建筑生与灭：建筑物为何倒下去

作者：(美)马特斯·李维 (意大利)马里奥·萨瓦多里 译者：顾天明 吴省斯

马特斯·李维，资深建筑工程师，从事了长达50年的建筑设计工作，曾获得多项荣誉，包括美国建筑师协会荣誉奖。

马里奥·萨瓦多里，出生于意大利，20世纪30年代毕业于罗马大学，获土木工程和数学博士学位。

译序

序

致谢

导言

1.结构首度失败的案例

2.34街奇景

3.万神殿会永远屹立不摇吗？

4.由于缺少赘余力

5.砰然巨响

6.天摇地动的一日

7.奔驰的马驹

8.金属疲劳

9.通往永恒之路

10.大地之母脆弱的一面

11.哭泣之谷

12.纸牌之屋

13.结构皮肤病学

14.老死

15.美国史上最严重的建筑物灾难

16.政策性破坏

17.法律的结构

18.自天而降的恐怖

19.结论：我们能否防患于未然

附录

附录A 荷载

附录B 应力与应变

附录C 结构材料

附录D 结构体系2100433B

第1版 (2007年4月1日)

条形码: 9787561822357

尺寸: 22.6 x 16.8 x 2.4 cm

重量: 481 g

本书最新版本还增加了阐述由于恐怖主义造成建筑物倒塌等新威胁的内容。

作者以生动亲切、通俗易懂的语言介绍了从古至今建筑与结构上的灾难史，帮助读者掌握建筑结构知识，引领读者进行一番有趣且前所未有的建筑导览。使读者能够清楚巨大的建筑物为什么能够站立，而为什么在某些偶然的情况下倒塌了。通过本书的发现之旅，了解建筑物结构的构成模式之后，你就会知道建筑物就像在善尽社会责任一般，总是尽力地不让自己倒下来。

(一)基础

基础是建筑物的组成部分，是建筑物地面以下的承重构件，它支撑着其上部建筑物的全部荷载，并将这些荷载及基础自重传给下面的地基。基础必须坚固、稳定而可靠。

(二)地基

地基不是建筑物的组成部分，是承受由基础传下来的荷载的土体或岩体，建筑物必须建造在坚实可靠的地基上。为保证地基的坚固、稳定和防止发生加速沉降或不均匀沉降，地基应满足以下要求：有足够的承载力，有均匀的压缩量，以保证有均匀的下沉；有防止产生滑坡、倾斜方面的能力。

(三)墙体

墙体和柱均是竖向承重构件，它支撑着屋顶、楼板等，并将这些荷载及自重传给基础。墙的作用有：承重作用、维护作用、分隔作用、装饰作用。对墙体的要求为：有足够的强度和稳定性；满足热工方面(保温，隔热，防止产生凝结水)的性能；具有一定的隔声性能；具有一定的防火性能。墙体根据不同的分类有不同的名称，主要有下面几种分类。1.按在建筑物中所处的位置分为外墙和内墙。外墙：外墙位于建筑物四周，是建筑物的维护构件，起着挡风、遮雨、保温、隔热、隔声等作用。内墙：内墙位于建筑物内部，主要起分隔内部空间的作用，也可起到一定的隔声、防火等作用。2.按在建筑物中的方向分为纵墙和横墙。纵墙：是指沿建筑物长轴方向布置的墙。横墙：是指沿建筑物短轴方向布置的墙，其中的外横墙通常称为山墙。3.按受力情况分为承重墙和非承重墙。承重墙：是指直接承受梁、楼板、屋顶等传下来的荷载的墙。非承重墙：是指不承受外来荷载的墙。在非承重墙中，仅承受自身重量并将其传给基础的墙，称为承自重墙；仅起到分隔空间作用，自身重量由楼板或梁来承担的墙，称为隔墙；在框架结构中，墙体不承受外来荷载，其中填充柱之间的墙，称为填充墙；悬挂在建筑物外部以装饰作用为主的轻质墙板组成的墙，称为幕墙。4.按使用的材料分为砖墙、石块墙、小型砌块墙、钢筋混凝土墙。5.按构造分为实体墙、空心墙、复合墙。实体墙：是用黏土砖和其他实心砌块砌筑而成的墙。空心墙：是墙体内部中有空腔的墙，这些空腔可以通过砌块方式形成，也可以用本身带孔的材料组合而成，如空心砌块等。复合墙：是指用两种以上材料组合而成的墙，如加气混凝土复合板材墙。

