世界上每年发生地震达一百万次以上，但大多数比较轻微，人们不易察觉。虽然地震在任何地方都可能发生，但有些地方发生强烈地震的可能性特别大。世界上每年都有很多人死于地震，其中相当多的人是因为建筑物的毁坏而丧生的。然而近年来北美死于地震的人数相对较少，这应当归功于北美的建筑实践，其中包括在房屋中广泛采用木框架结构。

1964年发生在美国阿拉斯加州威廉王子湾(Prince William Sound) 的大地震，是北美有史以来最强烈的地震之一。尽管震级极高，死亡人数相对较较少，只有131人丧生于这次里氏8.4级的地震，并且其中的122人是死于地震引起的海啸。而相比之下，1999年发生在土耳其的里氏7.4级的地震却夺去了15,000人的生命。

阿拉斯加大学地球物理研究所对1964年地震中的地死亡率有如下的解释：

“该次地震中有131人死亡，其中在阿拉斯加州有115人，在俄勒冈州和加州有16人死亡。强震所造成的低死亡率主要是因为当地人口密度地，地震发生的时间较好（当天是假日），以及多数房屋所使用的建筑材料是木材。”

在美国加州，公立学校的建筑总面积超过4亿平方英尺，其中80%　为木框架建筑。在1994年北岭（Northridge）地震中校园建筑遭毁怀的情况可概述如下：    

“考虑到受地震影响的学校数量之多，可以合理的认为这些设施的绝大多分在地震中保存良好。那些造成学校关闭的地震破坏绝大部分为非结构性损坏，或即使是结构性损坏仍可修复，并不构成生命威胁。如此良好的抗震性能其实是在人们的意料之中的，因为很多校舍都是低层木框架结构。无论建造的年代远近，这种结构都具有很好的抗震性能。”

加州政府服务部于2002年完成了对校舍的法定清点和抗震评估。建于1933年至1979年7月1日间的钢材、混凝土、配筋砌体或混合材料结构校舍被要求进行评估，而年代更久的木结构建筑则因“一贯出众的抗震性能”可免于评估。

以上对木框架建筑良好抗震性能的认可，是建立在对木结构建筑体系特性的一系列研究及证明之上的。

1. 典型的木框架房屋有面板和饰面装钉在大量的搁栅、墙骨柱之上。从而为地震力提供了附加的转力路径。这类房屋具有无数的小连接点，而非少数的几个关键的连接点。因此，一旦连接点超载，其超载部分可由相邻的连接点分担。

2. 木材具有较高的强度重量比，因而木结构一般比其它类型的结构重量轻。重量轻在地震中是一大优势。

3. 木框架体系采用钉接节点，因而使结构体系有很好的柔性，因此能够在地震中吸收和耗散能量。

4. 经工程设计建造的木框架建筑，其结构用面板（胶合板或定向刨花板）与墙骨柱、从而组成有效的抗侧向力的建筑组件。

这份房屋性能报告的目的在于提高人们对地震本身以及地木框架结构影响的认识。除个别情况之外，成千上万栋木框架房屋在强烈的地震中保护了居住者。传统的北美木框架住宅具备抗震的一些基本要素，而且木框架建筑本身也在不断演变。新型的木基建筑材料的引入、科研所带来的更好的细部设计、以及从过去地震中吸取的经验训为未来建造更优质的房屋提供了保证。

地震对木结构的影响 -- 地震时会发生什么

绝大多数地震都发生在构成地壳的各大板块之间的衔接地带。这些板块不断也移动，从而产生应力和变形。当应力大于地壳的强度时，就会产生突然的滑动，释放出能量，并在地表形成地震波。释放能量之处被称为“震源”，而震源正上方的地表点被称为“震中”。

