性橡膠隔震裝置組成的隔震層，形成“柔性結(jié)構(gòu)”，增加建（構(gòu)）筑物的抗震性能，起了類似于汽車減震器作用。昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓就使用了1800多個(gè)隔震墊，“隔開(kāi)”了地震。港珠澳大橋建設(shè)時(shí)，在橋墩上布置了高阻尼橡膠隔震支座，橋梁的地震響應(yīng)減小了60%-80%。還有一種是“工程消能減震技術(shù)”，在房子的某些節(jié)點(diǎn)或聯(lián)結(jié)處安裝阻尼器等消能構(gòu)件，在地震發(fā)生時(shí)，這些消能構(gòu)件就能消耗輸入房子的地震能量，保護(hù)了房子的安全。

北京昌平區(qū)一中綜合樓就采用了這項(xiàng)技術(shù)。再有一種是“工程結(jié)構(gòu)控制技術(shù)”，在結(jié)構(gòu)的某個(gè)部位設(shè)置一些控制裝置，地震發(fā)生時(shí)，被動(dòng)或主動(dòng)地施加與結(jié)構(gòu)振動(dòng)方向相反的作用力，讓地震時(shí)結(jié)構(gòu)“不會(huì)震動(dòng)”。例如，廣州塔“小蠻腰”總高度600米，建設(shè)時(shí)采用兩級(jí)主被動(dòng)復(fù)合調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制技術(shù)，使得該塔成為世界上采用結(jié)構(gòu)減振控制技術(shù)的最高結(jié)構(gòu)，經(jīng)受了多次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)的“魯棒性”。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，相信人類將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的抗震技術(shù)新方法，建造出更多的在地震時(shí)震不倒的房屋，也會(huì)建造出更多的在地震時(shí)“不會(huì)震動(dòng)”的房屋，更好地在地震時(shí)保護(hù)人類的生命安全?；蛟S，到那時(shí)候人們就不會(huì)再“談?wù)鹕儭绷恕?/p>

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