浅析地震对建筑物的破坏及建筑减震防震措施

1、浅析地震对建筑物的破坏及建筑减震防震措施姓名：王涛班级：土木通过对土木工程概论这门课程的学习，我对土木工程这个专业有了大概的了解。我对建 筑防震减震方面的问题有着浓厚的兴趣，通过陈老师的介绍以及我查阅的相关资料，浅析一 下本人对地震对建筑物的破坏以及建筑物减震防震方面的认识。破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成直接和间接的危害和损失，尤其 是强烈的地震会给人类带来巨大的灾难。目前，每年全世界由地震灾害造成的平均死亡人数 达8000 一 10000人/次，平均经济损失每次达几十亿美元。据联合国统计，本世纪以来， 全世界因地震死亡人数达260万，占全球自然灾害所造成的死亡总和的58%。

2、从某种意义上 说，地震是群灾之首。大地震如果发生在渺无人烟的地方是不会造成伤害的，如果发生在城市或农村的活，就 会造成房倒屋塌，甚至建筑物与重要工程也会遭至破坏并危及人员的生命安全，给人们造 成严重灾害。我国由于地处板块交界处地震灾害频度高，强度大，成灾率高，这是造成地震灾害特别 严重的原因。同时，我国民众防灾意识不高，同一震级的地震，造成伤亡的人数可多达数倍。 另外，我国大部分城市的基础设施，抗震性能较差。建国头20年中，多数建筑物和工程未 考虑抗震设防，加之城市生命线管线纵横交错，埋设不合理，有的材料强度不够，有的年久 失修，使我国多数城镇防震抗震的能力脆弱，潜在着很大的隐患。广大农村多属

3、土、石结构 建筑，抗震能力更差。据估计，地震若发生在我国工业城市及人口稠密的地区，8级左右或 7级左右以及5、6级左右的地震所造成的经济损失分别为百亿元、数十亿元和数亿元人民 币。譬如1976年唐山大地震，在几十秒钟的时间内，将一座百万人口的工业城市变成了废 墟，伤亡侧万人，直接经济损失100亿元以上，救灾花了 6亿多元，重建用了 50亿元，而 且在这之后长时间内，造成全国人民的恐震心理。去年的汶川8.0级特大地震，造成人员伤亡总数近40万之多，其中遇难者近8万左右；造成的直接经济损失8451亿人民币，其 中房屋的损失很大，民房和城市居民住房的损失占总损失的27.4%。包括学校、医院和其他非住

4、宅用房的损失占总损失的 20.4%。另外还有基础设施，道路、桥梁和其他 城市基础设施的损失，占到总损失的 21.9% ；此外地震对环境也造成相当大的破坏。 因此，减震防震成了我国建筑设计中所要考虑的重要因素。世界各国建筑结构抵抗地震灾害的研究已经进行了数十年，现在终于使人们意识到，人 类自己设计建造的各种建筑物，对地球自身内力平衡而释放能量，所产生的地震是不可对抗 的。因而，近年来，许多专家学者都在寻求一种与地球自然规律不产生对抗和抗拒的隔震减 震设计方法，去适应“地震”这一不可抗拒的自然规律。这是人类历史发展到现代，人类对 客观规律地震释放地球内力正确认识的进步体现。从建筑死抗硬抗地震的打击

5、，到建筑结构 隔震减震，十分明确地反映了，人类自己设计和建造的建筑物，是不能与地震冲击力死抗对 抗的，这是数十来人类在建筑结构设计埋论上的飞跃。而过去和现在还指导建筑结构死抗硬 抗对抗地震灾害的错误力学理论，也必然将被促步完善适应地球地震客观规律的隔震减震和 消震建筑结构力学理论所取代。建筑结构隔震减震的设计的主要目的，是通过一种隔震和减震的装置（或构件），将不 可抗拒的地震冲击力与建筑物隔离开来，从而达到隔离和减少地震冲击力的打击，而使建筑 物安全使用，这不是一件简单的设计。如果我们的建筑结构隔震减震设计，只是考虑用一种 能起到隔震减震作用的装置（构件）安装在建筑结构之中，而没有考虑到隔离减

6、震后建筑物 受地震影响所造成的不稳定（倾覆）而发生危险的话，建筑物适应地震冲击力的隔震减震 就应该更深层更深入地去研究和完善了，决不能一味追求隔震减震反而给建筑物留下了严重 的安全隐患。当前有一种“橡胶垫”隔震减震器己经应用于某些建筑物的建造之中，这种“橡胶垫” 在91年获美国发明专利，这种“橡胶垫”隔震减震器的力学性能：根据其构造是一层橡胶一层钢板的多层反复重叠，并在其中心部钻孔安放铅芯棒所组合成装置的圆柱形特征，决定 了这种隔震减震器是一种在受正向冲击力（竖向力）的情况下，能达到隔震减震的目的，其 后”橡胶垫”恢复原状,准备着下次的冲击力发生后，又一次达到隔震减震的目的。如果将这种受正向冲

