防震结构设计在民用建筑中的应用探索

　　摘要：近些年来，地震的研究在不断地取得进展，同时，根据地震情况分析所做的防震措施也越来越受到人们重视。防震结构设计的好坏，直接影响着建筑物的防震能力与防震效果，进而关系到人们的生命安全。因此，建筑商在进行民用建筑的设计时，就要把好防震关，对设计人员和设计图纸严格要求，以保证工程质量和安全等级。本文旨在通过介绍中国古代和现代防震结构设计的发展，来探索防震结构设计在民用建筑中的应用问题。

　　关键词：防震结构，民用建筑，承载力，探索应用。

　　一. 中国传统民用建筑防震结构设计方法

　　中国的建筑发展源远流长，我国古代有很长一个阶段使用的是木制结构的住宅类型，与西方利用砖石为主要原料的“以刚克刚的建筑风格相比，中国传统结构的建筑设计充分体现了中国太极拳里的一个术语，叫作“以柔克刚”。中国古人很会使用小技巧，利用巧妙的设计，用最小的代价，来抵抗较大的自然力，让当时的灾害损失降到最小。这一点从我国很多古代建筑身上都能体现的出来。比如天津蓟县的独乐寺观音阁、山西应县的木塔等建筑物，都是经历过千百年风雨仍然屹立不倒的精华之作。

　　别看木制原料比起砖石相对柔弱，但中华文明却将这种建筑技术发展成为传承的框架体系。一般人们会用“墙倒屋不倒”来形容中国传统建筑的框架优势。这样相对柔性的连接，使得建筑物具有了一定的自我恢复能力，即使是地震导致房屋毁损，但因其结构框架的保留，使得震后的修复工作相对容易。就拿汶川地震来说，有很多已经成为文物的古老建筑在墙体上都有不同程度上的损伤，但是其主体的框架结构却没有出现倒塌，这就可以证明我国古代建筑框架结构的抗震能力。

　　我国古代建筑的结构相对比较简单，主要采用2：1的长宽矩形来进行设计。这种相对规则的结构布局更有利于抗震的保障。一般民用建筑是取最中间的一间为面积上最大的房间，两侧的则依次缩小，从科学上讲这种结构设计方法对于防震很有效果。

　　民用建筑一般由台基、梁架、屋顶三部分组成，台基就一个较大平面的基础，就好像是一艘大船载着上面的建筑，这样可以保证无论风浪多大、船底摇晃地多么剧烈，上面的房屋都不会受到太严重的影响。台基可以避免建筑的根本基础被破坏断裂，成为地震中地震波对民用建筑冲击的一个缓冲区。梁架的建筑方法，传统上一般采用下大上小的建筑结构，这样能够有效保证防御地震的发生。当然，庞大的屋顶形式，是中国古代建筑的一种特有象征，这种大屋顶因其复杂的结构和大量构件的利用，更加大了民用建筑在整体上的抗震能力，它能够稳固地压在框架的柱网这上，也说明建筑的稳定特性。

　　斗拱也是一种特殊形式又带有中国色彩的建筑结构，它就好比是汽车的减速装置，能够很好地缓解建筑物在震中的被破坏程度。同时，斗拱相连形成的斗拱群能够形成一个很好的刚盘，把地震带来的压力传递给抗震能力强的柱子，这样也使民用建筑的安全性大大地提高了。

　　当然，我国古代建筑在抗震方面还有很多其它的方法和措施，比如榫卯，是一种不使用钉子的连接方法，这使民用建筑不仅能够承担更大的负荷，而且在产生相对较小的变形时，可能通过这种变形来吸收一部分负荷，减小建筑整体结构在地震时候的共鸣，这样，建筑的危险性也就很大程度上降低了。还有立柱的生起、侧脚等特殊技法，可以有效降低房屋整体的重心，增强稳定性;柱顶和柱角又分别与其它相关部件关联，使整体上构成一个闭合的构造系统，形成上、下圈梁，从而大大降下柱头和柱脚的移动可能性，使建筑物的整体性更为加强。

