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关键词:钢筋混凝土框架;教学楼;抗连续性倒塌
中图分类号:TU378
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2013)06-0120-03
1 引言
汶川地震中,砌体结构的大量倒塌使得其成为谴责的焦点,但根据对都江堰市在汶川地震中学校建筑结构震害的统计,框架结构和砌体结构的损失程度没有明显差别,可见框架结构抗震性能存在的问题同样不可忽视。抗倒塌设计对于保护人民的生命安全有重要意义,抗倒塌设计已经纳入了新版《混凝土结构设计规范》。
建筑物遭遇强震发生连续性倒塌是造成人员伤亡的主要原因。连续性倒塌指“初始的局部单元破坏向其他单元扩展,最终导致结构整体性的或大范围区域的倒塌”。自1968年伦敦Ronan Point公寓发生局部连续性倒塌首次被关注,再到1995年美国俄克拉荷马州政府大楼遭遇汽车炸弹袭击以及2001年美国世贸中心遭遇恐怖袭击产生连续性倒塌,关于结构抗连续性倒塌能力的研究颇多,产生了一系列结构抗连续性倒塌的设计方法。
早期的研究偏重于概念设计,主要通过加强结构的整体性、延性、冗余度和构造措施未挺高结构抗连续性倒塌能力,这依赖于设计人员的经验和结构素养。随之产生了拉结力设计法,其要求构件和连接满足最低的拉结强度要求,以保证结构的整体性和备用传力路径及传递能力。Breen认为,相对于仅关注荷载强度,更应通过强化结构体系内部系杆的拉结作用提高结构整体性。目前最为准确的抗连续性倒塌方法当属拆除构件设计法,通过拆除结构中部分构件,模拟结构初始损伤对剩余构件的影响,以判断结构是否发生连续性倒塌,本文在后文中借鉴了此方法。三种方法设计准确性和可靠度依次提高,伴随的是计算量的大幅增加。
以上三种方法中前二者均从结构整体层面来把握设计,仅拆除构件法反映出局部构件对于整体结构的影响。本文针对教学楼中框架结构这一重要的结构形式,从拆除构件法出发,着眼于局部,指出框架教学楼中底层柱特别是离外廊较远的一排框架柱是结构的关键构件同时又是结构的易损构件,而关键构件与易损构件的重合导致结构发生倒塌,亦即大量框架教学楼倒塌的重要原因。
2 我国混凝土框架结构房屋的震害情况
总结历次地震中钢筋混凝土框架结构房屋的震害,主要有四个特点:
2.1 “强柱弱梁”没有实现。塑性铰形成于柱端,而不是在梁端。在图1、图2、图3、图4中都可见;
2.2 部分房屋因为开窗面积大,窗间墙很短或者没有,产生短柱效应,如图2所示;
2.3 框架结构房屋破坏顺序是从下至上,先是底层破坏,再往上发展。如台湾云林口国小(图1)在集集地震中底层最先因为柱失效倒塌。
2.4 在纵向上有的框架结构房屋出现“叠饼式”破坏(图1),在横向上有向背靠外廊方向“叠饼式”(图3)和整体倾覆(图4)。
3 关键构件与易损构件
关键构件是结构中一旦失效就会引起不相称破坏的构件。关键构件处在传力路径上的关键环节,一旦失效后就会引起传力路径中断,引起连续性坍塌。关键性构件的辨别可以通过商用结构计算软件,依次抽除构件后,经计算分析结构损伤程度来进行,对简单的结构也可根据经验未判断。易损构件是在所有可预期地震载荷作用下结构中最先开始破坏并失去承载力的构件。对结构用商用计算软件计算分析即可得到结构的易损构件。
而假使结构中某个关键构件同时又是结构的易损构件,那么在地震载荷下,此构件极易破坏失效,引起不相称破坏的连续性倒塌。可表示成如下式子:
关键构件=易损构件结构倒塌
4 对钢筋混凝土框架结构房屋倒塌分析
4.1 钢筋混凝土框架房屋的易损构件
