论文部分内容阅读
摘要：地裂缝灾害是一种严重的地质灾害，所经之处会造成建筑物的破坏，给人们造成了巨大的损失，通过对建筑结构的受力及性能分析，本文就建筑对于地裂缝的合理的最小安全避让距离进行了一些探讨。
关键词：地裂缝；建筑结构；避让距离
中图分类号：TU3文献标识码： A
1 引言
我国10多个省、200多个市县[1]都存在地裂灾害，灾害严重的有西安，兖州，太原等。西安位于渭河盆地南部，地裂缝发育强烈、成因复杂。西安的地裂缝活动从1976年唐山大地震之后开始加剧，上个世纪80年代至90年代，是西安地裂缝活动最为严重的时期，西安的地裂灾害已经给城市的规划和建设带来了严重的困扰。地裂缝发育经过之处，地表破碎、建筑物开裂，许多建筑因为地裂活动丧失使用功能，只好拆除。地裂活动还使城市道路路基破坏、路面变形、地下水管错断。为防治地裂灾害、减少经济损失，人们对地裂缝进行了勘察、测绘，基本查明了西安地裂缝的分布现状及形成机制，确立了以避让为主的预防地裂缝破坏的思路。合理的避让距离可以很好地保证建筑物的安全，也可以合理地利用有效的土地资源。
2 地裂缝的成因
地裂缝分为构造地裂缝、非构造地裂缝和混合成因地裂缝3大类。地震裂缝、基底断裂活动裂缝属构造地裂缝，松散土体潜蚀裂缝、黄土湿陷裂缝、胀缩裂缝、地面沉陷裂缝、滑坡裂缝为非构造地裂缝，隐伏裂隙开启裂缝为混合成因地裂缝。
西安地裂缝的成因主要有以下几个： ①地裂活动与地震活动有关；② 西安地裂缝活动与局部地质与地貌特征有关；③ 西安地裂缝的活动与地面沉降有关；④ 西安地裂缝活动与现代生活和人类的工程活动有关，如过量汲取地下水。关于西安地裂缝的成因就有多种说法[2]，比较典型的有“水成说”、“构造说”和“多因说”。
3 地裂缝对建筑的影响
西安的地裂缝活动从1996年后趋于平缓，但这并不代表今后西安的地裂缝不再活跃。如果按照30年的短周期推算，建筑物在50年的建筑设计使用年限内有可能遭遇到1—2次的地裂缝活动，建筑物在100年的建筑設计使用年限内有可能遭遇到2次以上的地裂缝活动。
随着人们对地裂缝活动的研究，地裂活动与地震活动有着相互关系。全球自从1995年日本阪神地震以后，已经进入了一个新的地震活跃期，2000年以后全球强震频发[3]。
可以设想，今后在那些历史上曾经有过地裂活动并且位于地震活动区的地区，地下断层隐伏地裂缝的突然显现、或者新地裂缝的突然出现也完全是可能的。
结构的基础形式，延性、内力重分布等都是影响建筑物的重要因素。
地裂缝的蠕动会使其附近的土体和地面发生严重变形，地基的变形会使基础产生倾斜、甚至破坏。地裂缝活动的强弱、基础承载力及变形能力的好与差直接决定了基础是否破坏。
各式各样的基础形式中，刚性基础的抗压大，抗拉、抗弯、抗剪能力差；柔性基础的抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好，但自身抵抗地基形变能力差；条形基础、十字交梁基础和筏板基础与柱下独立基础、桩基础相比较，前者抵抗地基变形的能力强、自身易破坏、对上部结构影响小，后者的变形适应能力强、自身不易破坏、对上部结构的影响大。
构件延性是指构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。一般来说，延性结构有利于吸收和耗散地震能量，满足抗震设计方面的要求。在抗震设计中，应考虑和利用结构的变形能力(延性)以及耗散地震能量的能力。大量的研究成果表明，一个结构具有较大延性或较高耗能能力的话，即使承载力较低，也能够吸收较多能量，抗御较强地震而不会倒塌。延性差的结构、构件或截面，其后期变形能力小，在达到其最大承载力后会突然发生脆性破坏。
结构塑性内力重分布过程的长短，内力重分布是否显著，内力重分布是否完全实现，关键取决于塑性铰，取决于塑性铰处截面弯矩调整幅度和塑性铰的转动能力。同时，还要考虑结构在正常使用条件下不会出现塑性铰，结构混凝土裂缝宽度及变形不要超过限值，为此要限制弯矩调整幅度，提高塑性铰转动能力。结构的内力重分布能力越强，结构抵御局部超载、地基不均匀沉降的能力就越强。一般多高层房屋结构都是高次超静定结构，因此具有很强的内力重分布能力，
实际结构的内力重分布能力强弱还取决于结构的材料，混凝土结构的内力重分布能力比砌体结构好，钢结构的内力重分布能力又比混凝土结构好。
