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随着人们生活水平的不断提高,空调设施的应用也越来越广泛,使得电力系统总能耗量迅速增长。在非可再生资源日显紧缺的情况下,人们对环境的保护意识不断增强,为此我国也提出了节能减排任务,在此背景下,人们对空调的能耗要求也越来越高[1]。尽管各国专家已将各种空调系统的额定能耗做了系统的统计和分析,并提出了相应的节能方案,但因空调系统能耗受建筑物特点及气候条件等因素的影响,对于功能、结构及地域不同的建筑物,符合某一国家或地域节能降耗的有效措施未必适用于其他的国家或地域。因此,在对一个地域的新建筑或已有建筑的空调系统进行节能分析及改造前,应充分考虑当地的能耗现状及降耗潜力。目前,虽然大部分空调系统在设计过程中都做了很大系统及性能的优化,但在现有的空调系统运行过程中,依然存在诸多缺陷。可见,进一步深入研究并改善建筑空调系统对于节能减排、保护环境具有重要的战略性意义[2]。下面笔者将重点探讨基于能耗数据和指标的空调系统节能诊断方法,并举以实例。
1、现有空调系统的能耗数据和指标
空调系统的能耗量与建筑的能源需求量有着直接关系,即建筑空调的负荷,主要在于处理热、污染物及湿三大方面因素。热负荷的对象为太阳透过窗户的热辐射量、外界环境通过墙体的热传导量及室内人体和各种电器设备等热源的发热量。对污染物的处理通常是指通风换气,若建筑室内的空气中不含有大量有毒有害气体,空气质量控制在国家安全标准以内,则对污染物处理的对象主要为人体呼出的CO2气体[3]。与湿负荷相对应的则是人体向室内空气中排出的水分及在冬季的加温处理。我们可以将空调的能耗需求分为两种,一种已被确定的、较为恒定的负荷,如电器设备的发热量、建筑墙体的导热量等;还有一种是未确定的负荷,该类负荷的随机性较大,多与人类活动有关,如人体的排热量、排湿量及排出CO2的量等。通过采用高性能材料或产品及先进措施可有效的降低已确定的负荷,如采用高透光率低辐射玻璃、墙体保温材料,安装节能灯,采取遮阳措施等;而对于未确定的负荷则需要由空调系统自我调节以适应和满足负荷要求,如空调系统的自动测控功能等。
1.1 围护结构节能性评价指标
国内针对墙体保温制定了一系列的标准法规,比如《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》,标准是对围护结构各部件的强制性具体数值规定,比如墙体的保温性能、门窗的密闭性等[4]。国外针对护结构保温、遮阳性能的评价指标,有PAL和OTTV,PAL是指建筑物周边单位面积的全年热负荷,OTTV是综合考虑所有外墙、外窗传热和外窗太阳辐射平均到单位面积护结构的平均值。2003年建设部颁发的《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》和即将颁布的《公共建筑节能设计标准》为满足建筑外形多变求新的需求,对围护结构节能采用了性能性方法。这一方法是通过构造一个与建筑师设计方案形状完全相同的参照建筑,参照建筑围护结构各部件均满足强制性的具体数值规定,之后给定参照建筑和设计建筑相同的内扰及空调系统,分别计算二者全年的空调系统总能耗,如果设计建筑的总能耗低于参照建筑,则认为设计建筑的围护结构方案满足节能要求。
1.2 总能耗评价指标
在空调系统的实际运行过程中,不确定的负荷往往会对实际能耗造成较大的影响,评定标准主要为实际能耗量除以总面积。在设计过程中,采用模拟分析软件对各数据进行计算,人员的密度及其活动内容均为假想的给定条件[5]。许多国家根据本国特点均进行了该类模拟软件的开发,目前有很多,影响广泛且代表性较强的有:DeST、EnergyPlus、DOE-2等,而现行的总能耗标准也比较多,如日本现行的空调系统能耗系数(CEC),CEC作为空调系统节能评定的一种标准,通过计算空调系统全年的模拟负荷总量,并将结果与空调全年运行的实际总能耗量相比较,从而以此来评价空调对能源的有效利用率及建筑物的实际节能情况。
2、采用能耗数据及指标的节能诊断实例
某建筑所采用的制冷机平均每年的制热能效比(COP)为4.4,而国际标准限值为4.8,低于国际标准。该制冷机系统设计包含四台离心式制冷机,其中三台大功率制冷机,额定冷量为2813KW,一台小功率制冷机,额定冷量为924KW,该系统在工作过程中可根据实际负荷来选择启动一台小制冷机还是一台大制冷机,而同时启动两台制冷机情况极少。
如图1所示,为某一制冷系统中制冷机COP及供冷量的相互关系,通过该图我们不难发现,该制冷系统在设计过程中对制冷机的选型并不合理,使得大制冷机常工作在低于其负载率(
3 结论