历次地震中,“强柱弱梁”破坏机制没有实现,大量出现的柱铰机构是框架结构整体失稳倒塌的重要原因。文献对汶川地震灾区某典型框架结构建立三种有限元模型进行分析:1)一般的纯框架模型;2)带楼板框架模型3)精细的带楼板一填充墙框架模型,分析结果说明现浇楼板对框架梁的加强作用明显,不可忽略,按照规范设计的框架无法保证“强柱弱梁”的抗震设计目标的实现。文献中论述填充墙和框架梁的共同作用形成近似于墙梁的构件,使得梁的刚度大大增加。如文献中教学楼局部纵向框架二楼的窗下墙与框架梁共同作用(图8),使得梁的刚度远大于柱的刚度,从而使原设计的强柱弱梁(梁铰机构)体系变位强梁弱柱(柱铰机构)体系。文献在进行完框架梁与上部墙体的墙梁的抗震试验后,在理论分析中认为这种组合墙梁抗弯刚度远大于底层可框架柱,可以将其视为抗弯刚度无限大的刚梁。可见现浇楼板与填充墙都严重影响结构产生“强柱弱梁”。框架柱在侧向力作用下剪力均布、弯矩两端最大,在柱端形成复杂受力状态,而在柱顶不合理地留设施工缝也会对柱端形成塑性铰带来不利影响。剪切型破坏的框架结构变形集中在底层,底层柱更容易失效。
在横向地震下,考虑到跨度相差悬殊的两跨框架,可以将外廊一侧两排较近的柱视做具有冗余度的柱系,横向地震作用产生的倾覆力矩作用于框架将在两排柱上产生往复的拉压力,或者是直接竖向的地震力,外廊一侧的冗余柱系能共同工作,离外廊较远的一排柱更为易损。
可见,框架结构柱特别是底层柱是结构的最易损构件,在纵向地震作用下离外廊较远的一排柱有更不利影响。
4.2 钢筋混凝土框架房屋的关键构件
以某框架结构教学楼为例,在纵向地震作用下,某根框架柱失效,由于梁的悬链线效应和板的张力效应,相邻的柱将承载更大的载荷,引起连续性倒塌(图1),框架柱是结构的关键构件。
为了说明在横向方向上底层各个框架柱失效给结构带来的影响,本文取四层框架教学楼中取横向一榀框架为研究对象,对底层三根框架柱依次抽除进行分析。框架教学楼模型外廊宽2m,教室宽7.5m,层高都取3.6m,柱距3m。假设框架柱都固支于地面。混凝土板厚100mm,楼面活载标准值为2kN/m2。柱截面为400x400,配筋为8φ20,梁截面为250x500。分析后得弯矩图(图7)。
由于框架底层在地震作用下最容易失效,限于篇幅,本文将底层梁柱的内力设计值列表如表1、表2(梁柱编号见图6)。
可以得以下结论:
1)由图10,去除A柱后,整个框架的内力状态不发生明显改变;去除C柱后,右边一跨形成大跨度悬臂构件整个结构大部分截面内力增加数倍;去除B柱后由于支撑框架的两柱跨度增大,截面弯矩增加,变化幅度介于两者之间,但远小于抽除C柱的情况。
2)在去除C柱后,底层梁柱截面内力远超承载能力。如B梁,左截面抗弯承载能力设计值为228.9kN·m,右截面为184.7kN·m,而其内力设计值达到473.4kN·m和214.9kN·m。
3)去除C柱后,整个结构的重力合力作用点在A柱B柱之外,分析结果为A柱一排的各层框架柱轴力为拉力,B柱一排的各层框架柱轴力为压力。A柱轴拉力为1113.4kN,B柱轴压力为2035.8kN,而原模型A柱轴压力为122.3kN,B柱轴压力为447kN。
4.3 关键构件与易损构件重合引起教学楼倒塌
框架结构教学楼中柱尤其是底层柱是结构的易损构件同时又是结构的关键构件,在横向地震作用下离外廊较远一侧的柱更是有不利影响,关键构件与易损构件重合导致结构连续性倒塌。在纵向、横向地震作用下的教学楼倒塌各有其特点,但重要原因就是教学楼中的关键构件与易损构件重合。
5 意见与建议
本文基于使关键构件不与易损构件重合的原则,提出两种抗倒塌设计的解决方案:1).增加关键构件的强度富余,使关件构件不是易损构件,如增加框架柱截面、配筋面积、提高材料强度,使用短肢剪力墙或者使用在框架中使用斜撑等。其中设置钢斜撑能使其先于混凝土框架耗能失效,使整个结构具有多道防线。在日本,混凝土框架房屋采用钢斜撑耗能抗震已有实际应用;2).加强易损构件的冗余,使结构易损构件不是关键构件,即易损构件失效时,有替代的传力路径。比如钢筋混凝土结构教学楼,可以使用内廊式教学楼,或者如图8采用“双外廊”避免内廊式带来的采光通风问题。还可以使用如图9布置的框架体系,具有较好的冗余度。
