به زبان ساده ساختمان ضد زلزله ساختمانی است که بتواند در برابر نیروی جانبی زلزله مقاومت نماید و متناسب با کاربری و عملکردی که ساختمان دارد فرو نریزد. با اینکه این موضوع، ساده بنظر می رسد اما با توجه به نوع ساختمان از لحاظ حجم و ارتفاع و نیز تقاضایی که از ساختمان به هنگام وقوع زلزله در خواست می‌شود موضوع کمی پیچیده خواهد شد.‌

دو عامل مهم برای مقاومت در برابر زلزله

در اینجا به دو عامل مهم سبکی و انعطاف‌پذیری خواهیم پرداخت:

1.    سبک بودن ساختمان

بعنوان یک توصیه آسان، اعلام می گردد که ساختمان هرچه سبک‌تر باشد، بیشتر ضد زلزله است. بنابراین هر چقدر ساختمان ساخته‌شده سبک باشد، می توان بدون هرگونه بررسی اعلام کرد که مقاومت این ساختمان بیشتر از دیگر ساختمان‌ها در برابر زلزله است. 
ژاپنی ها بخاطر همین موضوع و رعایت این اصل به سمت ساخت خانه های بسیار سبک روی آورده اند و اکثر ساختمان‌های ساخته شده در کشور ژاپن سبک می باشد. در همین راستا، یک مثال در ارتباط با اثر کم یا عدم تاثیر نیروی زلزله بر ساختمان‌های سبک خواهیم زد.
فرض کنید که یک کارتن مقوایی را بدون اینکه چیزی داخلش باشد را در صحرا یا بیابان روی زمین قرار می دهیم. حال فرض بگیرید که زلزله ای با قدرت ۷ ریشتر رخ دهد، به نظرتان چه اتفاقی برای کارتن قرار گرفته روی زمین خواهد افتاد؟
در پاسخ باید بگوییم: «عملاً هیچی!». این موضوع دقیقا بخاطر سبکی جسمی است که ما انتخاب کردیم. بنابراین باید در نظر داشته باشید، سبکی ساختمان ساخته‌شده، در پایداری آن در برابر زلزله بسیار تاثیرگذار است. 

2.    انعطاف‌پذیری ساختمان

عامل دوم انعطاف پذیر بودن ساختمان در محل اتصال به زمین است. ساختمان هایی که با روش خاصی بصورت منعطف روی زمین یا فونداسیون ساخته می شوند، از زلزله در امان خواهند بود. برای این موضوع یک مثال ساده می زنیم. 
باز هم تصور کنید در همان بیابان و صحرا قرار داریم و یک اتوبوس را در مکان مورد نظر مستقر می کنیم. حال تصور کنید زلزله ای ۷ ریشتری رخ دهد. فکر می کنید چه اتفاقی برای اتوبوس رخ خواهد داد؟ هیچی! نهایتا اتوبوس قدری تکان خورده و به چپ و راست متمایل می گردد و بعد از مدتی ساکن می شود. چرا اتوبوس آسیب نمی بیند و خرد یا منهدم نمی شود؟
دلیل آن عدم اتصال کامل آن به زمین و انعطاف پذیر بودن محل اتصال آن به زمین است. این نقش به عهده‌ی چرخ‌ها و کمک فنرهای آن می‌باشد. اگر به همین سادگی ما مکانیزمی مانند چرخ‌های لاستیکی و کمک فنر بر زیر ساختمان‌ قرار دهیم، ساختمان مورد نظر ضد زلزله خواهد شد.

