據(jù)中國地震臺網(wǎng)正式測定:4月25日14時11分在尼泊爾(北緯28.2度,東經(jīng)84.7度)發(fā)生8.1級地震,震源深度20千米。尼泊爾、印度、中國等國家和地區(qū)對此次地震有強烈震感。


中國西藏受到尼泊爾地震嚴重影響,房屋倒塌,通訊中斷。西藏拉薩、日喀則等地網(wǎng)友表示震感明顯,“家里晃得厲害,燈在搖,桌子也在動”、“剛剛好像地震了,整個房子都在搖”。


目前地震已造成上千人遇難。


地震災害學業(yè)內(nèi)人士常說:“殺人的不是地震,而是建筑”。


相關資料顯示,地震中人員傷亡總數(shù)95%以上是由房屋倒塌造成的,僅有不足5%的人員傷亡是直接由地震及地震引發(fā)的水災、海嘯和山體滑坡等次生災害導致。


從汶川地震到魯?shù)榈卣,倒塌的大量房屋都是鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村自建的住房,這些房子很少考慮到抗震設計,有些還是頗為古老的磚瓦房,甚至土木房。尤其是土木房的夯土墻壁,本身就容易因為膨脹收縮而開裂,在抗震上就是戰(zhàn)五渣。


而日本地震頻發(fā),一般的小地震,老百姓早已習以為常,即使是2011年3月11日的9級大地震,居然也沒有房子被震倒,房屋真正成為人們安全堅固的壁壘。


他們是怎么做到的呢?讓我們以東京本八幡的一棟超高層全預制建筑為例來看看吧。

 

東京本八幡超高層預制裝配式建筑的抗震設計


一、基本結構

框架結構、結構高度144.2米、地上42層、標準層層高3.3米、一層地下室、管樁基礎。

二、平面與體型

1、體型對稱,外框投影邊長41.4米,高寬比3.48。規(guī)整的平面與體型,較小的高寬比,是結構利于抗震的第一步。


2、內(nèi)筒與外圈均為PC框架(PC柱、PC梁)。在內(nèi)筒內(nèi)側有一榀鋼框架(見圖示),由鋼柱鋼梁建造(僅作為機械升降停車庫,基本不作為抗側力體系)。

日本高層建筑普遍使用框架結構,剪力墻只在低、多層中使用,是因為日本人認為剪力墻相比框架而言抗震性能不明確;更重要的是,框架相比剪力墻更加“柔”,能夠承受更大的變形,在日本的規(guī)范中,框架結構的層間位移角(就是樓層的水平位移除以層高)可以允許做到1/120,而國內(nèi)為1/550,即日本認為地震時讓建筑“適當搖擺以釋放能量”要好過“硬扛”。配合以隔震減震技術,日本的框架結構可以做到200米高。


三、減震柱的使用  

減震原理:當?shù)卣饋砼R,柔性建筑就開始晃動,所產(chǎn)生的能量就要全部被減震柱吸收掉,保護關鍵的柱子、梁不被破壞


布置位置:內(nèi)筒三跨PC柱的左右兩跨,四周各兩根,每層8根;從1層布置至29層,共計232根。

▲內(nèi)筒三跨PC柱的左右兩跨

▲從1層布置至29層

 

內(nèi)筒框架因剛度較大,將分配較大的水平作用(約60%-80%的地震、風荷載)。尤其是內(nèi)筒角部變形較大,故將減震柱布置于此,可最大限度發(fā)揮其吸收能量、保護主體的功能。而只布置3/4高,是因為結構底部承擔了主要的水平剪力與傾覆力矩。頂部雖然位移較大,但位移角參數(shù)能控制在有效范圍,安全無影響,加上底部3/4已有減震器參與工作,頂部加速度也能得到有效控制。


減震柱構造:上下兩塊對稱的帶翼緣鋼板,與梁可靠連接,中間是相對較軟(屈服點低)的鋼材。

對于高層彎剪型結構,水平剪力最大一般出現(xiàn)在樓層中部,此處設置較低屈服點的鋼材,可以充分發(fā)揮其承擔剪力、變形耗能作用。可通過計算調(diào)整軟鋼厚度及尺寸,使其符合大震下的往復受剪變形性能。

減震柱施工圖:首層至6層各減震柱型號有差別,而7-29層則統(tǒng)一一種型號,區(qū)別在于軟鋼板厚以及上下板端的連接節(jié)點。

▲7-29層減震柱布置圖

減震柱凈高2800,分為三段,上下兩段(紅色所圈)位安裝加勁板,中間為軟鋼。

上下兩端安裝加勁板通過錨桿固定于上下梁之間,梁為PC大梁,已預留錨孔,將加勁板的錨桿穿過錨孔用錨板螺釘擰緊固定。

▲錨桿與梁的連接

▲減震柱與梁的連接

不僅僅技術上完全實現(xiàn),樓書上也將減震柱作為抗震安全的重點進行宣傳,圖片讓客戶簡單易懂。

四、其他防震安全措施

門框與門之間的變形空間:地震時即使門框變形,人們也能打開門逃生。

▲門框空隙變形示意

電梯防震感應控制:當監(jiān)測到先行到達的地震縱波,電梯防震感應立即啟動,正在行駛的轎廂將停在就近的樓層,并開門停止運行。

▲電梯防震感應控制

 

