提高结构抗震性能与节约工程造价的解决方案研究

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　　摘要： 本文结合国内外研究的现状，对建筑物在设计阶段的场地选择、地基和基础的处理方法、建筑物体型和结构选型等方面进行研究。介绍了新型建筑材料在结构抗震领域的应用和目前国内外的一些新的抗震工艺。最后从节约工程造价的角度去剖析二者之间的辩证关系，力求推动建筑行业的可持续发展。
　　关键词：结构抗震工程造价 抗震设计 建筑材料
　　Abstract: based on the present situation of the research at home and abroad, to a building in the design phase of the site selection, foundation and the basis of treatment methods, building size and structure the selection, etc. Introduced the new building materials in structural seismic field of applied both at home and abroad, and some of the new seismic process. The last from save the project cost Angle to analyze the dialectical relationship between them, and strive to promote the sustainable development of the construction industry.
　　Keywords: structure seismic project cost seismic design construction materials
　　
　　
　　中图分类号：TU352.1+1文献标识码：A 文章编号：
　　1.工程造价和结构抗震性能的概念
　　 工程造价是指进行某项工程建设所花费的费用，即从筹建到竣工验收所花费的全部费用。它由建筑安装工程费，设备工器具购置费，工程建设其它费和预备费及税金组成。
　　 结构抗震性能是指在地震作用下，结构构件的承载能力、变形能力、耗能能力、刚度及破坏形态的变化和发展。建筑物选用何种建筑结构，在结构设计阶段已经决定。因此建筑结构的设计阶段就是处理技术与经济的关键环节，同时也是具体实现技术与经济对立统一的过程。所以要想既提高建筑的抗震性能，又节约工程造价，应该从结构设计阶段解决问题。
　　2.国内外研究现状
　　 2008年5月12的汶川大地震，给国内建筑界敲响了警钟，看着倒塌的建筑，垮塌的桥梁，满目疮痍的景象唤醒了建筑领域重新审视我们的建筑。重视建筑物的抗震设计，安全性，合理性已刻不容缓。值得一提的是，随着抗震理念的推广我国的抗震研究也出现成效，如广州大学的“推层间隔振新理论”区别于之前的基础隔振减震结构体系建立了层间隔振减震结构体系。以及目前广泛运用于灾后重建的“新型装配整体式房屋体系”不但具有较高的抗震性能，而且还具有设计合理，成本低廉，节约材料，自重轻等特点，有效的协调了建筑抗震性能与节约造价之间的关系。
　　 国外的研究主要以地震多发的日本和美国为代表。他们在基于政府的强烈支持下不断完善《抗震设计规范》以及国内相关法规（如日本的《建筑基准法》）。无论是在抗震新型技术工艺的研究还是在新型建筑材料运用上都领先于世界。如目前广泛应用的“基础隔震”技术
　　以及美国的“隔震和消能减震”理念。
　　3.建筑抗震设计
　　3.1 建筑场地选择
　　 建筑场地对建筑物的影响主要来自于：地质构造、土质好坏、地形地貌三个方面。而对于建筑抗震设防选址的原则是:选择潜在地震发生危险小的地方，场地地震较小的地段，工程结构地震反应较小的地段以及地质灾较小的地段。选择对抗震有利的场地规避不利的场地，可以从源头减轻地震的破坏力度，从而也是最经济最合理的措施。所谓抗震有力的地段是指地震时地面无残余变形的坚硬或开阔平坦密实均匀的中硬土范围或地区。具体措施如下。
