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所属栏目：机械论文发表 发布时间：2011-02-25浏览量:357
副标题#e#摘要：专家预测，目前，全球已近进入了一个地壳活跃高峰期，这也就意味着人类将面临着更多的地震等相关地壳活动的威胁，如何进行有效的抗震，已经成为了各个领域所面临的艰难问题。本文主要介绍了地震的造成危害的相关原理以及影响建筑抗震的主要因素，并且提出了通过建筑结构改变进行抗震的建议。
关键词：建筑结构；地震；抗震
以下是进来的地主要地震情况综述：
2月7日：中国台湾花莲外海发生6.3级地震
2月18日：俄罗斯、朝鲜、中国三国边境地区发生里氏6.7级地震
2月25日：新西兰南岛南部海域发生里氏5.5级地震
2月26日：中国西藏定日县5级地震
2月27日：智利8.8级地震触发海啸
2月27日：秘鲁发生里氏４．２级地震
2月27日：日本冲绳本岛附近海域发生里氏6.9级地震
2月28日：巴基斯坦西北部地区发生里氏6.2级地震
这是进入2010年后最为引人注意的全球范围内的地震，对以上的地震而言，都可能对于建筑造成一定的破坏性，然而，在地震级数相近的几个地震发生地，建筑物和人员的受灾害程度却截然不同。究其原因，我们不难发现，越是建筑水平高的地区，受到的破坏明显要小的很多。这充分说明了一个令建筑业重视的问题，必须通过改善建筑结构来减少地震造成的危害。
地震危害的相关原理
地震（earthquake）又称地动、地振动，是地壳快速释放能量过程中造成振动，期间会产生地震波的一种自然现象。由于地球上存在与板块的交界，并且全球又分为太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块（包括澳洲）和南极板八个板块，所以这就造成地震灾害和洪水、飓风等一样，是一种较为常见的自然灾害，全世界范围几乎每天都会发生大大小小很多次地震，只是由于级别的问题让人们对于较小的地震失去了感觉。
当地震发生后，震源断裂产生的能量以波的形式以地壳为传播介质向四周传播，包括纵波、横波和面波。震级较高的地震，其能量释放的也就比较多，甚至于其能量可以绕地球传播几周，甚至能一定程度上影响到地球的自转周期。纵波的特点是波动方向与传播方向一致，双重的方向力，速度最快；横波的特点是波动方向与传播方向垂直，就好比一把剪刀，属于剪切波，速度次之；而面波顾名思义，就是沿着地表进行翻滚状传播的波，由于其直接传播于地表，所以其对于建筑物的危害性最大日本早在19世纪末期即已开始震灾预防研究。20世纪初，日本学者大森房吉认为是造成地震破坏的重要因素，而这个所谓的水平最大加速度就是面波所引起的。
地震对建筑的作用不仅表现在水平最大加速度这一个方面，同时还表现在能量的差异方面。地震释放出了很大的能量，这些能量随着不同的地震波传递到建筑结构中。在地震时，传入建筑结构的能量等于结构的动能、势能以及结构中耗散的能量之和。而势能与建筑的变形密切相关，建筑在变形、破坏的过程中，会耗散能量。地震波输入的大量能量在结构中耗散，造成了结构的破坏，建筑物也就受到了损坏。
一、影响建筑结构抗震能力的主要因素
(一)建筑材料
在汶川地震中，大量的房屋建筑倒塌，然而，令人感到惊奇的是，一些简易的用木板或者竹子搭建的房子却免遭其难，在汶川地震中安然走了出来。这一现象引起了相关专家的注意，经过分析，人们逐渐发现地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。在相同的条件下，质量越重的建筑物，其遭受的地震危害越大，质量越小的建筑，其遭受地震的危害程度也就越低。在汶川地震中，石质房屋和砖造房屋的倒塌和竹楼以及木板房的幸免充分说明了这一问题。
(二)建筑物的设计
前面对于近期全球范围内的地震进行分析时候已经提及，在不同地区不同的建筑水平下，不同的建筑物收到的随还也截然不同，#p#副标题#e#究其原因，不同的建筑水平主要表现在对于建筑结构的建造水平不同之上。据分析可以得出，如果建筑物在平面设计布置的较为复杂，这就导致了建筑物质心与刚心的不重合，在这样的建筑结构下，地震造成的水平加速度影响较大，产生的扭曲力也就较大，这会加剧了地震的破坏作用，这样的事例早已存在：台湾921地震中，其中的一座建筑就因为建筑结构平面设计的不合理，导致了在地震时建筑在平面扭曲力的作用下，遭受到了比其他建筑物更为严重的破坏。
(三)建筑场地
在对于地震的研究中，人们逐渐发现，不同建筑的选择对于地震对于建筑物的破坏程度也是有着至关重要的影响的，同时地震的过程中往往伴随着其他相关灾难的产生也是人们选择建筑地的因素之一。比如，其一，在海边或者水坝旁边选择建筑地的建筑物，就必须要考虑的因素是地震所可能引发的水坝的崩塌以及海啸带来的洪水灾难。其二，在山区选择建筑地的建筑物，要注意的因素主要是地震所可能同时引发的断层、山体滑坡、地层陷落、泥石流等灾害。其三，在采矿区选择建筑地的建筑物，在地震时应该注意的是由于开矿而造成的地层下陷。因此，选择建筑物的工程场址时，应进行详细勘察，搞清建筑物所处的环境，并且分析出地震时一切可能引发的并联灾害，以减少不必要的损失。
提高我国建筑结构抗震能力的建议
(一)加固原有建筑
许多农村地区或者建成于七十年代前后的城市地区，由于建筑物建筑时受当时建筑水平的限制，紧紧思考的是如何让人们住得更舒服一点，再加上地区差异造成的对于地震灾害的忽视，很多地区的房屋在长期的大震波及和地方小震的影响下，已经受到了不同程度的损害，出现了基础沉降、墙体裂缝、倾斜、面层剥落等现象或隐患，严重者已经步入了危房行列。对于这些建筑物，我们通常应该选择的方法就是将结构隔震、消能减震技术应用到建筑物的抗震加固中。这样，就避免了以往的以构件承载力而造成危房质量增加而造成的不利于防震的结果。
(二)运用科学知识开发更为合理的结构形式
由于在地震造成建筑物受损的过程中，水平最大加速度和能量差异是罪魁祸首，因此，我们必须从这两方面着手进行新的建筑结构的尝试。
首先，对于水平最大加速度而言，世界各国学者作出了相关的不同研究。其中以以下两种为主。
1、1924日本学者鬼头健三郎就提出了基础隔震的思想：它的原理就是在建筑物下放置刚度很小，但足够支持整个建筑物的装置，比如轴承等。
2、1978年，美国学者Kelly和Eidinger提出并实现了叠层橡胶支座的方法和技术，即使用橡胶延展性较好的材质作为建筑物的底座。
其次，对于能量差异造成的损害而言，其主要的解决方法就是使用延展性较好的能够吸收大量能量的材质代替原有建筑物中使用的材质。比如：在上个世纪70年代起，美国的科学家们率先提出在结构中设置软钢屈服耗能器。之后又有人将软钢引入到这方面来，他们的工作原理就是，软钢的刚性较小，容易发生塑性变形，但是，在发生塑性变形的同时，也消耗着地震所注入建筑物中的能量，以这样此消彼长的方式将地震传入建筑物的能量转移出去。
总之，在地震高峰期的到来之时，我们必须注重从建筑结构方面入手，通过建筑结构的改变来减轻地震所给建筑物带来的破坏，以减免地震灾害时人民的生命和财产的巨大损失。
参考文献
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