结构形式影响安全系数
——访中国建筑材料科学研究院副院长隋同波
“一个建筑是否安全(包括它的防震性)更多地取决于结构设计。”中国建筑材料科学研究院副院长隋同波介绍,无论是木结构、砖混结构、钢筋混凝土结构或钢结构,只要严格按照要求进行规划、设计、选材、施工和维护,都有很高的安全性,但不同结构形式的建筑在抗震能力上仍有差别:
木结构,具有良好延性的木材作为主体结构材料,墙体和屋架体系一般是由结构木方、板材、保温棉填充而成,是目前国际上尤其是北美、新西兰以及日本等国家低层和多层住宅采用的主要结构形式。木结构建筑具有自身质量轻、强度高以及结构的柔韧性高等特性,表现出良好的安全性能。
砖混结构,主要建筑材料包括砖、砌块、水泥、砂石等,这些砌体材料均属脆性材料,抗折强度低。砖混结构一般以多层(24米以下,住宅10层以下)或者跨度不大的建筑为主。这种砌体结构的特点是具有良好的受压能力,但抵御剪切力的能力弱,易在灾害中引起的剪切力的作用下发生脆性破坏。按一定原则增加圈梁和承重柱的韧性,同时采用钢筋加固砌体墙体以及墙体与基层的连接,可以有效地提高结构的安全性能。
钢筋混凝土结构,是中国目前城市建筑的主导建筑形式。抗震设计对钢筋混凝土结构提出的是“高延性要求”,即要求结构在较大的屈服后塑性变形状态下仍保持其竖向荷载和抗水平力的能力,因此这是一种安全、持久的复合结构,主要应用于高层建筑(10层以上的居住建筑或高度超过24米的建筑。钢筋混凝土结构主要有框架结构、剪力墙结构及框剪混合结构。混凝土主要表现为脆性材料,其抗压强度远大于砌体结构材料,但抗拉强度低,且混凝土性能对用水量非常敏感,必须严格控制。在复合结构中混凝土主要承受压力载荷,钢筋承受压、拉等多种载荷。钢筋、混凝土二者互补受力,从而赋予建筑良好的刚度、强度以及延性,以抵御灾害产生的破坏力。
钢结构,是以钢材为主要结构材料。钢材的特点是强度高、重量轻,具有高的强度和良好的延性,同时由于钢材料的匀质性和强韧性,可有较大变形,能很好地承受动力荷载,具有很好的灾害防范能力。一般的超高层建筑(100米以上)或者跨度较大的建筑通常应用钢结构。目前,钢结构建筑代替钢筋混凝土结构已成为发达国家高层建筑的发展趋势,美国、西欧新建的工业与民用建筑也以钢结构为主。
“对建筑结构来说,良好的性能一定来自于相对简单的体型,简单而直接的传力体系以及灾害作用下结构的多道防线对安全起到关键作用。”隋同波表示,在考虑建筑稳固的同时,在设计中有必要增加结构防火等设计,防患于未然。
钢筋混凝土结构建筑
砖混结构建筑