摘要：地震是难以预测的可怕的自然灾害之一，提高建筑物的抗震能力越来越成为社会热点问题。本论文从地震的特性以及建筑的抗震，隔震，减震方面探讨建筑物抗震能力的提高。
关键词：地震，结构抗震，延性，隔震，减震
一、引言
强度大，持续时间较长的地震常常给社会发展以及生命带来十分巨大的危害。据统计，地震占所有自然的或是人为的灾害总数的52%。可见地震的危害性确实是十分巨大的，名副其实的“第一要害”。研究表明，地震所造成的对生命以及财产安全最大损失的原因就是其导致的房屋倒塌以及由地震导致的其他各种次生灾害，这两点可以占到所有原因的百分之95以上。因此，抗震设防是房屋设计与施工以及后期维护过程中及其重要的一个关键步骤。
另一方面，就我国而言，由于我国为发展中国家，大部分的建筑物，尤其是农村地区的建筑物，其抗震设防规格都是十分低下的。再加上我国人口众多而稠密，大部分人口在农村，尤其是老人和小孩，因此一旦发生地震，人民的生命财产安全将难以得到较高的保障。有数据表明，在上个世纪，全球发生地震所造成的人员伤亡约为110万人，而我国的人员伤亡就占到了55万人之多。因此，粗略地估计，我国国土面积占全球的1/14，人口占1/4，地震占1/3，地震灾害占1/2。随着近些年国际上地震频发，国内地震新闻也屡屡爆出，政府及人民都愈发关注地震给社会会造成的危害，进而将抗震设防又推到了一个更新的高度上。
二、震害多发点
地震本身从其性质上而言，就是难以预测而受力及其复杂的。目前国际上并没有真正将并未发生的地震预测准确的相关技术，而研究人员对于地震发生时，其受力研究也是个人有各自的推论公式，但都只针对其中一次地震，甚至是一次地震的几分钟之内的受力规律，无法推导出适合所有地震的公式。因此，地震又毫无规律可言，这就给抗震设防布下了一道无确切标准的难关。而在确保抗震设防的同时能够做到经济有效是每位建筑人员都关注的。有一句俗语：“大震不倒，中震可修，小震不坏。”目前我国人民居住的房屋大部分为钢筋混凝土结构，在受力的初期可以被认为是弹性体，之后荷载增大，结构进入到弹塑性体阶段，最后是完全的塑性体。而在弹塑性研究过程中，结构如何通过塑性变形耗散能量，而又不至于造成人员伤亡，这就是抗震设防的计算基础。
（一）结构层间屈服强度明显薄弱的楼层
钢筋混凝土框架结构在其本身的设计上就存在着刚度突变的环节。当建筑结构受力时，尤其是强地震的作用下，那些刚度较小的部分将率先屈服，进入弹塑性阶段，之后在此处产生很大的变形，甚至是出现塑性流动，结构易在此处破坏。该破坏有可能造成楼体断裂或是倒塌。
（二）建筑结构布置不妥当导致的抗震能力降低
近年来，高层以及超高层建筑越来越多，而随着楼层的增多，不仅在设计上要考虑构件强度的增加，更要考虑结构稳定性以及抗震设防的相关方面。结构高耸，就意味着地震来临时结构容易发生失稳破坏，所以在结构的整体刚度以及基础设置上，都要投入相应更多的精力与财力。另一方面，结构布置对称也是增加建筑物抗震能力的举措之一。一些布置不对称的建筑物，如央视大楼等，需要更多的考虑抗震设防方面相关事宜。
三、抗震结构设计
当地震来临时，人们所期待的结构破坏机制为：节点几乎不破坏，而梁比柱尽可能早切尽可能多地破坏，而柱发生很小的破坏，即所谓的“强柱弱梁“。抗震性能较好的结构，在同一楼层中，柱较晚出现屈服，而且柱从两端开始屈服，屈服时间经历较长，最底层柱的塑性铰尽可能地经历较长时间才得以形成，这就使得结构能够有更大的几率熬过前几分钟的地震振幅最大时间，并给屋内居住的人员有更多的时间逃生，甚至是保护建筑内的贵重财产安全，。解决方法即：框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能的分散，使得结构可以充分发挥整个结构的抗震能力。
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（一）抗震计算中的延性保证