(四)柱

柱是建筑物中直立的起支持作用的构件，它承担、传递梁和板两种构件传来的荷载。

(五)地面

地面是指建筑物底层的地坪，主要作用是承受人、家具等荷载，并将这些荷载均匀地传给地基，常见的由面层、垫层和基层组成。地面的名称通常以面层材料而命名。

(六)楼板

楼板是分隔建筑物上下层空间的水平承重构件，主要作用是承受人、家具等荷载，并将这些荷载及自重传给承重墙或梁、柱、基础。基本构造是面层、结构层和顶棚。

(七)梁

梁是跨过空间的横向构件，主要起结构水平承重作用，承担其上的板传来的荷载，再传到支撑它的柱或墙体上，但圈梁主要是为了提高建筑物整体构件的稳定性，而环绕整个建筑物墙体所设置的梁。

(八)屋顶

屋顶是建筑物顶部起到覆盖作用的维护构件，由屋顶、承重结构层、保温隔热层和顶棚组成。

(九)电梯

1.电梯的类型按使用性质，可分为客梯、货梯、消防电梯和观光电梯等。按行驶速度可分为高速电梯、中速电梯、低速电梯。消防电梯的常用速度大于2.5m/s，中速电梯的速度为1.5～2.5m/s，低速电梯的速度在1.5m/s。 2100433B

我国是一个地震灾害严重的国家。在地震灾害中，建筑物的破坏是非常普遍的，而建筑物的破坏与倒塌会造成大量人员伤亡和财产损失。据统计，地震中95%的人员伤亡均因建筑物破坏所致。因此，要防御和减轻地震灾害损失，最根本的办法是要对地震区的建设工程采取切实有效的防震措施。为使建筑物具有一定的抗震能力，就必须在设计、施工中按抗震设防要求和抗震设计规范进行抗震设防，以提高抗震能力，这是营建安居工程、保证建设工程安全的长远大计。

《中华人民共和国防震减灾法》第十七条规定：新建、改建、扩建各类建设工程，应按国家有关规定达到抗震设防要求。抗震设防是震害预防中的一项工程性预防措施，主要是指对各类建设工程必须按抗震设防要求、抗震设计和施工规范进行抗震设计、施工；对已建成的建筑物、构筑物，未采取抗震设防措施的，应采取必要的加固措施。为此，在实际工作中应根据不同类别的建设工程采取不同的抗震设防措施，保证达到抗震设防要求。

(1)对一般工业与民用建设工程，必须按国家颁布的《中国地震动参数区划图》规定的抗震设防要求，进行抗震设防。

(2)地震重点监视防御区制定国土利用和城市建设规划、建设重大工程和因地震可能产生严重次生灾害的工程时，必须开展工程场地地震安全性评价工作。经地震行政主管部门审定评价结果以确定抗震设防要求，设计、施工、监理单位据此进行抗震设计、施工、监理。

(3)对已建成的重大工程、可能发生严重次生灾害或有重大文物价值的工程，以及地震重点监视防御区内各类建筑物、构筑物，未按设防要求采取抗震措施的，应进行抗震性能鉴定，并采取必要的抗震加固措施，以达到抗震设防要求。

通常情况下，建设工程从选址到使用寿期内的抗震设防可分为三个阶段：抗震设计、施工建造与合理的维修。其中，抗震设计是至关重要的环节。抗震设计要遵从相关的设防标准和要求。它包括抗震设防目标、工程设防类别、设防地震水准和场地选择等内容。

设防目标指工程结构通过抗震设计所要达到的宏观防震目标。设防目标同设计方法有关。对于建构筑物来说是三级设防，其目标可简述为“小震不坏、中震可修、大震不倒”，即建筑在遭受低于本地区设防烈度的小震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；在遭受相当于本地区设防烈度的中震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；在遭受高于本地区设防烈度的大震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

