【摘要】地震是一种自然现象,由地壳快速释放能量过程中造成的振动,又称地动､地振动｡其主要形成原因是,地球板上板块与版块之间相互挤压碰撞,造成版块边缘及板块内部产生破裂与位置的错动,从而引发的地面震动｡地震会造成严重的人员伤亡,引起火宅､水灾､森林破坏等自然灾害,严重地震甚至会造成类似核辐射的反射性物质扩散,有毒气体的泄漏等;更有可能引发海啸､山体滑坡､地裂､雪崩､泥石流等次生灾害｡本文就地震对结构工程的破坏类型做一个大体上的归纳整合,以及对工程抗震的方法,进行分析研究｡
【关键词】地震 破坏类型 工程抗震 方法
我国是地震多发国家,近几年来,地震频频发生,频率较高,尤其以四川龙门山断裂带最为活跃,其中汶川地震和芦山地震就发生在这,两次地震都造成了巨大的伤害,地震的发生,对地表建筑结构带来了不同程度的伤害｡在强烈地震的袭击下,带来的不仅仅是金钱上的损失,更是人员的伤亡｡
1地震对结构工程的破坏类型
由于地震产生的地表错动,而造成地表建筑的破坏,即地震对结构工程的破坏｡对不同的工程结构,地震对其的影响也不尽相同｡
1.1 地震对桥梁的破坏
由于桥梁分为两部分结构,上部分和下部分机构,因而地震对桥梁的破坏也只要表现在两个方面:桥梁对桥墩的破坏及桥梁对上部分的破坏｡桥梁对桥墩的破坏主要是,使桥墩产生剪切和弯曲破坏,一般而言,桥墩的受力是竖向的,存在不同程度的偏心,但这种偏心很小,只有在强震下,桥墩可能承受过大弯矩,指示桥墩一侧的混凝度开裂甚至被压碎;而剪切破坏则更大,极易出现桥梁整个坍塌｡地震对桥梁上部结构的破坏也是十分多发的｡对铁路桥梁来说,地震可能导致其铁轨弯曲变形,无法通行｡
桥梁破坏原因:地震发生时,地震波传到地基,使桥机发生水平和竖直振动,从而在桥梁各部位产生惯性力,使桥梁结构受力变形,当结构抗力不足以抵御地震荷载时,桥梁就会被地震破坏｡
桥梁抗震措施:首先做好桥址选择调查工作,除了需要了解区域性的地震烈度外,还应考虑局部地形､地貌､地质条件对桥梁震害的影响,采取合理的抗震措施｡注意绕开地震时可能产生滑坡､崩塌地段;暗河溶洞等岩溶地段;河槽构建软弱地段;地震倒塌严重影响交通公路地段｡
1.2 地震对房屋建筑结构的破坏
近几年来发生的各大地震,其中毁坏最多的,就是对房屋结构的毁损｡记忆就以四川发生的两次巨大地震,汶川地震和芦山地震来说明｡这两个地区的都位于四川较偏远地区,经济不发达,这些地区的房屋大部分是由木材建造而成,抗震性能较差,在地震的作用下,很容易坍塌｡具体的破坏形式为:墙体的剪切破坏和地震的产生的局部应力集中破坏｡
房屋破坏原因:房屋的建设都有其一定的刚度,一定让外力作用引起的形变,地震波引起地面震动,通过基础传给房屋建筑物,引起房屋建筑物本身的震动,而通常房屋是按照静力设计的,对于动力的影响考虑较少,当地震振度超过房屋建筑物自身的形变能力时,就会被地震破坏｡
房屋抗震措施:不同的房屋类型有不同的抗震措施,以下就介绍4种不同房屋类型,根据房屋特点制定不同房屋抗震结构:四脚落地式房屋的主要抗震措施有:在梁柱节点处加斜撑,屋价间加剪力撑;山柱移至里墙皮;隔墙采用轻质材料;屋顶做成泥顶或瓦顶｡硬搁式房屋的主要抗震措施:水泥白灰混合砂浆砌,主墙体;檐口转角部位可配置适当钢筋;中间的两个人字架屋顶用螺栓与外墙锚固定在一起;屋架之间用剪刀撑来加强稳固性｡屋面可用水泥或粘土瓦制成｡平顶式房屋主要抗震措施:门架梁柱间加斜撑;屋面厚度不超过20厘米;土柱檐间加斜撑;内外墙同时咬砌;烟囱不能削弱墙体｡硬山搁檩四出檐式主要抗震措施:一般情况下,砖房或土房设计成“硬山搁檩”结构可增加抗震能力,该房外墙厚37厘米,内墙24厘米,在檐头转角和丁字接头部位可适当配用钢筋或8号铅丝,注意檩条与墙的锚固｡可在房屋基础上砌50-80厘米左右的石墙或砖墙柱,用于防洪,屋面可做成草顶或瓦顶｡
