浅析地震力对建筑结构的影响
时间：2022-10-27 06:22:22
【前言】浅析地震力对建筑结构的影响由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。我国木结构技术的发展，若仅从浙江余姚河姆渡遗址算起，迄今至少已有近7000年的历史。而西方数千年中一直采用承重墙体系，直到工业革命以来、近现代科学技术发展之后，才意识到框架结构的优越性，遂开始大规模地普及，更值得玩味的是，这种框架体系仍然是"以刚克刚"。...
摘要：地震是对人类危害最大的自然灾害现象，每次地震爆发时都会造成生命财产的直接和间接损失。如果建筑结构没有良好的抗震性能，在地震灾害中受到的损害自然更多。现代化的建筑设计中，如何通过改造建筑结构的设计方案，提高建筑结构的抗震能力，成为建筑业的发展趋势。
关键词：建筑结构，影响损害，抗震设计
中图分类号：TU973+.31； 文献标识码：A ；
一、榫卯结构建筑形式对地震区建筑的意义
所谓地震区，就是地震活动频繁而强烈的区域。我国现有六个地震区，分别是天山地震区、青藏地震区、华北地震区、东北地震区、华南地震区及台湾地震区。对于地震高发的地区而言，榫卯结构的建筑形式就显得尤为重要。与西方砖石结构建筑的“以刚克刚”不同，中国传统的木结构建筑在抵抗地震冲击力时，采用的是“以柔克刚”的思维，通过种种巧妙的措施，其目标是以最小的代价，将强大的自然破坏力消弥至最小程度。当代建筑设计以抵御9度地震为目标，而我国传统的木结构建筑基本上能达到这个要求，而且其代价远远小于西方的“刚”，不能不让人叹服“柔”的力量。我国古代选择了木材等有机材料作为结构主材，其发展是世界上历史最悠久、持续时间最长、技术成熟度最高的结构体系――柔性的框架体系。
我国木结构技术的发展，若仅从浙江余姚河姆渡遗址算起，迄今至少已有近7000年的历史。而西方数千年中一直采用承重墙体系，直到工业革命以来、近现代科学技术发展之后，才意识到框架结构的优越性，遂开始大规模地普及，更值得玩味的是，这种框架体系仍然是"以刚克刚"。
二、地震力对建筑结构的影响
（一）地震特性
地球内部主要有三个部分，即地壳、地幔和地核，房屋建筑在地壳层上。地震力对建筑物的破坏主要是由于地震波引起地面强烈的震动，从而造成地面建筑物的崩塌。传播方式不同可以将地震波分为三种，即纵波、横波、面波。在地壳中纵波的传播速度约为每秒6千米，是一种推进波，它是这三种形式中最先到达震中的波型，会引起地面的上下震动，但是破坏性不强。横波是是剪切波，在地壳中的传播速度约为每秒4千米，是三种地震波中第二个到达震中的，引起地面在前后、左右方向上摆动，破坏性比较强。面波一种混合波，综合了是纵波与横波的形式，在地壳中的传播速度约为每秒3千米，具有较大的波长和振幅，是造成建筑物破坏的主要因素。
建筑物自身一般都具有一定刚度，能抵抗外力作用引起的各种变形。地震力对建筑结构造成破坏的工作机理是：地震波引起地面振动，振动传给建筑物然后引起房屋建筑物的振动。建筑结构的设计中的力学一般都考虑静力作用，很少考虑到动力的影响，当建筑结构振动的强度超过了建筑物的承受能力就会导致变形和破坏。
（二）地震力对建筑结构的破坏形式
1、地基影响导致的破坏。建筑结构的地基土质、岩层结构、深度等，都会对建筑结构受地震破坏产生影响。当地震力的加速度较小或者地质比较坚硬时，岩石和土层将产生变形，使地基的承载力下降或者失效，从而造成地震对建筑结构的影响和破坏，比如建筑物下沉、倾斜等，都会给人们的生命财产带来很大影响。
2、纵波的破坏。纵波是上下振动的波，会引起建筑结构上下颠簸，如果建筑物没有良好的竖向稳定性，受到较大地震力的影响，会使建筑物的底层柱子与墙体之间增加很大的荷载，超过底层柱子与墙体的承受能力之后就有可能出现建筑物坍塌。
三、如何减少地震力对建筑结构的影响
地震爆发出极大的破坏力，如何加强建筑结构对地震力的抗击能力，是建筑设计人员需要十分重视的课题。可以从以下三个方面着手，增强建筑结构的抗震性。