关键词:结构防倒塌结构体系概念设计 设计对策
Abstract: In the seismic code, there is the requirements of no collapse during violent earthquake. code for design of concrete structures is directly added ' structure collapse prevention design principlescontent. These contents should be implemented in structural design. This paper analyzed severalstructural system, Through reasonable structural concept design andstructural treatment the collapse prevention capability can be greatly improved.
Keywords: structural collapse prevention, structural system, conceptual design.
design strategies
中图分类号:S611文献标识码:A文章编号:
为提高结构抵御灾害的能力,防止结构在遭遇偶然作用时的连续倒塌,在混凝土结构设计规范GB5010-2010第3.6节中新增设了关于‘结构防倒塌设计原则’内容。提出了结构防倒塌概念设计的要求:回避宣泄,障碍防护,冗余约束,备用途径,局部加强,贯通配筋,设缝控制等。给出了防倒塌定量设计的拉结构件法,局部加强法,拆除构件法等原则。提出了偶然作用的效应,动力系数,抗力计算(材料强度特征值,材料强化及脆性,几何参数变化的影响)等原则。这是结构安全性设计理念的重大变化,也是对抗震规范三水准设计要求中‘大震不倒’的具体落实要求。作为结构工程师,如何真正理解掌握这些思想方法,在具体结构设计中贯彻落实使自己所做结构设计成为具有良好的抗倒塌能力的结构是衡量一位结构师结构设计水平高低的关键。作为一名多年从事结构设计工作的结构工程师及施工图审查结构工程师,结合自己的设计体验及图纸审查中所遇到的工程设计中的问题特提出以下设计建议供业内同行讨论执正。
一. 混凝土规范中关于防倒塌设计内容既未作为强制性条文要求,也没有对应建筑设防类别,工程抗震等级,设防烈度及工程规模等的对应要求。该部分内容要求没有得到所有结构设计人员的应有重视。而抗震规范第5.5.2条要求进行罕遇地震作用下的需进行弹塑性变形验算的结构范围要求是“1。下列结构应进行弹塑性变形验算:1)8度III,VI类场地和9度时,高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架;2)7~9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构和框排架结构;3)高度大于150米的结构;甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构;5)采用隔震和消能减震设计的结构。 2。