2 有关抗震设防的部分猜想
2.1 抗震工程设防原则
抗震工程原则是抗震设防的主要目的和要求｡这些原则概括起来包括为:第一,减少地震对财产损失;第二,减少地震所造成的人员的伤亡;第三,确保人员的伤亡数量;第四,保证建筑工程在一定范围内,地震时受到最低损害,必须要便于震后修葺;第五,要确保工程和设施在地震时的安全,不得有害物质向外泄漏,不发生严重的次生灾害;第六,确保工程和设施中在地震中遭遇损害后能继续运行｡
2.2 设防目标
针对设防原则的要求而制定的目标即设防目标｡以我国的抗震设防“大震不倒,中震可修,小震不坏”标准为例,就是设防目标中的一种｡世界各国对设防目标都有各自不同手段措施,例如,我国国务院制定的防震减灾十年目标;日本东京的8级大震的能力设防制定;美国明文规定,抗震设防增加的费用,不应超过期望的地震损失目标费用等,这些都属于国家的抗震设防目标｡准确的来说,部分设防原则中,同时也包含了设防目标,上文提到的设防原则中的第六条原则,确保工程和设施中在地震中遭遇损害后能继续运行,保障地震后,对人员的损伤在可控制的范围内,不得超过社会规定水平｡不同地区可以根据当地的经济情况和人口密集度,制定合适的､适用于本地区的具体设防目标｡
2.3 设防环境
由地震危险性的分析或地震区规划图给出地震危险性程度,来模拟设防工程应处在怎样的地震危险环境中,确定设防环境｡一般来说,这取决于人们对地震所造成后果的了解程度,专业人士对地震所造成的损耗预估是否正确,而不应全凭人们的主观意愿和社会经济的发展水平决定｡确定设防目标和设防标准,需要以设防环境为重要依据,设防标准的过高或过低,都会给社会发展带来不利影响｡低估设防环境标准会造成震后的惨重损失,而高估设防环境标准则会导致巨额资金的浪费｡
2.4 设防水准
根据客观的设防环境和正确的设防目标,综合考虑实际社会经济条件,确定设防参数,又比如说,根据地震强度来选择防御对象｡合理的设防水准,应综合考虑地区的设防总投入及在未来设计基准内,期望的总损失;当然还包括社会经济条件对地震造成的地表损失的可接受程度｡站在工程上的角度来说,这是一个需要具体优化的问题,不应该直接采取区域图上对地震的基本烈度或地震动参数来作为设防水准｡由于设防目标不具有单一目标性,所以说,设防的水准往往也不是单一的｡
2.5 设防等级
同一类型的建筑在相同的社会经济环境下,根据该地区对政经文的重视程度,以及地震后给社会经济带来的损失影响,在进行工程设防之前,对设防目标和设防水准要有不同的要求,工程设防的等级也不同｡一般而言,重要的设施建筑等,设防等级高,同一类型建筑,针对不同地区不同行业,采用不同的工程设防等级｡总的来说,建筑的设防等级与建筑物本身的易损性或抗震潜力无关,以其自身给带社会的效益有关｡
3 结束语
根据上文对地震破坏和抗震手段的归纳总结,得到几点启发与认识:设置抗震工程的设防标准,要以地震振动为背景｡保证建筑在其有效的使用期限内,减少地震造成的建筑物损害,对人员的损伤､经济损失等,其损耗程度不应超过规定的水平或在社会可接受的范围内｡工程的结构必须具备抗震能力,且抗震能力通常根据地震振动的防御水平,及造成的地表裂度来衡量｡由此可以推断出,社会的经济状况,直接影响了工程抗震标准的实施范围｡根据地震危险度的实际情况,制定设防环境与设防参数,落实设防水准和设防等级｡
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