空调系统是人们生活和居住不可缺少的设施,由于空调系统的能耗相对较大,与之相应的能耗浪费也比较大,节能及高效的空调系统对于推行节能减排具有重要意义。要想提高空调系统的工作效率,首先就必须制定出一套符合现行情况的能耗指标衡量标准。文中介绍了现有空调系统的能耗数据和指标,这一指标能够全面、客观地评价空调系统实际工作中的能耗情况,并列举了采用能耗数据及指标进行节能诊断的实例。该空调系统节能诊断方法的应用可准确掌握空调系统的能耗及节能情况,有助于在系统设计时进行系统优化,提高空调系统的整体性能。
参考文献:
[1]李君峰.试论空调系统节能优化的问题与对策[J]. 才智. 2011(09).
[2]侯梦超.中央空调系统节能探讨[J]. 河北企业. 2009(08).
[3]张利娜.浅析暖通空调系统的节能措施[J]. 中小企业管理与科技(下旬刊). 2010(06).
[4]朱立.中央空调系统节能方案探讨[J]. 武汉商业服务学院学报. 2010(01).
[5]邝小磊.一种新型空调系统优化指标的计算模型[J]. 中山大学学报(自然科学版). 2008(S1).
段文杰
有一天,妈妈去上班,我在扫地。我把爸爸妈妈的房间里和我和妹妹的房间里都扫得干干净净。
我又和妹妹一起去收拾东西。我和妹妹把茶几上的东西都放在茶几底下,又把阳台上的书、练习本摆在学习桌上。10:30了,妈妈回到家里,看见我和妹妹收拾得有条有理。
关键词:短肢剪力墙;结构设计;抗震性能
1 结构的判别与布置
文献[1]定义短肢剪力墙为墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。墙肢截面高厚比介于异型框架柱与一般剪力墙之间,仍属于剪力墙结构体系。文献[2]对短肢剪力墙的定义及判别方法提出了一些不同的意见。
相对一般剪力墙而言,短肢剪力墙的承载能力、抗侧刚度均较小。由于短肢剪力墙常常为联肢墙,在水平地震力作用下,一部分墙肢处于压、弯、剪,另一部分墙肢处于拉、弯、剪的复杂应力状态,易形成脆性剪切破坏,所以延性较差。文献[1]明确指出不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑,一般是利用建筑电梯井或楼梯间等位置布置一般剪力墙(或筒体),形成短肢剪力墙与一般剪力墙共同受力的结构体系。如果楼层大面积连续布置短肢剪力墙而一般剪力墙布置不足时,可能出现当一般剪力墙破坏后,短肢墙没有足够的延性和承载力,会很快随之破坏从而导致整个结构失效。所以在结构抗震设计时,一般剪力墙(或筒体)承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构底部总地震倾覆力矩的50% 。
剪力墙结构仅能承受平面内作用力,平面外承载能力忽略不计,对于短肢剪力墙结构亦是如此。因此,其应双向布置,形成翼缘墙肢与腹板墙肢共同受力的结构。根据试验可知:有翼缘墙的短肢剪力墙延性系数比无翼缘墙大很多,说明有翼缘的短肢剪力墙在水平地震力作用至破坏时,其耗能能力较无翼缘短肢剪力墙好。因此,高层建筑中宜避免采用“━”形短肢墙,应布置为“┣”、“”和“╋”等形式。
2 结构的抗震性能比较与分析
2.1 结构概况
某点式小高层住宅,主体结构为地上11层,层高2.9 m;半地下室,层高3.0 m。室外地面至屋面檐口高度33.7 m。本工程抗震设防类别为丙类,设计使用年限50年,抗震设防烈度为7°,设计基本地震加速度值为0.10g,第一组。建筑结构的阻尼比取0.05,场地类别为Ⅱ类,场地土特征周期 Tg=0.35S。地面粗糙度为B类,基本风压0.35kN/m2 ,基本雪压0.6kN/m2。各构件混凝土强度等级均为C30,墙厚均为200mm。梁、墙、柱受力筋采用Ⅱ级钢,箍筋均为Ⅰ级钢,其余设计参数均按相关规范取值。结构布置方案一:采用框架-剪力墙结构体系。按照文献[1]要求,在建筑周边部分外墙处、楼梯间、电梯间等部位布置一般剪力墙,其余相应部位布置框架柱(含部分异形柱)。框架抗震等级为三级,剪力墙抗震等级为二级。
结构布置方案二:采用短肢剪力墙结构体系。按照文献[1]要求,在建筑周边部分外墙处、楼梯间、电梯间等部位布置一般剪力墙,其余相应部位布置短肢墙,形成短肢剪力墙与一般剪力墙(筒体)共同抵抗水平力的结构体系。剪力墙抗震等级为三级,短肢墙抗震等级提高一级采用。
2.2 结构计算
采用结构空间有限元分析设计软件SATWE进行结构内力、周期及地震力等分析计算,见表l所列。
由表1可见,结构扭转为主的第一周期T3与平动为主的第一周期T1之比,结构布置方案一为0.790,方案二为0.770,均小于文献[1]要求的0.9。说明这两种结构布置方案均具有足够的抗扭刚度,方案二抗扭转能力略强。此外,两种方案的结构自振周期均在合理范围内,方案二短肢剪力墙的周期小于方案一框架-剪力墙的周期,说明方案二结构的侧向刚度大于方案一,其抵抗侧向地震力的能力高于方案一。结构楼层一位移曲线,如图1所示。