建筑的上部与基础为一个整体，上部结构所承受的荷载传到基础再传到地基，从而引起地基沉降。地基发生的不均匀沉降也会通过基础影响上部结构，使建筑物产生倾斜甚至破坏。所以建筑物的上部结构与基础的相互关系也是影响建筑物安全的一个重要因素。
《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》[4]DBJ61—6—2006 规定了西安地裂缝场地建筑物规划设计时基础外延至地裂缝的最小避让距离。为了节约土地资源，最小避让距离还有推进的可能性。
4 结语
(1)深入研究地裂缝的成因及地裂缝活动规律，预测地裂缝发生的时间和地点，避免人员财产的损失。
(2)对地裂缝带进行进一步的观测和研究，更好地了解地裂缝变形带宽度的变化范围、变形带内地面不均匀沉降的变化规律。
(3)通过试验和模拟对多种建筑物形式在地裂缝影响区内的安全性能进行研究。
(4)对不同的基础形式的建筑物在地裂缝影响区内的安全性能进行研究。
只有通过以上研究工作，才有可能真正得到各类建筑对于地裂缝的合理的最小安全避让距离。
参考文献：
[1] 燕建龙，文君，盛云鸥等.浅谈西安地裂缝对建筑物的危害及防治对策. 岩土工程界，2006.
[2] 彭建兵,范文,李喜安等.汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J].工程地质学报,2007,15(4):433-440. PENG JIAN-bing, FAN WEN, LI XI-an. Some Key Questions in The Formation of Ground Fissures in THE FEN-WEI BASIN [J]. Journal of Engineering Geology, 2007,15(04): 434-440.
[3] 傅光耀.黃土地裂场地桥梁结构地震反应分析[D].西安:长安大学,2007. FU GUANG-yao. Analysis on Earthquake Response of Bridge Structures for Ground Fissure[D]. Chang’an University, Xi’an,China
[4] 陕西省建设厅.西安地裂缝场地勘察与工程设计规程.DBJ61—6—2006.
关键词：地裂缝；建筑结构；避让距离
中图分类号：TU3文献标识码： A
1 引言
我国10多个省、200多个市县[1]都存在地裂灾害，灾害严重的有西安，兖州，太原等。西安位于渭河盆地南部，地裂缝发育强烈、成因复杂。西安的地裂缝活动从1976年唐山大地震之后开始加剧，上个世纪80年代至90年代，是西安地裂缝活动最为严重的时期，西安的地裂灾害已经给城市的规划和建设带来了严重的困扰。地裂缝发育经过之处，地表破碎、建筑物开裂，许多建筑因为地裂活动丧失使用功能，只好拆除。地裂活动还使城市道路路基破坏、路面变形、地下水管错断。为防治地裂灾害、减少经济损失，人们对地裂缝进行了勘察、测绘，基本查明了西安地裂缝的分布现状及形成机制，确立了以避让为主的预防地裂缝破坏的思路。合理的避让距离可以很好地保证建筑物的安全，也可以合理地利用有效的土地资源。
2 地裂缝的成因
地裂缝分为构造地裂缝、非构造地裂缝和混合成因地裂缝3大类。地震裂缝、基底断裂活动裂缝属构造地裂缝，松散土体潜蚀裂缝、黄土湿陷裂缝、胀缩裂缝、地面沉陷裂缝、滑坡裂缝为非构造地裂缝，隐伏裂隙开启裂缝为混合成因地裂缝。
西安地裂缝的成因主要有以下几个： ①地裂活动与地震活动有关；② 西安地裂缝活动与局部地质与地貌特征有关；③ 西安地裂缝的活动与地面沉降有关；④ 西安地裂缝活动与现代生活和人类的工程活动有关，如过量汲取地下水。关于西安地裂缝的成因就有多种说法[2]，比较典型的有“水成说”、“构造说”和“多因说”。
3 地裂缝对建筑的影响
西安的地裂缝活动从1996年后趋于平缓，但这并不代表今后西安的地裂缝不再活跃。如果按照30年的短周期推算，建筑物在50年的建筑设计使用年限内有可能遭遇到1—2次的地裂缝活动，建筑物在100年的建筑設计使用年限内有可能遭遇到2次以上的地裂缝活动。
随着人们对地裂缝活动的研究，地裂活动与地震活动有着相互关系。全球自从1995年日本阪神地震以后，已经进入了一个新的地震活跃期，2000年以后全球强震频发[3]。