　　 1、尽量避开断层，断层在地震发生时两侧相对错动，从而引发地表断裂，1976年的唐山大地震就是东北走向的地表断裂所致。
　　 2、避开抗震危险地段。地震肯定能够引发的次生灾害如滑坡、泥石流等。所以处于易发生山崩和滑坡以及河岸边坡地段应视为抗震危险地段，不宜建造房屋。
　　 3、重视土质条件，不宜将建筑物修建于两类不同土质的图层上。饱和松散的沙土和粉土，淤泥和淤泥质软土，抗剪能力差，地震时产生较大的沉陷，也不利于建筑物的抗震。
　　3.2 地基与基础
　　 地基在地震作用下的稳定性对基础及上部结构的内力分布相当敏感，确保地震时地基基础能够承受上部结构传下来的竖向和水平荷载以及倾覆力矩而不发生过大的变形和不均匀沉降是地基基础抗震设计的基本要求。
　　4.抗震建筑材料
　　(1)加气混凝土
　　 加气混凝土是一种轻质多孔、保温隔热、放火性能良好,具有一定抗震能力的新型建筑材料。早在三十年代初期，我国就开始生产这种产品，并广泛使用于上海国际饭店、上海大厦、福州大楼、中国人民银行大楼等高低层建筑中。是一种优良的新型建筑材料。并且具有环保等优点。 加气混凝土砌块一般重量为500-700千克/立方米，只相当于粘土砖和灰砂砖的1/4-1/3，普通混凝土的1/5，是混凝土中较轻的一种，适用于高层建筑的填充墙和低层建筑的承重墙。使用这种材料，可以使整个建筑的自重比普通砖混结构建筑的自重降低40%以上。由于建筑自重减轻，地震破坏力小，所以大大提高建筑物的抗震能力。从造价的角度看加气混凝土综合造价比采用实心粘土砖降低5%以上，并可以增大使用面积，大大提高建筑面积利用率。
　　（2）轻型纸竹复合材料
　　目前新型的建筑材料广泛应用于建筑的抗震，如碳纤维复合材料，高强韧性复合基水泥等但值得一提的是目前应用于日本的轻型纸竹复合材料。他是用诸如纸板、纸质管、竹子和预制板建造的建筑，具有很高的抗震性能，能抵抗柔性的变形。且建筑材料是属于可再生的自然资源以及回收利用的纸质材料，在提高抗震性能的同时兼顾了节约造价。
　　5.抗震施工工艺介绍
　　5.1隔震技术
　　 目前国内外最先进且应用最广的抗震技术就是隔震技术。它就是在结构与基础之间设置滑移层，作为隔离装置，阻止能量向上传递。该技术的关键就是隔震橡胶支座，橡胶支座位于基础和结构底部之间，分隔上部结构和基础从而减轻结构的地震反应。在橡胶支座的中间采取一层橡胶加一层钢板的方式多层叠加，支座中灌有铅芯。当遭遇强烈地震时，建筑物在橡胶垫上滑动，以柔克刚，在隔震的同时还还没有影响承载能力。实践证明，该体系可以是地震加速反应降低60%左右，让上部结构设防烈度降低1-2度，是建筑布置更加灵活。
　　5.2日本的“SRP工艺”及其造价节约
　　2008年，在地震频发的日本，一种被称为“SRP工艺”的防震加固技术兴起，此技术采用树脂材料作为抗震“绷带”包裹在建筑物的支柱上，此“绷带”采用树脂纤维制造，形状类似于安全带，施工时将抗震“绷带”涂上黏合剂，包裹在建筑物的支柱上。在地震发生时，支柱即使出现内部损伤也不会倒塌，这可以确保建筑物内人员的生存空间。同时，该技术使得建筑物的加固成本大大降低。具体而言：以一座20间教室的五层教学楼为例，建筑物加固的成本在日本通常需要花费人民币848万到1660万元，但是采用该项技术只需要花费84.8万元。该技术的使用，不仅能够提高建筑的抗震性能，而且大大节约了工程造价。
　　6.结论
　　随着经济与社会的发展，人们对地震的认识也在不断地深入。汶川大地震中房屋倒塌的惨状，引发了更多的人们对自己的住房抗震性能的关注。为了保证人民的生命安全，国家颁布了新的结构设计规范。但是新的规范的颁布，很多开发单位普遍反映建筑造价有所提高。如何协调建筑抗震性能的提高与节约造价的关系呢？笔者只是对目前的建筑材料的造价进行了粗浅的分析并提出了一些建议。但是还要依靠以下三点才能更好的解决：一要加强政府对建筑在修建过程中的监督与管理。二是要依靠技术创新、工艺创新、观念创新，不断地发明新的建筑材料新的施工工艺，三要加强造价管理体系的建立，加强各个阶段的造价控制，做到全生命周期的造价管理。
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