（一）隔震法
如果在建筑结构中加入隔震技术，则能较大地提高建筑物的抗震能力。隔震技术主要有以下几个方面。
第一、地基隔震。顾名思义，地基隔震就是指将隔震层设置在地基中的隔震方式。比如在地基中放入砂垫层或者糯米垫层，也产生一定的隔震效果，再比如在一层软粘土和一层砂土之间加入一层土工布形成隔震带，能使地震波被隔震带中的物质反复反射吸收从而减小地震力的影响。但土层的性状不易控制，会随着自然条件的改变而改变，因此有时会出现效果不稳定的现象。
第二、基础隔震。这种隔震方式指的是在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震装置，当地震波来临时可以借助隔震装置来减弱其对建筑结构的影响。这种隔震方式在多层建筑和低层建筑中用的比较多，具有良好的抗震效果。但是因为这种隔震结构会延长建筑结构的自振周期，在高层建筑中效果就不是很理想。基础隔震形式和种类较多，比如混合隔震装置、基底滑移装置等，都是比较常见的隔震装置，针对不同的装置隔震方式也有所不同。
第三、悬挂隔震。这种隔震方式的工作原理是将全部或大部分隔震结构的质量都悬挂起来，使地面的各种运动都不能传递大片主体质量上，从而不能产生惯性力，起到隔震作用。比如巨型刚框架悬挂体系就是一种比较典型的悬挂隔震模式，这种隔震体系的结构包括主框架与子结构：主框架就是一般的框架结构，但子结构主要采用悬挂的方式，将质量分散开来。这种隔震体系能将主框架和子结构有效地分隔开，从而能减少地震对建筑结构的影响。目前，这种方法被应用得比较广泛，比如桥梁、火电厂等都运用此法进行隔震设计。
第四、层间隔震。层间隔震指的是在建筑结构上安装耗能减震装置，在地震发生时，由耗能减震体系来吸收并且消耗地震的总体能量，从而减小地震力对建筑结构的反应，耗能减震装置包括质量和隔震支座两部分。层间隔震是一种结合了结构隔震与抗震方法，这种方法对于旧房进行加层、抗震加固时比较常用。一般能达到10―40%的减震效果。这种方法的隔震效果相比基础隔震而言要低一些，但更加简单易行，因为层间隔震可以利用建筑结构的加层或者原结构自身的隔热层改建而成，操作性更强。
（二）降低能量减震法
传统的减震技术大多是利用建筑结构本身的对地震力能力的延性耗散来降低地震力的影响，而现代化的降低能量的减震技术相比传统而言又有了创新。这种降低地震力影响的技术的工作原理是通过增加建筑结构的附加阻尼以减少地震力对建筑结构的影响。适用的范围很广泛，对于钢结构、混凝土结构等不同类型的建筑结构都有减震作用。该技术利用专门设置的机构和元器件吸收耗散地震力的各种能量，从而维护建筑结构主体的安全。这种减震技术是通过增加建筑结构的附加阻尼实现减震效果，实际的减震效果如何还与选用的装置关系很密切，从装置的工作原理不同可以将其分为滞回型和粘滞型，这种技术应用的装置种类很多，比如摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、磁流变阻尼器等。降低能量的元件大多是与建筑的主体结构联系在一起的，不能分离，因此，在实际使用过程中，难免会出现主体结构变形的状况，也会影响到消能原件的功能效果。
（三）跷动振动法
该方法主要有两种，一是在竖直方向上使上部与下部不紧固，这种方法适用于比较高度和宽度较大的建筑物；二是使建筑结构中的部分构件与下部不紧固，比如柱墙、竖向支撑等部件。
综上所述，地震是自然界中的一种威力极大的灾害形式，地震爆发时会对建筑物造成极大的损坏，例如坍塌、倾斜等。为了加强建筑结构对地震力的抵抗能力，在建筑结构设计中采用一些新技术是建筑业发展的趋势，无论是那种减震技术，在建筑结构设计过程中都要根据待建筑结构的具体情况采取最合适的方式。
参考文献
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[2] 张树忠，董福琳.建筑结构设计中减少地震力影响的措施分析[J].低温建筑技术， 2009（06）：220-221