下列结构宜进行弹塑性变形验算:1)8度I,II类场地土和7度时房屋高度大于100米且为竖向不规则的高层建筑结构;2)7度时III,VI类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构;3)板柱-抗震墙结构和底部框架砌体房屋;4)高度不大于150米其他高层钢结构;5)不规则的地下建筑结构及地下空间综合体。” 显然应进行弹塑性变形验算的结构范围很小,几乎为只针对很少量的特定建筑,而对于宜进行弹塑性变形验算的结构范围的工程,由于附加了一些限制条件也门槛较高,对于经常遇到的底部框架砌体房屋也未得到应有的重视。建议主管部门根据设防类别,抗震等级及工程规模情况具体细化防倒塌设计要求内容。具体可要求满足一定‘设防类别,抗震等级及工程规模’的建筑在结构设计说明中要增加抗倒塌设计内容专篇,从阐述平面设计,结构方案,结构冗余度,结构设计防线,节点构造要求等概念多方面明确阐述所设计是如何考虑实施防倒塌设计的。它同时也能使设计人员熟悉各类结构的破坏机理,增加结构设计人员对抗倒塌设计的概念。一个好的结构设计不应对于意外事件或者局部构件损伤而过分敏感,由于经济的原因,目前无法大范围提高整个结构的结构承载力储备,因此根据不同结构构件的重要性程度,对重要性程度高的构件增加其抗震承载力储备也是抗倒塌设计的一项重要内容。
二关于常用类型的几种结构体系抗倒塌设计问题探讨:
怀孕的人梦见房塌了,预示生男,秋占生女,预防流产。
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梦见房塌了的案例解析梦境:梦见两破房子被倒塌
【关键词】建筑结构;抗地震能力;结构设计
引言:
地震灾害会对人们的人身财产安全造成重大损害,而且地震的预见性和突发性比较强,虽然会对人们造成巨大的负面影响,但是却很难预防。在出现地震灾害时,房屋建筑会产生破坏性倒塌,如果不能及时疏散居民,会对居民的生命财产安全带来影响。本文将从当前我国建筑结构抗地震倒塌设计的发展情况入手,简要阐述如何通过各种方式来提升建筑结构的抗震能力。
1.房屋建筑结构选型
房屋建筑结构选型质量将直接影响房屋抗震结构设计的可行性。在房屋结构选型过程中,需要考虑建筑结构用途、建筑结构功能、建筑高度以及建筑物所在地区的周围环境以及抗震性要求等多方面的问题。科学的掌握各种因素,秉承因地制宜原则来选择科学化的结构体系。
通常情况下,在考虑建筑结构选型时,需要奉行弱梁强肢原则,并且从今年来的实际使用情况来看,秉承该原则的建筑结构设计可以从根本上提升建筑物抗震性能,而且还能保证建筑物墙体不会受到外界的负面影响,提升其延展性[1]。与常规设计基础下的房屋建筑相比,通过该方式进行处理可以弱化地震灾害所带来的负面冲击力,减少建筑结构的受力面积及受力量。而且可以通过该方式来缩短工程施工周期,控制原材料的使用数量,提升经济效益。但是该理念下的施工方式,对工作人员的施工技术要求比较高,通常只有施工方的专业技术能力较强,才能保证工程施工需求。该施工方式也是未来我国建筑结构设计的主要方向之一,可以有效缓解建筑物整体抗震性能差以及倒塌等问题,提升房屋建筑的稳定性。在对房屋建筑结构进行选型时,要综合的考虑工程建筑特点、施工商技术以及所在地区情况等多方面的原因,选择最适合建筑物的结构[2]。
2.房屋建筑结构布置
在房屋建筑结构选型以后,工作人员需要对建筑结构体系进行科学化管理与设置。在房屋结构布置过程中,必须保证房屋整体的承购结构以及承重力,使其可以有效承担外部力量,提升房屋规划性,避免外挑或者内收等不良问题的产生,保证侧向刚度变化始终的均匀的[3]。通常情况下,侧向刚度必须要大于临近楼层的侧向刚度。在对房屋建筑的结构进行布置时,要保证结构的承载力及结构变形能力,避免因为构件出现问题而对建筑结构承载能力产生影响的情况发生。以建筑结构当中最为薄弱的部分为出发点,分析建筑结构可能会产生问题的部分,做好检查工作,保证扭转效应和局部变形预测可控性,提升工程施工质量。在水平方向以及纵向结构承载力以及刚度布置过程中,必须要保证分配的合理性,尽量避免出现连续倒塌等情况[4]。