从用楼层的水平地震剪力与层间位移的关系来描述楼层破坏的全过程可反映出，在抗震设防的第二、三水准时，框架结构构件已经进入到弹塑性阶段，构件在保持一定承载力的条件下主要以弹塑性变形来消耗地震能量，所以框架结构应有足够的变形能力才会不致其抗震失效。试验研究表明，“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布及能量消耗的能力，其极限层间位移大，抗震性能较好。通过规范构件承载力调整的办法在一定程度上可以体现上述强弱要求，且考虑了设计者的使用方便问题，采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式，只需要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整即可。综合大量实验研究成果，影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素为：相对作用剪力、相对配筋率以及贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
（二）构造措施上的延性保证
汶川地震的实践表明，地震作用下结构由弹性体变为弹塑性体最后又变为塑性体，结构的承载力体现为弹塑性体经历的时间。时间越长，人民的生命财产越有时间得到转移与保护。而当经历到塑形阶段时，结构几乎不受力就能产生巨大的变形，此时最为危险。所以，根据这种特点和抗震要求，多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均应要求按延性框架结构进行结构设计。提高构件延性的具体做法如下：
1．将构件的轴压比以及纵筋的配筋率限制在一定的范围内，能够保证其延性得到更高的保障。
2．约束的配筋以及配筋形式要得到相应的规范。根据“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点”等等的设计规则，要求在有可能形成塑性铰的区域内加强构件的承载能力，也就是将其箍筋进行加密，箍筋间距变小。此做法将会使塑性铰区域内的承载力，抗弯能力得到提升，使其消耗更多的能量，进而提高塑性铰的延性指标。
3．限制材料。此做法不仅是对设计者提出硬性要求，更是对施工环节提出了相应的要求。近年来，一些建筑商为图节约成本，以及尽早地完成工期，早日卖出以谋取暴利，擅自将钢筋换为设计图中并未给出的更小直径的钢筋，将混凝土换为低于设计图要求的更低级别的混凝土。此做法确实使社会中出现了一些“豆腐渣工程”，这就对抗震设防更不利了。建议监管部门加大监管力度，使建筑商无机可乘，认真干好施工的每一项工作。
（三）隔震，减震设计
基础隔震器，例如橡胶支座，铅芯橡胶垫，以及阻尼器，例如油阻尼器，摩擦阻尼器，弹塑性阻尼器等均为隔震减震构造设施。通过模拟地震试验可知，隔震器的安装，将使得结构在地震过程中产生的震动远远小于未安装隔震器的结构，从而提高结构的抗震能力，更利于建筑内人员的逃生以及财产的安全保留。隔震器可用于学校，医院等人口密集建筑物内，减少人员伤亡。而在经济方面，不安装隔震器的建筑物要在相应的结构设计上给予更多的保障，混凝土的级别以及钢筋量上都要有所提高。而安装了隔震器的建筑物中，其相应的混凝土级别以及钢筋量可相应得到减少，但在靠近隔震器的部分要有所提高。研究表明，同一座建筑中，安装隔震器与不安装隔震器在预算上相差不大，而安装隔震器却能有效提高建筑物抗震能力。
四、结语
钢筋混凝土结构目前是我国应用较广的建筑物结构形式之一，在设计中，要以“大震不倒，中震可修，小震不坏”为基本的设计目标。其中，：“强柱弱梁”“强剪弱弯”“强节点”等等概念是指导设计人员设计的基本概念。抗震设防的原理就是弹塑性阶段就结构吸收地震能量的过程。结构耗散的地震能量越多，持续时间越长，也就是结构的“延性”越好，结构的安全性就越好。本文从抗震计算，构造措施以及材料保障等方面探讨了建筑物抗震能力的保证，并介绍了隔震器，减震器对于工程抗震的应用效果。
参考文献
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论文作者:姜佩弦,李玥,唐晓荣,吴军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/25
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