裝配式建筑工程知識(shí)分享：我國(guó)村鎮(zhèn)房屋抗震設(shè)計(jì)分析與研究

1 我國(guó)抗震規(guī)范的發(fā)展及現(xiàn)狀

我國(guó)是一個(gè)多地震國(guó)家，近四千年的地震文獻(xiàn)記載表明，我國(guó)絕大部分地區(qū)都發(fā)生過(guò)震級(jí)較大的破壞性地震，地震的發(fā)生不僅導(dǎo)致房屋、道路、橋梁等工程結(jié)構(gòu)的倒塌破壞，而且造成慘重的人員傷亡。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程加速，人口及物質(zhì)財(cái)富向城市進(jìn)一步高度集中，地震所造成的震害災(zāi)難將會(huì)更大。1974 年我國(guó)批準(zhǔn)發(fā)布了全國(guó)第一本建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范——《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 (試行)》TJ11-74(簡(jiǎn)稱 74 規(guī)范)。1976 年唐山發(fā)生 7.8級(jí)地震致使 24.2 萬(wàn)余人喪生，16.4 萬(wàn)余人重傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 100 億元人民幣，按當(dāng)時(shí)的比價(jià)大約為 50 億美元。唐山大地震后隨即對(duì)74 規(guī)范進(jìn)行了修改，頒布了《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》TJ11-78(簡(jiǎn)稱 78 規(guī)范)。此后各科研和設(shè)計(jì)單位開(kāi)展了大量深入的抗震科研工作，分析總結(jié)了唐山地震的經(jīng)驗(yàn)，積累了抗震設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，隨后對(duì) 78 規(guī)范進(jìn)行了修訂，完成并發(fā)布了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ11-89(簡(jiǎn)稱 89 規(guī)范)，6 度區(qū)的建筑工程正式納入抗震設(shè)防范圍，提出了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。經(jīng)過(guò)抗震工作者的努力，工程結(jié)構(gòu)抗震在理論、設(shè)計(jì)等方面都取得了巨大的進(jìn)步，在 2001 年 7 月 20 日由建設(shè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(簡(jiǎn)稱 2001 規(guī)范)。在抗震規(guī)范的指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)抗震設(shè)計(jì)的房屋在遭遇地震力的作用下能夠達(dá)到“三水準(zhǔn)的目標(biāo)，即小震不壞，中震可修，大震不倒的要求”，從而大幅度減小了經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡[1]。2008 年5.12 汶川大地震又一次造成了巨大的人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，震后各科研部門組織人員對(duì)震害進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，隨后規(guī)范組根據(jù)調(diào)研的震害情況對(duì)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行了局部的修訂，進(jìn)一步提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

抗震設(shè)計(jì)是根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]對(duì)地震區(qū)的工程結(jié)構(gòu)按照工程抗震的要求進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，包括抗震概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算和抗震構(gòu)造措施三個(gè)方面?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是指基于震害經(jīng)驗(yàn)建立的抗震基本設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想，包括工程結(jié)構(gòu)總體布置和細(xì)部構(gòu)造。結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算是分析地震作用，包括水平地震作用和豎向地震作用，計(jì)算分析結(jié)構(gòu)整體及構(gòu)件的地震效應(yīng)，即地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力〈剪力，彎矩，扭矩，軸向力等〉和變形〈線位移，角位移等〉，再將地震效應(yīng)與其它荷載進(jìn)行組合，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的強(qiáng)度與變形。抗震構(gòu)造措施是指為提高工程結(jié)構(gòu)的抗震性能而必須采取的細(xì)部構(gòu)造措施。在抗震規(guī)范的指導(dǎo)下，我國(guó)城市建筑一般都進(jìn)行了抗震設(shè)計(jì)，建筑物都具有較好的抗震性能，確保了人民生命安全并減小了經(jīng)濟(jì)損失。而對(duì)于廣大的農(nóng)村地區(qū)由于建房分散，缺少統(tǒng)一規(guī)劃以及缺少和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)相適應(yīng)的抗震規(guī)程指導(dǎo)，致使村鎮(zhèn)房屋大部分未經(jīng)抗震設(shè)計(jì)，抗震能力比較差，在地震作用下往往造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2 現(xiàn)今我國(guó)村鎮(zhèn)房屋抗震存在的問(wèn)題

我國(guó)村鎮(zhèn)房屋很多并沒(méi)有按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的具體要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，在抗震概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算和抗震構(gòu)造措施三個(gè)方面均存在問(wèn)題，嚴(yán)重者存在毫未進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，從而房屋的抗震能力極低，地震發(fā)生時(shí)出現(xiàn)房屋倒塌，人員傷亡慘重?，F(xiàn)從抗震概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算和抗震構(gòu)造措施三個(gè)方面分別分析具體存在的抗震問(wèn)題。

2.1 抗震概念設(shè)計(jì)

2.1.1 場(chǎng)地選擇不當(dāng)

許多山區(qū)及丘陵地區(qū)村鎮(zhèn)房屋建在山尖及地形變化劇烈的不利地方，由于地形對(duì)地震波的放大作用使地震作用加強(qiáng)。如 2003 年 7 月 21 日云南大姚地震中位于山尖及地形變化劇烈的地方房屋基本倒塌[3]。

2.1.2 結(jié)構(gòu)布局不合理

村鎮(zhèn)房屋中相當(dāng)一部分是由屋主根據(jù)主觀意愿自行設(shè)計(jì)，往往造成建筑平面布置不規(guī)則如“∟”型“、Π”型，再加上房屋本身沒(méi)有進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，地震時(shí)受扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的不利影響，從而導(dǎo)致房屋容易發(fā)生破壞倒塌。

