基于汶川地震建筑物破坏的抗震设防要求探析

21世纪，经济发展突飞猛进，物质财富急剧增加，百姓财产普遍增多，民众生活水准提高。当物质生活得到不断丰富的同时，自然灾害带来的损失和影响也越来越大。抗震设防是对建筑物进行抗震设计，包括地震作用、抗震承载力计算、抗震措施，最终达到抗震效果。在研究抗震设防的过程中，最大限度地减少地震灾害给百姓带来的损失，保障社会经济稳定发展，是摆在我们面前的一项重要课题。

一、地震带来灾害的表现及原因

从汶川地震灾区损毁建筑物的实地调查中发现，地震是目前为止所有的自然灾害中破坏性最强的一种，它造成的人员伤亡和财产损失涉及面特别广。就破坏性的因素来说，主要有以下三个因素：1、房屋建筑的破坏和倒塌；2、地震导致的自然环境的破坏及次生灾害的发生；3、地震造成的社会环境的破坏。其中第一个是最主要、最直接的因素。地震灾区的建筑物损毁是由多种因素导致的，主要受到地质条件、建设场区地基土特性、建筑施工技术等因素的制约。在地震过程中，由于诱发次生地质灾害（如：崩塌、滑坡、砂土液化等）造成了建筑物场区的失稳和失效,导致震区建筑物毁损。在震区，砖混结构房屋和复杂建筑物的破坏比较严重,框架结构房屋和建筑幕墙等其他建筑破坏表现出各自的特点，破坏程度相对偏低。

二、我国教学建筑抗震设防的基本标准

1、我国原有教学建筑结构的特性

在汶川地震中倒塌或严重损坏的中小学教学楼，大多属于八、九十年代建造的房屋，设计多采用砖混砌体结构，预制楼板，平面多为长方形板式结构，长宽比较大；结构特点是多道横墙、两道纵墙，再外挑一走廊；教室的长为横墙间距，教室的宽为纵墙间距，纵墙开洞较多，且不均匀；抗震能力偏低，抗震措施不到位。这些建筑物基本上属于整体性差，脆性大、横向刚度小，抗拉力和抗剪力低。同一片区的同种类型建筑物，横向（长边方向）平行于地震波的房屋比纵向（短边方向）平行地震波的房屋破坏严重。对于砌体结构学校建筑的震害表现有：墙角破坏；墙体开裂；楼梯间破坏；建筑不规则房屋的角部破坏严重；边梢破坏。在强烈震动下，这种砌体结构更易于发生脆性剪切破坏，从而导致房屋的倒塌。

2、教学建筑的抗震设防新标准

教学建筑作为特殊的人员集中场所，是非常重要的公共建筑，震后各方面人士普遍认为，提高该类建筑物的抗震设防标准势在必行。在《建筑工程抗震设防分类标准》的相关修订中提出：人数较多的幼儿园、小学的低层教学楼作为教育建筑，抗震设防类别应划为乙类。这类房屋一定要采用抗震性能较好的结构类型，选择有利的建设场地，减轻房屋的重量，增强房屋的整体性。

三、教学建筑增强抗震设防能力的基本做法

1、通过钢筋混凝土框架设计，抗震效果明显。

目前，在众多的建筑结构中，抗震效果较好的就是钢筋混凝土框架结构。它被广泛应用于地震区。这种结构的突出特点是强度大、延性好、整体性强。位于汶川县漩口镇北侧的中山小榄小学新建工程就是按照这种设计模式进行施工的，平面布置采用了中间走廊，两侧教室的布置，减小了长宽比，横向刚度大为提高，节约土地，每平米工程造价有所降低，通过加大窗面积解决通风透光效果，户抗震设防烈度为9度。由于该地区属于山区地貌，起伏较大。这一工程的土石方工程量大、单体工程相对分散。在对教学建筑进行钢筋混凝土结构抗震设计时，最主要把握好4项基本原则：（1）平面与立面对称、规则、简单，减少偏心，增强安全性；（2）采用大悬梁结构，协调好刚度中心和质量中心之间的关系；（3）选用轻质材料进行围护，减轻建筑物自身的压力；（4）将质量大的设备布置在距刚度中心较近的部位，以完善边缘设计。