3.提升建筑结构抗震倒塌能力的设计方式
要提升建筑结构抗震倒塌能力,首先要建设抗震防线。从整体情况上看,导致建筑结构在地震中破坏的根本原因,是建筑物地基沉降。如果房屋因为地震的原因产生基地沉降,会动摇建筑结构的根基,对建筑结构造成巨大的影响,情况严重时,建筑物甚至会直接倒塌。所以在地基设计过程中,需要将地基抗震放线设计工作归纳到设计环节当中,提升建筑物抗震设计的全面性。在对建筑项目结构进行设计之前,需要先做好前期勘察工作,根据工程所在地区的实际情况做好前期勘察工作。针对容易出现地质灾害的地区,可以通过提前勘察的方式来排除隐患。设计及施工前要先做好与其相关的准备工作,尽量现则土质比较坚硬的地区为施工地点,减少后期地震影响[5]。
在设计的过程中,需要对基础预埋深度进行设定, 保证建筑在受到水平作用力影响时,可以抵抗倾覆以及滑移等情况,提升建筑物的稳定性。与此同时,可以增加抗震防线数量,通过多到抗震防线设置的方式,保证建筑物局部产生破坏的时候,建筑物荷载能力不会受到过大的影响,通过控制承载能力的方式,提升建筑物抗震性,保证建筑物可以在地震的影响下正常发挥其作用。
要保证建筑结构延性以及规则性。因为当建筑结构在受到地震冲击的时候会出现一定程度的变形,这种变形被称之为建筑结构延性。结构的延性可以有效分散地震能量的冲击,提升建筑物的承载力,如果建筑物正在产生变形,会降低变形过量以及结构变脆等负面问题。从近年来的应用效果来看,可以提升建筑结构的抗震能力。在延性设计时,可以利用设置特定区域的方式,提升建筑结构塑性形变的应对能力。在对建筑物进行设计时,可以结合建筑物结构方面的特点,尽量少用不规则设计方案,不规则设计方案与规则设计方案相比,在对称性与抗震性等方面都存在比较明显的问题,保证房屋结构的对称性,也是可以有效提升建筑结构抗震能力的方式之一,且不会出现偏心等情况。
从近年来世界范围内各国建筑结构抗震设计及施工的实际情况来看,可以通过优化建构构建设计质量的方式,提升建筑结构抗震性能。通过地震破坏原理发现,地震横波以及地震时产生的混合波破坏力的最大的,会对建筑物造成巨大的冲击,导致建筑物结构产生震荡。如果在这种情况下,建筑物的抗震抗倒塌能力不能成功抵御地震冲击,必然会造成建筑物剧烈震动,进而出现倒塌等负面情况。在建筑设计过程中,必须要保证建筑结构部件设计的合理性,提升框架设计水平,在保证框架稳定性的基础之上,提升建筑结构的抗震性能。在设计的过程中,要始终秉承严格遵守设计原则,保证结构设计的合理性以及布局的合理性,提升建筑结构构件受力能力,全面优化结构的安全性能。对建筑结构构件进行优化,是影响建筑结构设计质量的关键性细节构成部分,同时也是提升建筑结构抗震性能的基本方式之一[6]。
结束语:
经济的不断发展,离不开房地产行业的支持,而地震作为一种会对房屋建筑结构造成巨大破坏的灾害,对人们的生命财产威胁较大,如果不能妥善的处理地震问题,必然会给居民带来不必要的麻烦。要提升建筑结构抗震能力以及建筑结构的抗倒塌能力,就要在建筑设计时,融入地震破坏原理,全面掌握工程所在地区的实际情况,结合破坏原理,对问题进行分析。选择最适合工程施工的结构体系以及科学合理的布置形式,对结构构件设计进行调整,保证规划的科学性。设计人员要对建筑抗震结构设计节能性优化,提升设计质量。
参考文献:
[1]叶列平,曲哲,陆新征,冯鹏. 提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法[J]. 建筑结构学报,2012,04:42-50.