7、击力（竖向力）的隔震减震器安装在建筑结构中，当地震冲击力爆发 时,所产生的相对建筑物的水平冲击力，这种（竖向力）隔震减震器将因水平力的冲击而破坏， 不但起到了隔震减震的目的，反而加速了建筑上部结构的倾覆，这是十分危险的。从有关资 料中了解到“橡胶垫”隔震减震器是安装在建筑物基础与上部建筑结构之间的即在整个建 筑的基础上安装数十个隔震减震器，然后再在隔震减震器上建造上部建筑物，实质上就是将 过去传统的整体建筑，分离为基础，隔震减震器和上部建筑物三个物体重叠受垂直压力的结 构。这种结构当受竖向冲击力时不管外力是从地基向上冲击，还是外力从上部建筑物向下冲 击力,其冲击力都能在其中的隔震减震器中消耗和

8、减弱，从而达到隔震减震的目的。当外力停 止时，隔震减震器就能恢复原状，而准备着随时能产生的,向下或向上的垂直竖向外力的冲 击。地震冲击力对建筑基础的冲击力，是水平往覆冲击力，在死抗硬抗地震冲击力的建筑结构 中，地震冲击力水平冲击建筑物基础，随之基础将地震冲击力传递到建筑上部结构，造成建筑 物整体倾覆性摆动，这是地震冲击力破坏建筑物的主要原因和表现形成。现在用隔震减震器 将建筑分割成基础和上部建筑三部分，地震爆发时冲击力，仍然水平冲击基础，由于隔震减震 器的刚度很弱，从而大大减少了地震冲击力传递给上部建筑物,这时上部建筑物没有受外力 的冲击，而是静力的压在隔震减震器“橡胶垫”的上部钢板与受地震冲

9、击往覆运动的基础紧 密联结，这种受力形式，十分明显的反映了隔震减震是在“橡胶垫”本身的变形和错位中产 生的。在地震冲击力冲击下基础作往覆水平运动,与基础紧密联结的隔震减震器的下部也被 强迫一起往覆水平运动，而隔震减震器与（没有受外力运动的）上部建筑紧密联结，上部建筑 物仍然不断的向下传递压力，从而使“橡胶垫”处于上下受力不一致,下部基础还在不断的 往覆水平运动，迫使“橡胶垫”产生了十分不利的往覆剪切力，“橡胶垫”很可能因“橡胶 垫”和中心的铅芯棒无法经受巨大剪切力而破坏，这是十分危险的。以上是“橡胶垫”隔震 减震器用于建筑结构中,在地震冲击力对建筑物是正面均匀受冲击的情况下的受力分析。建 筑物

10、在设计建造中，由于规划和使用的原因，其排列将是任意方向都有，这就是说地震冲击力 对多数建筑物的冲击方向不是正向受力，由此“橡胶垫”所受力将是：往覆剪切力和扭曲力 的叠加，在这样的极端不利的受力状况下，“橡胶垫”是根本不可能恢复原状的而上部建 筑物将面临“橡胶垫”的失稳破坏而倒塌。总之竖向隔震减震器“橡胶垫”用于受水平力 （横向）冲击的建筑物中是有严重安全隐患的。目前,已经应用于多项工程中的板式组合水平 隔震减震装置是一种有效的大大减小地震冲击破坏的隔震减震装置不论地震对所有建筑产 生的冲击力不同，都能十分有效的达到隔震减震的目的,由于地震冲击在这种隔震减震中不 产生任何剪切力，因而能保证建筑物

11、的安全使用。这里还要指出的是，单采取隔震减震的方式 是够的，更有效的方式是对采取了隔震减震的建筑物，再用上消震装置其减小地震灾害的破 坏效果更好。另外值得高度注意的是一种名叫“阻尼器”的增加建筑结构硬抗地震的装置 这种装置的作用是减小上部建筑在地震中摆动,但不可能减小地震对基础的冲击力。当地震 冲击破坏力与安装在建筑结构中的“阻尼器”的受力方向相同时，“阻尼器”能发挥一定 的作用，然而“阻尼器”的设计安装是根据建筑结构的使用来安装的,根本不可能掌握地震 冲击力的受力方向,来设计“阻尼器”与受地震冲击力方向一致。况且城市建筑物建造的规 划和使用，都使大多数建筑物的排例不可能让地震冲击力，按照“阻尼器”的受力方向一来 发生的。地震暴发时的冲击波只有两个方向（往覆），不可能