2、通过毛石混凝土挡土墙设计，增强抗震系数。

毛石混凝土与该地区常用的浆砌片石挡墙相比，具有高强的抗压性能和抗剪能力，施工造价较低、工程质量容易控制的特点。施工中特别要注意控制好毛石的尺寸，掺石数量、毛石间距等，防止裂缝。在对毛石混凝土进行振捣时多采用插入式，基本标准以混凝土表面看不到气泡产生、不显著下沉，表面泛浆。在浇筑过程中毛石混凝土中特别注意参入块石间距必须大于10厘米，距模板距离不得小于15厘米，毛石、混凝土入模温度一定控制在高于5℃。毛石尺寸不应大于所浇部位最小宽度的1／3，且不得大于30厘米；对于毛石的摆放要基本遵循“大石块大间距,小石块小间距”的原则。在汶川县漩口镇北侧的中山小榄小学新建工程中，主要采用的就是毛石混凝土浇筑，其工程量非常大。在工程实施中，设计等级为C15毛石混凝土，施工原材料采用42.5级水泥，质地坚硬、级配良好的中砂，粒径5-25mm碎石，Ⅰ级粉煤灰等，实现了增强塑化、提高耐久性的目标。挡土墙的设计将教学楼、办公楼、宿舍与食堂、室外步梯、附属建筑有效地分割开来，减缓了建筑物的整体承载力。

3、通过抗滑桩的增设，抗震能力明显增强。

由于该学校是依山而建，自然坡度约45度，地质评估结果为：“不宜建设公用建筑”，但当地又找不出合适地块。在总体设计时将原斜坡分为三个台阶，由下而上分别建设教学楼、办公楼、宿舍楼和操场，三个台阶的稳定，就成了该学校整体稳定安全的关键。为了保证学校的安全，总体设计时，将办公楼与教学楼间高差较大的台阶采用了桩板墙复合结构。增设抗滑桩有利于避免地震带来的山体滑坡危害，抗滑桩的主要作用就是利用抗滑桩插入滑动面以下的稳定层对桩的锚固力平衡滑坡体的推力，加强其稳定性。当滑坡体下滑时会受到抗滑桩的阻力，从而使滑坡体达到一种稳定状态。所以，施工中整个桩身要具有足够的稳定性，保证滑体不越过桩身、不从桩间挤出，桩的断面和配筋合理，充分满足桩内应力和桩身变形的要求，对桩周的地基力和滑体变形一定要控制在允许的范围内。在中山小榄小学新建工程使用抗滑桩时，埋入地层以下的深度一般按照以下规则：设计桩长的三分之一处为软质岩层中锚固深度；设计桩长的四分之一处是硬质岩；设计桩长的二分之一处是土质滑床中心。桩间距一般要达到桩径的3～5 倍，以保证滑动土体不在桩间滑出。在汶川县漩口镇北侧的中山小榄小学新建工程中，设于教学楼和办公楼之间的抗滑桩其桩长为35米，露出地面10米，埋深25米。桩径为1.5×2米。抗滑桩在山半腰上，场地狭窄陡峭，机械设备操作困难，所以采用人工挖孔桩方式进行施工。基本步骤为：（1）做施工平台；（2）做抗滑桩；（3）做桩之间的现浇板；（4）填土；（5）做办公楼基础。在整个工程中共使用11根抗滑桩，有效地解决了这一问题。

四、结论

地震灾害严重影响了国家繁荣、社会稳定、百姓生活。虽然在地震后期各级政府通过多种有效途径缓解了一系列的矛盾，实现了灾后重建家园的目标，但是这种负面影响不会在短时间内迅速消除，给人们带来的身心伤害是不能用语言表达的。面对这样的天灾，我们更多考虑的应该是在日常生产和生活中如何做到“预防为主、防护在先”。地震中建筑物的倒塌和破坏成为了威胁到百姓生命财产安全的主要因素，笔者从抗震设防的角度提出了一以系列的解决方案，用可行性做法努力实现防微杜渐的目标，为社会的发展服务。