　　二. 现代防震结构设计在民用建筑中的应用

　　《防震减灾法》规定：必须按照国家颁布的地震烈度区划图或者地震动参数区划图规定的抗震设防要求，进行了抗震设防。这就明确说明了我国民用建筑在抗震设防方面的严格标准。

　　地震科学家们在不断地探索与研究，根据地震的地质情况、历史记录、近代仪器观测的资料查阅，来对某一地区的地质结构和地震发生趋势进行了预估。同时，科学们们对地震发生的规律和特征表现进行综合考察，并编制出作为对照系数的地震烈度和动参数区划图，来表示不同区域的抗震设防要求。通常，烈度是对地震破坏的等级进行的描述，需要对其进行一定转换后，才能应用于民用建筑的搞震设计当中。

　　民用建筑在防震方面的设计，最根本来自于人们对生命财产安全的要求。减轻民用建筑在地震时候的受破坏程度、尽可能减少人员伤亡数量、将国家和个人的经济损失降到最低，这才是防震的意义所在。

　　当代建筑设计一般以抵御9度地震为建筑目标。当民用建筑遭遇到相当于当地规定的地震等级时，一般是允许建筑物的部分出现一定程度的损伤的，这种损坏，常常是可以经过修缮而继续使用的。但当遭受到罕见的超出当地规定的等级时，民用建筑也要保证不倒塌和发生危害到人们生命安全的损坏。总结起来，就叫作“小震不坏，大震不倒”。这是建筑商在进行民房建设时要遵守的基本规则和目标。

　　那么，在民房建筑防震设计方面，有哪些要点呢?

　　首先，建筑场地的选择上，要首先对民用建筑的防震比较有利的建筑地点，对于高危区域，要坚决杜绝因为金钱利益而不顾人民生命的建筑行为。比如在唐山大地震过后，目前唐山市内许多塌陷区已经规划并建设成为公园，不再作为建筑地点应用。

　　其次，在建筑的体型和立面的处理方面，要力求整体匀称。建筑的整体形态要尽可能地规则、对称，而在立面方面要避免高低错落或者突然变化等情况。

　　第三，民用建筑在平面布局上，要力求规整。如果因为外观或者整体美观性的考虑，非将平面布置成为不规则形态不可的话，也要应用防震缝等手段，把建筑物分割成为若干个不同的结构单元，使每一个单元相对独立，并在体型上规则，平面上工整，结构体系上单一稳定稳定。

　　第四，要注意加强民用建筑结构的整体刚性。从有效抗震以保障生命财产安全的角度出发，合理选择整体结构的类型和布置墙体立柱的结构，加强零部件和它们之间的连接稳定性和整体性，也可以增加圈梁和构造柱等结构部件。

　　第五，要处理好细节部位的构造布局。细节决定整体，一个微小的疏忽，也会影响整体建筑的质量和完工。比如阳台、楼梯、雨篷、挑檐、装饰贴面等细节部位的构造，应该给予更多地重视，绝不能忽略。

　　三. 总结

　　地震在发生时，地球的地壳内部活跃着大量的能量，并以极快的速度和极大的暴发力扩散，通常地震的发生只在几分钟之间，因此仅凭借人们的警惕性企图逃离灾难现场，是不太现实也不负责任的想法。工程施工单位要根据施工当地的地壳特点，严格遵守防震等级要求，从工程设计开始就把好防震关。尤其是民用建筑，是人们生活中的长期居住地，居民区又相对集中，一旦发生危难，人员伤亡会特别严重。

　　事实上，防震结构的设计，依然要根据地震研究的成果不断变化和创新的。但无论如何创新，民用建筑的抗震结构设计，都要以保障人民生命财产安全为依托。因此，建筑商在进行民用建筑项目立项时，必将从住户的利益出发，做好防震减震工作，这样对建筑商本身而言，也是一种企业产品质量的保证和信誉的象征。

　　参考文献：

　　1.《抗震结构设计》，丰定国著，武汉理工大学出版社。

　　2.《简明抗震结构设计施工资料集成》，编委会编著，中国电力出版社，2005年。

　　3.《工业与民用建筑抗震设计规范》，国家基本建设委员会建筑科学研究院，四川省建筑工程局建筑科学研究所编，中国建筑工业出版社。

　　4.《高等民用建筑结构的抗震设计探讨》，伊小群著，中国高新技术企业，2008(20)。