[2]叶列平,陆新征,赵世春,李易. 框架结构抗地震倒塌能力的研究――汶川地震极震区几个框架结构震害案例分析[J]. 建筑结构学报,2014,06:67-76.
[3]左琼. 基于冗余度理论的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌能力评估[D].中国建筑科学研究院,2012.
[4]赵攀. 基于抗震设计的多层RC框架结构抗侧向增量倒塌能力研究[D].西南交通大学,2012.
关键词:地震建筑物震害经验教训
一.基本概况
一九九九年九月二十一日凌晨一时四十七分,在我国台湾省中部南投县集集镇,发生了里氏7。3级的强烈地震,地震地面最大加速度高达984伽,而本区抗震设计采用的地震地面最大加速度为230伽。地震持续的时间长达40秒钟,而且地震是上下、水平同时发生。地面垂直错位最大有10米。本次大地震造成严重人员伤亡和财产损失,死亡2246人,受伤8735人,毁坏房屋17484栋,其中包括619栋学校及许多公共建筑,直接经济损失超过1000亿新台币。大量的建筑如骨牌一般应声倒塌,充分暴露了台湾建筑行业在技术标准规范、设计、施工、使用和管理各方面的问题。
二.建筑物震害基本特征
据统计资料显示,台湾省五个县的十六个市、镇、乡共倒塌房屋17484栋,其中严重毁坏的有9909栋,半倒塌的有7575栋,其中很多是当地称为“三合院”“土角厝”,是以黄泥、石灰加稻草屑制成的土坯砌墙、木屋架上铺小青瓦的民房,在地震时几乎100%倒塌;在城镇也有大量的多、高层钢筋混凝土建筑倒塌破坏,其中不乏高级住宅、银行、写字楼和豪华酒店,还有学校、车站等公共建筑,与1995年日本阪神地震和1996年云南丽江地震相比,本次地震中,多、高层钢筋混凝土结构破坏较多。
由大量倒塌的多、高层建筑破坏实例可以看出,几乎倒塌的多、高层建筑,全是被当地称为“软脚虾”“骑楼”的建筑。所谓“软脚虾”就是指住户及建筑商为制造空间,而把一楼挑高、掏空,作为车库及商业用房,形成建筑中的“薄弱层”;所谓“骑楼”是指沿主要大街的房屋,一层收进,二层以上伸出,作为防雨遮阳的人行通道。
三.震害原因分析和经验教训
1.地震预报和地震区划的不准确
地震学家多年来一直认为台湾东部为地震高危险区,建筑物的抗震设防标准高于中部一至二级。本次地震发生在台湾中部,震中震度高出设防标准二级以上,即地震力比设计中地震力高出4倍以上,实际的仪器记录也证明了这一点。
2.抗震规范方面
台湾现行的“建筑物耐震设计规范”是1998年制订的,而在次之前一直采用1982年制订的“建筑物耐震设计规范”。这本规范基本上照搬美国的“统一建筑规范”UBC的版本,台湾工程界认为此规范对抗震概念设计相当薄弱,构造措施也很粗糙。而且对于现有建筑结构的抗震鉴定、评估和加固则也无标准规范可循。
3.设计问题较多
根据有关资料,以下几种典型设计失误造成了建筑震害
(1)建筑平面布置不规则
当地传统的带有骑楼的“透天厝”楼房,在骑楼前部仅由柱子支撑,正门为做店面大开洞加玻璃橱窗。地震时柱子折断,骑楼倒塌带动主体结构前倾,层层跌落。本次在台湾许多沿街建筑属此类破坏。这种建筑形式在大陆闽南、潮汕地区也很常见。
另一种是底层作车库、商场,也就是正门大开洞,三面有墙,建筑平面刚度不均匀。地震时底层倒塌,带动上部结构层层跨落成“千层饼”破坏形状。如彰化县员村镇富贵名门大楼为16层钢筋混凝土结构,平面为碟形,下部为车库,属不对称平面布置,地震时扭转效应严重,导致五层以下塌平,五层以上各层重叠成阶梯形塌落。