由图1可以看出,除了出屋面电梯机房,短肢剪力墙结构以整体弯曲变形为主,但曲率较一般剪力墙结构小。框架-剪力墙结构以弯剪变形为主。由于方案二的结构侧向刚度大于方案一,故其顶部位移较小。结构相关计算结果,见表2所列。
方案一中,在第一振型作用下一般剪力墙承受的倾覆力矩占结构总倾覆力矩的百分比:X方向为69.4O% 、Y方向为76.46% ,均大于5O% ,说明一般剪力墙数量满足。方案二中,短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的百分比:X方向为45.41% 、Y方向为46.79% ,均小于50%,说明一般剪力墙数量满足。
由表2可见,这两种方案的结构布置及各项计算结果满足文献[1,4]要求,均满足第一阶段在多遇地震作用下的承载力验算和弹性变形计算,即“小震不坏”和“中震可修”。
2.3 弹塑性分析
结构弹塑性分析一般有弹塑性时程分析和静力弹塑性分析。弹塑性时程分析相当于用真实的地震波变化情况来考察结构的地震响应及弹塑性性能。其对地震波的选取十分重要,相同结构在不同地震波作用下反应差别极大,如何找到适合具体结构及场地特征的地震波比较困难。因此,现阶段一般仍采用静力弹塑性分析方法[5]。
本工程两种结构布置方案均采用中国建筑科学研究院的弹塑性静、动力分析软件EPDA/PUSH进行罕遇地震作用下的结构静力弹塑性分析,其两种方案的需求曲线及能力曲线,如图2所示。
从图2可看出,框架剪力墙结构在层间位移角超过[θp]=1/100和短肢剪力墙结构在层间位移角超过[θp]=1/120之前,结构反应曲线均穿过了amax=0.9的反应谱曲线,说明结构均能够满足8°(O.2g)罕遇地震作用下的抗倒塌验算,即均满足第二阶段弹塑性变形验算,可以达到“大震不倒”的要求。图2a中,能力曲线与需求谱曲线的交点坐标为(1.474,0.205),当达到性能点状态时,根据计算得到结构的基底剪力V=7140 kN,顶点位移D=155 mm。图2b中,能力曲线与需求谱曲线的交点坐标为(1.275,0.230),当达到性能点状态时,根据计算得到结构的基底剪力V=8166 kN,顶点位移D=133.5 mm。达到性能点状态时,方案二可承受的水平荷载较大,顶点位移较小。
荷载因子一顶点位移曲线,如图3所示(荷载因子1~2相当于水平荷载O~46355 kN)。由图3可见,在结构破坏失效之前,该短肢剪力墙结构的曲线始终在框架-剪力墙结构曲线的上方,说明在受到相同侧向荷载作用时,方案二的顶点位移小于方案一。性能点状态X向层间位移角曲线,如图4所示。由图4可见,结构在性能点状态时,短肢剪力墙结构比框架~剪力墙结构层间位移角小。综合以上可知,方案二抵抗水平荷载的能力高于方案一,即当结构受到罕遇地震作用时,该工程采用的短肢剪力墙结构抗震性能优于框架一剪力墙结构。
3 结束语
(1)短肢剪力墙结构抗侧刚度大于框架-剪力墙结构,抵抗地震的能力较强[6][7]。
(2)短肢剪力墙结构以整体弯曲变形为主,但是曲率较小,沿高度变形较为均匀。
(3)在罕遇地震作用下,当达到性能点状态时,短肢剪力墙结构可承受的侧向荷载较大,顶点位移及层间位移角较小。
关键词:高层建筑;结构设计;短柱抗震性能;改善措施
Abstract: in designing high-rise, in order to meet the regulation of the requirements of the limit value of the axial compressive ratio, the section pillars is often, in the bottom structure usually form even super short column short column. This paper discusses the building of short column identification method, and improve the seismic behavior of short column several measures.
Keywords: high building; Structure design; Short columns, the seismic performance; Improvement measures
中图分类号:S611文献标识码:A文章编号:
在高层建筑结构设计中,为满足规程对轴压比限值的要求,柱子的截面往往比较大,在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。在层高一定的情况下,为提高延性而降低轴压比,则会导致柱截面增大,且轴压比越小,截面越大;而截面增大,导致剪跨比减小,又降低了构件的延性。另外,诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库等,由于使用荷载大,层高较低,在设计中也不可避免地会出现短柱。根据结构构件的试验结果及以往的震害调查表明,短柱的延性很差,尤其是超短柱几乎没有延性,在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时,很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌,无法满足 “中震可修,大震不倒”的设计准则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生,规范都有明确的措施。如何使用这些构造措施呢?首先,要正确判定是不是短柱;然后对短柱采取一些构造措施或处理,提高短柱的延性和抗震性能。
l如何判定短柱
规程和规范都规定,柱净高H与截面高度h之比H/h≤4为短柱,工程界许多工程技术人员一般都据此来判定短柱。这个判断式只和柱的截面和层高有关系,而和柱的内力没有联系。实际上根据结构力学、材料力学的理论,确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比,只有剪跨比=M/vh≤2的柱才是短柱,而柱净高与截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比不一定小于2,亦即不一定是短柱。设计人员按H/h≤4来判定的主要依据是:①=M/Vh≤2;②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点,取M=0.5VH,则=M/Vh=0.5VH/Vh=0.5H/h≤2,由此即得H/h≤4。但是,对于高层建筑,梁、柱线刚度比较小,特别是底部几层,由于受柱底嵌固的影响,且粱对柱的约束弯矩较小,反弯点的高度会比柱高的一半高得多,甚至不出现反弯点,此时不宜按H/h≤4来判定短柱,而应按短柱的力学定义―剪跨比=M/Vh≤2来判定才是正确的。
框架柱的反弯点不在柱中点时,柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样,即Mt≠Mb。因此,框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的,即t=Mt/Vh≠b=Mb/Vh。此时,应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢?可以简化为采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值,即取= max(t, b)。其理由如下:框架柱的受力情况有如一根受有定值轴压力的连续梁,柱高Hn相当于连续梁的剪跨a,已有的试验研究结果表明:对于剪跨a不变的连续梁,当截面上、下配置的纵筋相同时,剪切破坏总是发生在弯矩较大的区段;对于框架柱,临界斜裂缝也总是发生在弯矩较大的区段。事实上,在柱高Hn或连续梁剪跨a的范围内,最大剪跨比是出现在弯矩较大区段上的。钢筋混凝土构件的抗剪承载力是随剪跨比增大而降低的。所以,同样条件下,弯矩较大区段的截面抗剪承载力,要比弯矩较小区段的小,在荷载作用下,如果发生剪切破坏,就只能是在弯矩较大区段上。因此,采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值来判断框架柱是否属于短柱的剪跨比,应是可行的。一般情况下,在高层建筑的底部几层,框架柱的反弯点都偏上,即Mb>Mt。此时,可按式(1)或式(2)判定短柱:
=M/Vh≤2(1)
Hn/h≤2/y n(2)
式中:yn-n层柱的反弯点高度比,根据几何关系,可得yn=1/(1+ψ),其中,ψ=MtMb,0≤ψ≤1;Hn- n层柱的净高。式(2)具有一般性。当反弯点在柱中点时,ψ=1,yn=0.5,式(2)即成为Hn/h≤4:当反弯点在柱上端截面时,ψ=0,yn=1,式(2)即成为Hn/h≤2;如果框架柱上不出现反弯点,就应采用最大弯矩作用截面的剪跨比=M/Vh≤2来判断短柱。当需要初步判断框架柱是否属于短柱时,可先按D值法确定柱子的反弯点高度比yn,然后按式(2)判断短柱。在施工图设计阶段,可根据电算结果作进一步判断。
2改善措施
2.1使用复合螺旋箍筋
高层建筑框架柱的抗剪能力,是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的,柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱粱’,要求的。对于短柱,只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求,是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此,使用复合螺旋箍筋来提高柱子的抗剪承载力,改善对混凝土的约束作用,能够达到改善短柱抗震性能的目的。