可以设想，今后在那些历史上曾经有过地裂活动并且位于地震活动区的地区，地下断层隐伏地裂缝的突然显现、或者新地裂缝的突然出现也完全是可能的。
结构的基础形式，延性、内力重分布等都是影响建筑物的重要因素。
地裂缝的蠕动会使其附近的土体和地面发生严重变形，地基的变形会使基础产生倾斜、甚至破坏。地裂缝活动的强弱、基础承载力及变形能力的好与差直接决定了基础是否破坏。
各式各样的基础形式中，刚性基础的抗压大，抗拉、抗弯、抗剪能力差；柔性基础的抗拉、抗压、抗弯、抗剪均较好，但自身抵抗地基形变能力差；条形基础、十字交梁基础和筏板基础与柱下独立基础、桩基础相比较，前者抵抗地基变形的能力强、自身易破坏、对上部结构影响小，后者的变形适应能力强、自身不易破坏、对上部结构的影响大。
构件延性是指构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。一般来说，延性结构有利于吸收和耗散地震能量，满足抗震设计方面的要求。在抗震设计中，应考虑和利用结构的变形能力(延性)以及耗散地震能量的能力。大量的研究成果表明，一个结构具有较大延性或较高耗能能力的话，即使承载力较低，也能够吸收较多能量，抗御较强地震而不会倒塌。延性差的结构、构件或截面，其后期变形能力小，在达到其最大承载力后会突然发生脆性破坏。
结构塑性内力重分布过程的长短，内力重分布是否显著，内力重分布是否完全实现，关键取决于塑性铰，取决于塑性铰处截面弯矩调整幅度和塑性铰的转动能力。同时，还要考虑结构在正常使用条件下不会出现塑性铰，结构混凝土裂缝宽度及变形不要超过限值，为此要限制弯矩调整幅度，提高塑性铰转动能力。结构的内力重分布能力越强，结构抵御局部超载、地基不均匀沉降的能力就越强。一般多高层房屋结构都是高次超静定结构，因此具有很强的内力重分布能力，
实际结构的内力重分布能力强弱还取决于结构的材料，混凝土结构的内力重分布能力比砌体结构好，钢结构的内力重分布能力又比混凝土结构好。
建筑的上部与基础为一个整体，上部结构所承受的荷载传到基础再传到地基，从而引起地基沉降。地基发生的不均匀沉降也会通过基础影响上部结构，使建筑物产生倾斜甚至破坏。所以建筑物的上部结构与基础的相互关系也是影响建筑物安全的一个重要因素。
《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程》[4]DBJ61—6—2006 规定了西安地裂缝场地建筑物规划设计时基础外延至地裂缝的最小避让距离。为了节约土地资源，最小避让距离还有推进的可能性。
4 结语
(1)深入研究地裂缝的成因及地裂缝活动规律，预测地裂缝发生的时间和地点，避免人员财产的损失。
(2)对地裂缝带进行进一步的观测和研究，更好地了解地裂缝变形带宽度的变化范围、变形带内地面不均匀沉降的变化规律。
(3)通过试验和模拟对多种建筑物形式在地裂缝影响区内的安全性能进行研究。
(4)对不同的基础形式的建筑物在地裂缝影响区内的安全性能进行研究。
只有通过以上研究工作，才有可能真正得到各类建筑对于地裂缝的合理的最小安全避让距离。
参考文献：
[1] 燕建龙，文君，盛云鸥等.浅谈西安地裂缝对建筑物的危害及防治对策. 岩土工程界，2006.
[2] 彭建兵,范文,李喜安等.汾渭盆地地裂缝成因研究中的若干关键问题[J].工程地质学报,2007,15(4):433-440. PENG JIAN-bing, FAN WEN, LI XI-an. Some Key Questions in The Formation of Ground Fissures in THE FEN-WEI BASIN [J]. Journal of Engineering Geology, 2007,15(04): 434-440.
[3] 傅光耀.黃土地裂场地桥梁结构地震反应分析[D].西安:长安大学,2007. FU GUANG-yao. Analysis on Earthquake Response of Bridge Structures for Ground Fissure[D]. Chang’an University, Xi’an,China
[4] 陕西省建设厅.西安地裂缝场地勘察与工程设计规程.DBJ61—6—2006.