怎样设计建筑物才能抗震

　　本报特约记者刘国伟

　　在汶川地震的主震区内，完好的建筑已所剩无几。在重建家园这一复杂工程逐步启动时，国家汶川地震专家委员会委 员、中科院院士滕吉文5月24日表示，建议把灾区建筑地震设防烈度提高到9度。建筑物如何设计才能抗震？地震设防烈度 又是怎么回事？

　　首次引入建筑物抗震理念

　　“地震本身并不伤人，造成人员伤亡的，是由它引发的房屋倒塌、山体滑坡等次生灾害，其中前者又在人员伤亡统计 中占绝大部分。就目前的科技能力而言，减轻地震灾害损失的最佳办法，应放在提高建筑物抗震设计上。”原建设部抗震办公 室副主任、高级工程师刘志刚5月30日在接受《中国经营报》采访时说。

　　刘志刚是我国最早从事建筑物抗震研究的专家之一，据他介绍，我国的建筑物抗震规范是在一次次灾难教训中逐渐改 善的。新中国成立时，首次引入建筑物抗震理念是第一个五年计划(1953～1957年)期间，在苏联援建中国的151 个工程中，首次引进了建筑物的抗震设计规范。1966年河北邢台地震，引起国家有关部门重视，于1974年颁布《建筑 抗震设计规范》；1978年吸取唐山大地震的经验教训，对部分内容予以修正；1989年又再度修改。我们现在使用的是 2001年版《建筑抗震设计规范》。《建筑抗震设计规范》中的抗震设防烈度，是根据国家地震局公布的《烈度区划图》确 定的。

　　据刘志刚介绍，建筑抗震设防标准是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。所谓中震，是指建筑物要达到所在地区在 《烈度区划图》中划定的烈度标准。小震、大震，是在这个标准下调、上浮1.55至1度。如在汶川地区，它的一般建筑物 的抗震烈度是7度，就是说在发生烈度为5.45的地震情况下，建筑物不应该损坏；在烈度为7度的情况下，建筑物仍可修 复；在发生8.3度或9度的情况下，建筑物不应该倒塌。在发生地震时，即使烈度超过建筑物的承受极限(大震)，某些韧 性好的建筑物也不是瞬间倒塌，应该有逃生时间。

　　基础隔震让建筑物有缓冲

　　鉴于地震预报仍然是世界性的难题，各国都将重点放在如何提高建筑抗震性能上。

　　许多国家在研究和应用抗震建筑的时候，离不开抗震理论的指导，其中“基础隔震”作为最为成熟的抗震理论，已经 在国内外得到了广泛应用。

　　“基础隔震”是在建筑物底部与地基之间，增加适当的缓冲物，使建筑物在受到地震波作用后的加速度反应大大减弱 ，同时让建筑物的位移主要由隔震系统提供，从而使建筑在地震过程中发生的变形非常小，达到防护目的。目前的基础隔震技 术主要分为两大类：叠层橡胶支座；滚动、滑动支座，包括砂垫层、石墨垫层。在实践中隔震建筑的抗震效果令人惊叹，这促 使各国相继制定出适合自己国情的隔震设计标准，尤以中、美、日三国最具有代表性。

　　我国的《建筑抗震设计规范》(2001年)在基础隔震设计目标上规定：在遭受小强度地震影响时，建筑结构基本 不受损坏和影响使用功能；当遭遇设防烈度的地震影响时，不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震影 响时，将不发生危及生命安全和丧失使用功能的破坏。

　　美国在《建筑统一设计规范》(1997年)中规定了如下隔震设计目标：受中、小地震作用时，结构元件、非结构 元件或建筑物内的设备等不出现破坏；受大震作用时，隔震体系不出现破坏，结构原件不出现大的破坏，非结构元件不出现重 大破坏，并且不影响结构的功能。日本在《日本建筑隔震设计指南》中的隔震设计目标较为简略：在大地震时，隔震建筑上部 结构构件不会产生破坏，人员安全和财产安全可以得到保证。

　　加装“阻尼器”消耗地震能量

　　在抗震加固技术上，国内外目前广泛采用的是消能减震技术，即在建筑结构中增加各种“阻尼器”。在物理学上，使 自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用，称阻尼。安置在结构系统上的“特殊”构件，可以提供阻力来耗减运动能量的装置 ，就称为阻尼器。这种阻尼器用在建筑物的关键节点上，可大量消耗地震波输入到建筑物的能量，保护主体结构免遭破坏。与 增强梁、柱、墙来提高抗振动的传统方法相比，阻尼器消能减震技术具有保持建筑原貌、效果明显、节约经费和缩短工期的优 势。

　　据介绍，美国旧金山的威尔斯·法戈银行大楼在1989年地震中受损，其加固就采用了金属阻尼器；美国波士顿的 一幢35层建筑在1996年进行抗震加固，共安装了40个黏滞流体阻尼器。国内在这方面也有不少的工程应用，1997 年沈阳市政府大楼在抗震加固中采用了摩擦耗能阻尼器，1998年启动的首都防震减灾示范区中，北京的一些标志性建筑如 火车站、北京展览馆、北京饭店等，均采用黏滞阻尼器进行了加固。

　　参考辞典

　　震级与烈度

　　震级是以地震活动释放的能量多少来确定的。震级标准采用里氏分级表，共分9个等级。

　　烈度是指地震在地面造成的实际影响，也就是破坏程度。影响烈度的因素有震级、距震源的远近、地面状况和地层构 造等。一般来讲，一次地震发生后，震中区的破坏最重，烈度最高，称为震中烈度，此次汶川地震的震中烈度就达11度。从 震中向四周扩展，地震烈度逐渐减小。一次地震，可以划分出好几个烈度不同的地区。这就像一颗炸弹爆炸后，近处与远处破 坏程度不同。炸弹的炸药量，好比是震级；炸弹对不同地点的破坏程度，就是烈度。

　　我国对地震烈度分为12度：小于3度，人无感觉，只有仪器才能记录到；4～5度，睡觉的人会惊醒，吊灯摇晃； 6度，人站立不稳，家畜外逃，器皿倾倒，房屋轻微损坏；7～8度，房屋受到破坏，烟囱损坏，地面出现裂缝及喷沙冒水； 9～10度，房屋倒塌，地面破坏严重；10～12度，可造成毁灭性破坏。