مقاله‌ی پیشنهادی: مقاوم سازی ساختمان بتنی با ژاکت بتنی

اصول طراحی و ساخت ساختمان ضد زلزله

اما طراحی و ساخت یک ساختمان ضد زلزله به این سادگی که بیان شد نیست و دشواری ها و معضلات بسیاری را در بردارد. اولا سبک سازی ساختمان حدی دارد و نمی توان مثلاً آنرا مانند یک کارتن مقوایی بسیار سبک ساخت. چون ما برای تحمل وزن اسباب و اثاثیه و افرادی که در ساختمان تردد می کنند نیاز به مقاوم‌سازی ساختمان، خصوصا سقف و کف داریم. همچنین درست است که هر چقدر ساختمان سبک باشد ضد زلزله خواهد بود ولی از طرفی سبکی بیش از حد ساختمان آنرا در برابر باد و طوفان ناپایدار کرده و با وزش بادی شدید ساختمان مورد نظر جابجا و واژگون می گردد. این مورد در خصوص ساختمان‌های سبک ژاپن باعث دردسر گردیده، هرچند که ژاپنی ها با ساخت ساختمان هایی بسیار سبک با زلزله مقابله کرده اند، اما متاسفانه زمانی که در ژاپن سونامی رخ داد، ساختمان‌های آن‌ها بدلیل سبکی بیش از اندازه تاب تحمل در برابر جریان آب را نداشت و در اثر هجوم آب به شهر باعث حرکت و تخریب ساختمان های آنها شد.
همچنین در خصوص انعطاف پذیر کردن پایه های ساختمان در محل قرار گیری روی زمین یا فونداسیون به آن سادگی که بیان شد نیست؛ چون اولا ساختمان بسیار سنگین‌تر از یک خودرو یا اتوبوس بوده و در ثانی اتاق خودرو ها را به نحوی طراحی می کنند که بدلیل نیاز به حرکت و تکان‌های شدیدی که به خودرو وارد می گردد دارای سیستم تعلیق مناسب برای حرکت باشد.
اگر بخواهیم این مکانیزم را برای یک ساختمان در نظر بگیریم با توجه به وزن بسیار زیاد ساختمان سیستم مورد نظر بسیار پیچیده، سنگین و پر هزینه خواهد بود.

توصیه‌های مهم در خصوص طراحی ساختمان ضدزلزله

با توجه به مطالب مطرح شده توصیه اول در خصوص طراحی و اجرای یک ساختمان ضد زلزله این است که اسکلت و سازه ساختمان فوق العاده قوی و محکم باشد ولی دیگر قسمت‌های ساختمان مانند دیوارها و کف ها و دیگر اجزای فرعی ساختمان فوق العاده سبک باشد. چنین ساختمانی بطور حتم، ضد زلزله بوده و بخاطر مقاومت بالای اسکلت آن و سبک بودن ساختمان در حالت کلی قادر به تحمل نیروی زلزله خواهد بود.

البته آیین نامه های معتبر دنیا در خصوص چگونگی طراحی و اجرای ساختمان های ضد زلزله یا مقاوم در برابر زلزله ضوابط و دستورالعمل های زیادی را در نظر گرفته اند. مهندسین طراح سازه و مجریان ساختمان با رعایت دستورالعمل های فوق قادر خواهند بود ساختمانهای مقاوم در برابر زلزله را اجرا نمایند. بنابراین ساختمانی ضد زلزله خواهد بود که اولا در طراحی آن کلیه ضوابط و مقررات و دستورالعمل های اعلام شده در آیین نامه های طراحی سازه رعایت گردد و در ثانی به هنگام اجرا کلیه مقررات خواسته شده به لحاظ کیفی و کمی رعایت گردیده تا سازه و اسکلت ساختمان مقاومت لازم را در برابر بارهای جانبی وارده مانند زلزله را تحمل نماید. 