设防类别指根据工程结构遭遇地震破坏后可能产生的经济损失和社会影响程度，以及在抗震救灾中的作用，对其所做的抗震重要性类别划分。建筑按其使用功能的重要性分为四类，甲类建筑属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑属于重要性一般的建筑，丁类建筑属于抗震次要的建筑。

场地选择指在地震区选择建设场地时，宜选择有利地段，避开不利地段，当无法避开时应采取适当的抗震措施。这是经济合理的抗震设防前提，往往比其他抗震措施的作用还大。因为，地震对建设工程的破坏；除地震动引起工程结构的破坏外，还有场地条件的因素，诸如地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷，滑坡和粉、砂土液化等。对有利，不利和危险地段的划分，应按地震活动性、构造活动性，边坡稳定性和场地地基条件等进行综合评定。

设防地震水准指针对不同重要性类别的工程，采用特定安全水准的地震作用强度为设防依据。这个特定安全水准的地震作用强度，常以一定概率水平下的地震烈度或地震动参数来表达。在现行的多种抗震设计规范中称为“设防烈度”，或“设计基本地震加速度值”。抗震设防标准受到科学认识、技术水平和国家抗震设防政策等方面的制约。我国的经济能力仍有限，国家的抗震防灾政策决定了抗震设防标准不宜过高。随着科学技术的进步和国民经济的发展，以及人们防灾意识的加强，抗震设防标准也在逐渐提高。我国地震主管部门先后编制了三次地震烈度区划图，为一般建设工程提供了科学合理的抗震设防要求。以量大面广的一般工业与民用建筑为例， 1979年和1990年版的设防地震为地震基本烈度，比之前的设防地震水准要提高1度左右。2001年颁布实施的中国地震动参数区划图，设防地震为地震动加速度峰值和反应谱特征周期，现行的地震区划图既考虑了抗震设防政策的连续性，总体的设防水平又有所提高。

抗震设计规范是在总结已有震害调查、工程实践经验和科研成果的基础上，结合设防政策与工程特点制定的技术法规。我国现行的《建筑抗震设计规范》对抗震设防标准中的四个重要组成部分都有明确的规定。其中，设防地震水准是抗震设计中采取抗震措施和进行抗震验算的必要依据，设防地震的作用可以概括为以下三方面：

1.场地选择 以地震基本烈度或地震加速度值表示的设防地震，在建设工程场地选择阶段就起作用。如有关抗震设计规范就规定场地应选择在基本烈度较低和对抗震有利的地段，把基本烈度作为划分抗震有利、不利和危险地段的标志之一。大量的地震灾害实例表明：活动断层带上的建筑物遭到十分严重的破坏，而离开断层带的建筑物则震害明显减轻。所以，建筑物应考虑避开发震断层一定的安全范围，以有效减轻地震灾害。在强震的极震区和高烈度区，地表在强烈的地震动作用下会产生剧烈变形，如地震鼓包、地裂缝等，以及饱和砂土液化和软土震陷等灾害；山坡河谷地带则容易发生山体滑坡、危岩崩塌和泥石流等地质灾害。建设场地应该避开危险地段，对不利地段采取抗震措施，宜选择有利地段。

2.抗震措施 大多数建设工程的抗震措施是按地震基本烈度采取措施，重要的工程按基本烈度加1度，少数次要的工程可按基本烈度减1度采取措施。《建筑抗震设防分类标准》中规定，“甲类建筑，应按提高设防烈度1度设计(包括地震作用和抗震措施)”，即甲类建筑应按基本烈度加1度采取抗震措施。对于核电厂中的重要工程设施，规定其抗震构造措施应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》对Ⅸ度抗震设防时的有关要求。

3.抗震验算 对于大多数建设工程来说，用于抗震验算或模型实验分析的地震作用，可以按场地的基本烈度(设防烈度或设计基本地震加速度值)从规范中选用相应的地震系数和反应谱曲线等。但对于甲类建构筑物，特别重要或次生灾害严重的水运工程等，则需要开展专门的场地地震安全性评价和研究，确定其设防地震相应的地震作用参数。至于核电厂或重要的核工程中的极限安全地震，则必须开展专门的研究，明确规定其设防地震的概率水准，以及安全运行和安全停堆的地震动加速度峰值。 2100433B