2.1.3 結(jié)構(gòu)體系有缺陷

村鎮(zhèn)房屋多為縱墻或橫墻承重，然而由于連接構(gòu)造措施不當(dāng)，不能有效的傳遞荷載。如木結(jié)構(gòu)的門式和三角形屋架之間無(wú)斜撐，僅靠鉚榫和檁條連接不能形成剛接點(diǎn)，在地震作用下容易松動(dòng)變?yōu)殂q接點(diǎn)，整個(gè)屋面系統(tǒng)成為一個(gè)幾何可變體系，從而在地震作用下容易發(fā)生傾斜或倒塌。又如山墻擱檁，即檁條直接擱在山墻上，而山墻一般較高，整體穩(wěn)定性差，地震時(shí)山墻容易內(nèi)閃倒塌，導(dǎo)致屋蓋塌落造成住戶被活埋死亡，人員傷亡慘重[4]。

2.1.4 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接構(gòu)造措施不夠

大多數(shù)村鎮(zhèn)房屋有出屋面的煙囪、高門臉、女兒墻等局部突出部分，這些構(gòu)件與結(jié)構(gòu)主體沒(méi)有有效的拉接措施，加上地震作用的鞭梢效應(yīng)，地震發(fā)生時(shí)易倒塌，從而砸傷人員。

2.1.5 材料強(qiáng)度不能保證

村鎮(zhèn)房屋主要為土坯房屋、木結(jié)構(gòu)房屋、石結(jié)構(gòu)房屋、磚土混合承重房屋等砌體結(jié)構(gòu)房屋，材料質(zhì)量和強(qiáng)度沒(méi)有保證。如磚土結(jié)構(gòu)房屋中磚和土坯之間粘結(jié)強(qiáng)度低;木構(gòu)件容易發(fā)生腐朽，且沒(méi)有任何的防腐措施，這些房屋在地震作用下容易由于強(qiáng)度不夠而發(fā)生破壞。

2.1.6 施工質(zhì)量差

由于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)原因，施工人員多數(shù)為當(dāng)?shù)氐耐两?，缺乏技術(shù)知識(shí)，不能保證質(zhì)量，從而不利于結(jié)構(gòu)的安全性。如磚砌體結(jié)構(gòu)的交叉處未同步砌筑，不配置拉接筋。先澆構(gòu)造柱再砌筑磚塊，從而影響結(jié)構(gòu)的整體協(xié)同工作能力。又如砌墻過(guò)程中多采用“帶刀灰”，砂漿只涂在磚邊沿，未填飽滿，有的墻面砌筑很不平整，形成鼓包墻[5,6]。

2.2 結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算

對(duì)于土坯墻體和磚土墻體混合承重結(jié)構(gòu)，木結(jié)構(gòu)，石墻結(jié)構(gòu)等砌體房屋，GB50011-2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(2008 版) 并未要求進(jìn)行抗震計(jì)算，僅通過(guò)高度、層數(shù)等尺寸限制和一些做法以確保房屋抗震能力。對(duì)多層砌體結(jié)構(gòu)，規(guī)范有明確的抗震計(jì)算要求，然而有部分多層砌體未進(jìn)行抗震計(jì)算，僅憑經(jīng)驗(yàn)施工，認(rèn)為只要加大構(gòu)造柱、圈梁便可保證結(jié)構(gòu)有足夠的安全度，從而使房屋抗震能力得不到保證。

2.3 抗震構(gòu)造措施

許多房屋未設(shè)構(gòu)造柱和圈梁，從而降低房屋的整體性和剛度。門窗洞口處沒(méi)有設(shè)置過(guò)梁，在地震力作用下極易發(fā)生破壞。

3 提高農(nóng)村建筑抗震性能的措施

地震作用具有不可預(yù)測(cè)性和巨大的破壞性，加之我國(guó)農(nóng)村人口眾多，由于經(jīng)濟(jì)等原因村鎮(zhèn)房屋抗震能力極低，一旦地震發(fā)生會(huì)造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，在新時(shí)期全面建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全刻不容緩，村鎮(zhèn)建筑需采取相應(yīng)的對(duì)策和措施.

3.1 技術(shù)措施

3.1.1 注重抗震概念設(shè)計(jì)

(1)慎重選擇建筑場(chǎng)地

場(chǎng)地是建筑物的基礎(chǔ)，一個(gè)好的場(chǎng)地可以緩解地震波的沖擊。不要在孤立的山崗，山脊上建房。避開(kāi)不穩(wěn)定的斜坡，陡崖，陡坎及活動(dòng)的地質(zhì)斷層，應(yīng)選在地勢(shì)開(kāi)闊平坦，土質(zhì)硬實(shí)的地方建房。如確需在軟弱，松散半挖半填的不均勻地基上建房，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛度[7]。

(2)選擇合理的結(jié)構(gòu)體型

震害表明體型規(guī)則，地震作用傳遞路線簡(jiǎn)捷的工程結(jié)構(gòu)，在地震中破壞較輕，所以工程結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)盡量簡(jiǎn)單規(guī)則，豎向應(yīng)該保持均勻與連續(xù)，且工程結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心應(yīng)盡可能接近。對(duì)無(wú)法滿足的復(fù)雜體系可設(shè)抗震縫，形成多個(gè)較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點(diǎn)都是傳統(tǒng)建筑無(wú)法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式建筑工程知識(shí)分享：我國(guó)村鎮(zhèn)房屋抗震設(shè)計(jì)分析與研究”，更多精彩內(nèi)容可繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載，可領(lǐng)取裝配式精華考點(diǎn)/課程講義。