در این راستا این نکته را یادآوری خواهیم کرد که هر چقدر اجزای سازه ای در کارخانه ساخته شود و میزان کمی از یک اسکلت در کارگاه اجرا گردد کیفیت ساخت اسکلت بالاتر خواهد رفت و می‌توان اطمینان داشت که سازه مورد نظر با کیفیت مناسب اجرا گردیده است. بالعکس هرچقدر درصد ساخت یک اسکلت در کارگاه بیشتر باشد و سهم کمتری از آن کارخانه ای باشد احتمال اینکه سازه مورد نظر از کیفیت بالایی برخوردار نباشد زیاد بوده و به چنین ساختمان هایی نمی توان براحتی اطمینان کرد. پس براحتی می توان نتیجه گرفت که ساختمان‌های با اسکلت فولادی بشرطی که اسکلت آن در کارخانه مونتاژ و جوشکاری گردیده باشد و فقط مراحل نصب آن در محل ساختمان صورت گیرد می تواند با کیفیت باشد. مخصوصا اگر اتصالات آنرا هم پیچ و مهره ای طراحی کرده باشند. در مقابل ساختمان‌های بتنی بدلیل اینکه قسمت اعظم فرآیند ساخت آن در کارگاه و توسط عوامل کارگاهی ساخته می شوند قابل اطمینان نبوده و به‌سختی می توان در مورد کیفیت اجرای آن نظر داد.

مقاله‌ی پیشنهادی: مقاوم سازی ساختمان‌های فولادی

7 شاخصه مهم در طراحی ساختمان ضد زلزله 

علاوه بر نوع اسکلت بکار رفته در ساختمان که فلزی یا بتنی است. پارامتر های دیگری در ساختمان وجود دارد که باعث می گردد ساختمان ضد زلزله باشد. یکی از این پارامترها قناس نبودن بنا می باشد. اصولاً ساختمان هایی که دارای ابعاد مربع یا مستطیل شکل باشند نسبت به ساختمان های مثلثی شکل یا ذوزنقه ای و ... مقاومت بیشتری در برابر زلزله خواهند داشت. همچنین ساختمان هایی که فاقد شکستگی های زیاد در پلان می باشند نیز دچار ضعف در برابر زلزله می باشند. نکته مهم دیگر در خصوص ارزیابی یک ملک جهت مقابله با نیروی زلزله محل استقرار ساختمان مورد نظر در منطقه می باشد و باید این موضوع را در نظر داشت که به اندازه کافی از گسل‌های مشهور شهر و آن‌هایی که دارای طول زیادی می باشند فاصله داشته باشند. چون همین پارامتر عامل مهمی جهت مقاوم بودن ساختمان در برابر زلزله می باشد. در ادامه 7 مورد از این نکات را به شما خواهیم گفت.

۱-طراحی سازه آن باید توسط مهندس باتجربه و با سابقه در زمینه طراحی سازه باشد. 
۲- در این راستا آزمایشات مکانیک خاک و ژئوتکنیک انجام گرفته از محل پروژه باید با دقت و با در نظر گرفتن ضوابط فنی جهت تعیین نوع خاک به لحاظ لرزه‌خیزی و نیز مقاومت مجاز فشاری خاک صورت گیرد. 
۳- بعد از تهیه نقشه های سازه چنانچه نوع اسکلت آن بتنی باشد و بدلیل انجام قسمت اعظم مراحل اجرای اسکلت در کارگاه، استفاده از عوامل اجرایی و پیمانکار اسکلت‌کار بتنی مجرب مهم می باشد. 
۴- از بتن بخش‌های مختلف اجزای سازه ای مانند فونداسیون، ستون‌ها، دیوارهای برشی و سقف‌ها بطور مرتب نمونه گیری انجام شود تا مقاومت فشاری بتن ریخته شده، کنترل گردد. 
۵- جهت خرید بتن با معتبر ترین تولید کننده بتن قرارداد بسته شود.
۶- در حین اجرای اسکلت بتنی از مهندس مجری مقیم در پروژه جهت کنترل کلیه آرماتوربندی و خاموت گذاری استفاده شود. 
۷- کیورینگ بتن اجرا شده یعنی مواظبت از بتن مانند جلوگیری از تابش نور شدید خورشید و یخ زدگی بتن و آبیاری سطح بتن از اهمیت بالایی برخوردار است.
با رعایت موارد گفته شده ساختمانی که ساخته می شود دارای کیفیت بالا به لحاظ طراحی و اجرا بوده و می تواند در برابر نیروهای جانبی از جمله زلزله مقاومت مناسبی از خود نشان دهد.