震中所释放出的能量大小，通常用里氏震级（M）来衡量。4级的地震在震中附近能够明显地感觉到；5级、6级地震是中等强度地震，可能造成相当大的破坏；而7级、8级地震则通常对房屋和其它建筑物造成大面积的破坏，还可能引发山体滑坡及永久性的地面位移。

如果房屋恰好坐落在断层之上，就可能因地基破坏而造成毁坏。不稳定的山坡以及松软的沉积能导致基础破坏、房屋受损乃至倒塌。然而大部分房屋损坏，是由于震动发出的地震波所带来的地面运动而造成的。

地震运动达到一定程度就会撼动房屋。地震使基础运动，而惯性力却试图使房屋的上层保持原位。如果地面的移动非常缓慢，则建筑物能很容易随地面的运动而运动，然而，地震中伴随着急剧加快的地面运动。地震所产生的地震力大小区取决于建筑物的重量以及地面加速度。物体的重量愈大，从而产生的地震力也较大。同样，地面加速度愈高，对结构产生的应力也愈大。地震对每栋建筑的影响，因地面运动特征以及建筑结构特征不同而各不相同。

地震所造成的地面运动取决于多种因素：

-房屋距震中的距离，

-地震的强度，

-震源的深浅程度，

-场地土壤条件。

房屋对地震的响应取决于建筑物的大小及其刚度特征。具有很高地面峰值加速度的地震对木框架房屋构成最大的挑战。测量所得的地面加速度值一般以重力加速度（g=10m/s2）为单位来表示，震中的加速度最大。虽然人们常用里氏震级来描述地震的强度，但是某一给定区域的地面峰值加速度，却能更清楚地表明地震可能对木框架房屋造成的破坏。
木框架建筑对地震的反应

在北美，大多数建筑规范认可两类房屋设计和施工：1）经工程设计和建造的房屋，以及2）按照传统规则设计和建造的房屋

经工程设计的建筑，由工程师对整个结构体系进行设计，以便使建筑物能够抵御预计的外加荷载。传统建筑则是根据一套从传统建房经验中总结出来的规则来建造的，这些规则在不断的更新，以反映最新的科研成果和以往房屋的性能表现。建筑规范将传统建筑限于居住人数有限的小型房屋，而大型住宅及商业建筑则必须是经工程设计而建造的。

地震造成的地面运动将建筑物产生的侧向惯性力集中作用于建筑物中质量最大的部分，如屋盖和各层楼盖。屋盖和楼盖的侧向力应由墙体承受，且房屋的整个结构应适当的连接在基础之上。木框架建筑的以下各部分对于其抗震能力至为关键：

-与基础的锚固，

-墙体的强度及延性，

-水平楼盖、屋盖和天花板的强度及连续性，

-所有木框架构件的相互连接。

传统建筑一般对屋盖、墙体及楼盖的建造以及这些部分之间的连接做出了最低规定。为满足有关面板长度和覆板墙类型的最低规定，房屋的带撑墙之间的距离应满足一定的规则。对于地脚螺栓也有特别规定，以便将房体结构适当的连接在基础之上。

建筑物的建造标准通常都超过建筑规范中给定的最低要求。例如，墙体的面板通常都比所规定的最小厚度要厚，而且一般房屋内的带撑墙数量也超过对带撑墙的最低规定。

在工程设计时，要确定侧向传力路径，对传力路径上的每个构件都要进行设计及细部处理，一是以房屋能够承受预计的地震力。屋盖和楼盖应设计成剪刀墙。这些剪刀墙和楼（屋）盖横隔的设计要保证做到：

-结构性面板（定向刨花板或胶合板）具有足够的厚度，以抵抗预计的外力，

-具有足够的钉子，以便将面板承受的剪力转移到屋盖、楼盖或墙体的框架上，

-如有必要，在楼（屋）盖横隔和剪力墙的结构性面板边缘加上边挡，

-楼（屋）盖横隔及剪力墙周边的框架构件要足够坚固，并妥善接合，以抵抗预计的拉力和压力。

工程设计还要求传力路径上的所有构件之间要适当连接。因此，通常要求使用钉子或特殊连接锚板连接楼（屋）盖横隔和剪力墙，并用特殊系紧连接件将剪力墙角系紧、用附加锚栓将剪力墙连在基础之上。