(2)建筑立面布置不规则,竖向刚度突变。
建筑沿竖向或因层高突然变化(所谓“挑高”),或在某层抽掉柱子形成空旷(所谓“挑空”),或为追求大开间无梁无柱等均导致结构竖向不规则,刚度和强度突变。此类建筑在本次地震中破坏最为严重,而且破坏多集中在这些薄弱部位。比较典型的有:南投县汽车站三层建筑底层候车大厅空旷少墙,二、三层为办公用房,横墙较多,地震时底层塌平;台北市“东星大楼”(12)层,地下有大型停车场,地上一、二层为银行写字楼,抽柱削梁墙也少,三层以上为住宅,刚度很大,地震时底部倒塌带动上部各层一起倒塌,九楼变一楼。
以上震害实例分析证明合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要,提倡平、立面简单对称。因为震害表明,简单、对称的建筑在地震时较不易破坏。而且道理也很清楚,简单、对称的结构容易估计其地震时的反应,也容易采取抗震构造措施和进行细部处理。“规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸,抗侧力构件布置、质量分布,直至承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则”的具体界限随结构类型的不同而异,需要建筑师与结构工程师互相配合,才能设计出抗震性能良好的建筑。
(3)抗震措施和抗震构造措施不当。
在抗震设计中,“抗震措施”和“抗震构造措施”是两个不同的概念。“抗震措施”是指除地震作用计算以外的抗震设计内容,包括建筑总体布置、结构选型、地基抗液化措施等,主要是考虑概念设计要求对地震作用效应的调整,以及各种结构措施;“抗震构造措施”是指根据抗震概念设计的原则,一般不需做计算而对结构和非结构各部分所采取的细部构造。抗震构造措施要求是作为抗震验算的一种补充和保证。这就足以证明抗震措施和抗震构造措施的重要性,但由于是构造措施而往往容易被人们忽视。
本次通过对台湾大地震严重破坏但未倒塌的建筑物结构分析表明:某些结构设计梁柱节点配筋不足,窗间墙过短,短柱,承重墙体高宽比过大,柔性底层建筑,抗震墙不连续,不规则开洞,悬挑构件过长等。在地震时破坏集中在这些薄弱部位。
(4)个别结构设计过于大胆,设计缺乏抗震概念设计。
从本次破坏情况分析来看,有的建筑结构系统规划不周全,结构设计过于大胆,再加上施工质量有问题,剪力墙面积太少,中庭挑高影响结构安全。如:中山国宾大楼为中庭挑高建筑,一楼作为公共空间,故墙壁很少,且整个大楼外墙未设剪力墙,且开窗很多,形成建筑抗震上的所谓“柔软”底层而倒塌。
(5)建筑规划和选址不当。
城市中楼房间距太小,过分密集,导致一栋楼房倒塌祸及其他楼房。如:台中县丰原市十一层“向阳永照”大楼倒塌后,压倒临近建筑。
房屋建造在软弱地基或可液化场地或临近地震断层,地震对场地液化导致地基失效,房屋倾斜。如:南投县中兴新村一座钟楼和十一层的“金陵世家”住宅楼由于场地液化造成建筑严重倾斜。
四.施工质量问题
本次地震时倒塌和破坏的建筑物暴露出许多严重的施工质量问题。据台湾媒体报道“施工不确定(不按设计要求施工),设计与实际施工不同,偷工减料,未按抗震设计要求施工”等也是倒塌的重要原因。如:部分楼房柱子过细,配筋不足,箍筋间距过大,弯钩、搭接长度、锚固长度、纵筋在同一截面搭接等均不符合抗震设计要求。