مقاومت ساختمان فلزی در برابر زلزله

حال چنانچه ساختمان مورد نظر دارای اسکلت فلزی باشد وضع به مراتب بهتر خواهد بود. چون همانطور که در بالا به آن اشاره شد بدلیل اینکه قسمت اعظم فرآیند تولید و ساخت سازه فولادی در کارخانه انجام می شود لذا دخالت دست و نیروی کارگری کمتر بوده و سازه با کیفیت بهتری ساخته می شود. موارد مورد اشاره از جمله پروفیل های فولادی مانند تیرآهن ها، ناودانی ها، نبشی ها و ورق‌های اتصال همگی در کارخانجات فولاد سازی تولید می‌گردند و استاندارد کامل را دارند. بنابراین یک المان سازه ای مانند تیر فولادی از ابتدا تا انتهای آن توسط کارخانه ساخته و تولید شده است و از این بابت جای نگرانی نمی باشد. فقط اگر در ابتدا و انتهای تیر فولادی که محل اتصال آن به ستون و به اصطلاح تکیه گاه می باشد دقت لازم در نحوه اتصال مانند جوشکاری صورت گیرد ، دیگر جای هیچ نگرانی نخواهد بود و با اطمینان می توان گفت تیر مورد نظر کیفیت بالایی دارد. 

در خصوص ستون‌های فولادی یک پروژه اگر از ترکیب و اتصال دو پروفیل کارخانه تشکیل شده باشند، شما فقط باید نگران جوشکاری جهت اتصال دو پروفیل به یکدیگر باشید. اما چنانچه ستون‌های پروژه از باکس باشد، باید ورق‌هایی از چهار طرف به یکدیگر جوش گردیده و متصل گردند که بازهم فقط در خصوص جوش اتصال ورق‌ها باید حساسیت بخرج داد. 
البته یادآوری می گردد که کلیه جوشکاری هایی که ذکر شد در کارخانه برش و مونتاژ ساخت اسکلت توسط دستگاه های تمام اتوماتیک و بصورت جوش زیرپودری بوجود می‌آید که از کیفیت بالایی برخوردار است. بنابراین باید فقط در خصوص جوشکاری هایی که در کارگاه ساختمانی و توسط عوامل انسانی انجام می شود حساسیت بخرج داد. این موضوع در خصوص جوشکاری های نفوذی که در محل اتصال گیردار تیر به ستون انجام می شود، بسیار مهم است.

به نحوی که می بایست کلیه جوش‌های نفوذی انجام شده در کارگاه با دستگاه التراسونیک مورد کنترل و آزمایش قرار گیرد تا از صحت کیفیت آن اطمینان کامل حاصل شود. البته بدلیل حساسیت بالا و اهمیت فوق العاده ای که جوشکاری های نفوذی در محل اتصال دارند و متاسفانه این بخش از کار در کارگاه و توسط عوامل انسانی انجام می شود، طراحان سازه، نقشه های سازه را طوری تهیه می کنند که این بخش از اتصالات نیز در کارخانه و با کیفیت عالی توسط دستگاه های اتوماتیک انجام گیرد و اتصالات ساده و تقریباً با اهمیت کم را به جوشکار کارگاه بسپارند. 

سخن آخر در مورد مشخصات ساختمان ضد زلزله

بنابراین اگر در یک سازه با اسکلت فولادی چنانچه بحث طراحی و محاسبات سازه و آزمایشات مکانیک خاک مانند سازه های بتنی توسط افراد ماهر و مجرب صورت گیرد و فرایند ساخت اسکلت فلزی در کارخانه ساخت و مونتاژ معتبر و با دستگاه های اتوماتیک صورت گیرد و در صورت استفاده از جوشکارهای با مدرک جوشکاری درجه یک، می توان با قاطعیت اعلام کرد که ساختمان مورد نظر ضد زلزله خواهد بود.