虽然木框架房屋所具有的一些特性可以提高其在地震中的抗震性能，然而要想确保木框架房屋在地震中的安全性，仍应做到优质施工。以下是木框架建筑的一些特性：

强度和刚度:

地震产生的侧向力会使建筑物扭曲，使墙体变形（不再方正）。带撑墙或剪力墙在地震时提供关键的抗变性能力。用胶合板或定向刨花板为面板的墙体，在地震时具有极为有效的抗变力。在可能发生强震的地带，可使用较厚的结构面板，较多或较大的钉子，以增强墙体的刚度和抗变形能力。此外，研究和经验还表明，一些“非结构”构件也有助于增强建筑物的侧向抗力。例如，内墙饰面、隔墙以及多种外墙覆层，都有助于增强建筑物的侧向抗力。

延性:

砌体和混凝土等建筑材料需要经过严格的设计及细部处理，才能保证较好的抗震性能。与这些材料相比，木结构体系得天独厚， 具有较好的延性。延性是指建筑结构可屈伸、变形而不倒塌的能力。在经受地震这种突然荷载时，房屋具备一定的柔性是最为理想的，因为柔性可以允许房屋耗散部分能力。众多钉节点使木框架房屋具有十分有效的延性。

重量:

木框架建筑的重量较轻。使用绝热混凝土模板建造的混凝土墙差不多比一般木框架墙重七倍。由于地震力与结构的重量成正比，精心设计和施工的轻质木框架房屋便可在地震中有上佳表现。

冗余性:

传力路径众多的房屋一般被认为在结构上具有冗余性。它们在地震中可以提供额外的安全性。由沉重的框架支撑的建筑结构依靠较少的结构构件和连接。于是，设计或施工中的任何缺陷都可能导致相邻的传力路径超载。而典型的木框架建筑是由数以百计的结构构件和数以千计的钉节点连接构成的。这意味着，如果某一个传力路径受到破坏，它所承担的荷载可由邻近的构件或节点予以承担。

连接性:

覆有木基面板的墙体除了能抵抗地震力外，房屋的设计与施工还应能防止房体的滑动倾覆。无论是哪一种情况，都应将房屋适当地连接在基础之上。墙体、楼盖和屋盖框架的互相连接，使得房屋成为一个坚固的结构单元，这对于房屋在地震中保持完整是十分重要的。

木框架房屋在以往地震中的表现

北美住宅及其它建筑的抗震设计主要为了将人员伤亡降至最低程度，而木框架建筑一般能出色地满足上述要求。在加拿大，抗震设计的目标是防止房屋严重受损及人员死亡。加拿大国家建筑规范结构设计条文说明指出：

“按照这些规定（1995年加拿大国家建筑规范）涉及的建筑结构，应能抵御中等强度的地震不出现严重损坏，并能经受强烈地震而不倒塌。”

调查表明，木框架建筑在地震中造成的人员死亡极低（表1）。所调查地区中的大多数房屋都是按传统方法建造，而不是由工程师特别设计的。

在强烈地震中，绝大多数木框架房屋完好无损，有些不同程度的表面和结构损伤。有几栋本来就有明显结构缺陷的木框架房屋倒塌了。下一节将会对这些缺陷做一概述。

加州近年发生的三次大地震，为深入观察北美风格的木框架建筑在地震中的表现提供了机会。

1971年加州圣费尔南多地震(San Fernando Earthquake)

该次地震发生在洛杉矶北郊，大量的独户住宅以及医院和商业建筑受到影响。用无筋砌体与钢筋混土建造的医院和办公楼有的倒塌，有的受损程度严重而只能拆除。