全預制的關鍵:強節(jié)點

除了采用高大上的減震技術,預制結構本身的節(jié)點也是關鍵,只有做好了“強節(jié)點”連接,才能保證裝配建筑抗震性能不低于現(xiàn)澆。

▲梁套筒連接

▲預制柱柱頭鋼筋

 

法國也有豐富的抗震經(jīng)驗。


法國在建筑抗震方面不僅設計標準嚴格,而且建筑監(jiān)督有力,同時也受到保險制度的強力制約。按照法國的相關規(guī)定,所有中等及以上震區(qū)的新建筑物都必須考慮抗震需要。


一、設計標準嚴格

法國以前有專門的抗震設計規(guī)范,現(xiàn)在使用歐洲抗震設計規(guī)范,該規(guī)范對抗震設計做了具體規(guī)定。例如,對于砌體結構,必須在墻與墻、墻與板交界處設置圈梁,并保持梁梁之間的連續(xù)性。


就抗震設計來說,當建筑物處在需要進行抗震設計的地區(qū)時,出于保護自身生命財產(chǎn)等方面的考慮,私人業(yè)主愿意接受造價稍高的抗震設計;如果業(yè)主是國家,那就更應嚴格執(zhí)行抗震設計標準。法國防震減災、防災減災的設防標準較高,基本烈度高達8~9度,醫(yī)院、校舍、商場等人員密集建筑的設防標準更高。


二、建筑監(jiān)督有力

與中國一樣,法國也有專門的地震研究中心(AFPS),提供最新信息、研究成果和技術支援。但是,在抗震建設方面,法國建筑物的質量是由建筑行業(yè)本身的機制來保證的。


法國防震減災和防災減災是由各級行政主管部門和環(huán)保部門同時負責的。其環(huán)保部門是個管理地質、礦產(chǎn)、國土、氣象、地震等的綜合部門,是大部制產(chǎn)物。這些部門實行董事會管理制度,具有獨立的投資預算權、行政監(jiān)管權和依法起訴權,其他行政部門無權干涉。


監(jiān)理公司服務于業(yè)主,根據(jù)業(yè)主需要對建筑各方面實施監(jiān)理,如設計、施工是否符合規(guī)范,以及施工安全等。


法國1978年出臺的《斯比那塔法》規(guī)定,如下情況的建筑必須有監(jiān)理公司參與:高于2.8米的建筑、公共建筑、結構特殊建筑、震區(qū)的某些建筑。就這樣,業(yè)主方管監(jiān)理方,監(jiān)理方管設計方和施工方。一旦發(fā)生事故,施工、設計、監(jiān)理各方均有責任,不會出現(xiàn)“踢皮球”現(xiàn)象。


三、法定保險制約

除了嚴格監(jiān)管外,法國的建筑設計還受保險制約。公開資料顯示,在法國,地震保險是法定保險,公民必須購買。在運作模式上,地震保險不同于一般的商業(yè)保險,是以政府保證為主的。


法國的業(yè)主一般都會為私人住宅購買保險,保險公司會根據(jù)房屋設計是否經(jīng)由正規(guī)設計所,是否考慮抗震設計等確定保價和承保范圍。


除了業(yè)主買保險外,所有參與建設的單位(包括設計院、施工單位、材料供應商、監(jiān)理公司等)都要購買兩種保險:職業(yè)保險和10年質量保險。一旦出現(xiàn)問題,并且確定了責任人,造成的損失由責任人的保險公司承擔絕大部分,而責任人除了賠償金外,下一年的保險費會更高。


業(yè)主不會為了省幾個造價錢而把房屋置于地震威脅之中,一旦房屋受損,業(yè)主今后將不得不支付更高的保險費,顯然得不償失。


根據(jù)法國法律規(guī)定,承包單位必須向保險公司進行工程投保,保險費率是根據(jù)建筑物風險程度、承包單位聲譽、質量檢查深度等確定的。一般來說,承包單位要負擔相當于工程總造價1.5%~4%的保險費。


在這種保險機制下,責任最終有人承擔,建設參與人也都不會把質量當兒戲。


總結各國的抗震經(jīng)驗,技術和制度缺一不可,唯有雙管齊下,房屋才能在大眾生命財產(chǎn)安全受到地震等自然災害威脅時,從容不迫地為生命保駕護航。