2.2采用分体柱
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。人为削弱抗弯强度的方法,可以在柱中沿竖向设缝,将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间,可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般,连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素混凝土连接键等形式。对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明:采用分体柱的方法,虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低,但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高,其破坏形态由剪切型转化为弯曲型,从而实现了短柱变长柱的设想,有效地改善了短柱尤其是剪跨比≤1.5的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用。
2.3采用钢骨混凝土柱
钢骨混凝土柱由钢骨和外包混凝土组成。钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。与钢结构相比,钢骨混凝土柱的外包混凝土,可以防止钢构件的局部屈曲,提高柱的整体刚度,显著改善钢构件出乎面扭转屈曲性能,使钢材的强度得以充分发挥。采用钢骨混凝土结构,一般可比钢结构节约钢材达50%以上。此外,外包混凝土增加了结构的耐久性和耐火性。与钢筋混凝土结构相比,由于配置了钢骨,使柱子的承载力大大提高,从而有效地减少了柱截面尺寸;钢骨翼缘与箍筋对混凝土有很好的约束作用,混凝土的延性得到提高,加上钢骨本身良好的塑性,使柱子具有良好的延性及耗能能力。由于钢骨混凝土柱充分发挥了钢与混凝土2种材料的特点,具有截面尺寸小、自重轻、延性好以及优越的技术经济指标等特点,如果在高层或超高层钢筋混凝土结构下部的若干层采用钢骨混凝土柱,可以大大减小柱的截面尺寸,显著改善结构的抗震性能。
2.4采用钢管混凝土柱
钢管混凝土是由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料,是套箍混凝土的一种特殊形式。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束,使得混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高,混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时,钢管既是纵筋,又是横向箍筋,其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下,这相当于配筋率至少都在4.6%以上,这远远超过抗震规范钢筋混凝土柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管混凝土的抗压强度和变形能力特佳,即使在高轴压比条件下,仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”,不存在受压区先破坏的问题,也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。
【关键词】桥梁;抗震性能;地震;建设
中桥梁易产生的破坏点及其原因。
从国内外近年来发生的一些大地震的资料来看,公路桥梁的震害现象还是有一定的规律,归纳起来有如下几种。
第一,是上部结构的震害。桥梁的上部结构在地震中出现损害是比较常见的,震害主要有三种类型:分别是碰撞震害、移位震害和自身震害。
第二,是支座的震害。因为在传统的桥梁设计中,支座部分没有充分考虑到抗震的要求。在地震时,由于一些结构措施不当或是材料上的缺陷等因素,支座部分由于受力较大而发生变形或是意味,这样与支座部分相连的机构也相应的发生移位,破坏了桥梁的结构,造成危险。
第三,是地基土产生地震液化造成的震害。地基是桥梁的支撑部分,地基一旦被地震液化,失去支持作用,很有可能会造成落梁的情况出现。而且由于地基软弱,在地震时,地基不可避免的会被液化,这样地基就会失效,地基上面的结构物会发生整体的倾斜或是下沉等严重变形,这样的变形对桥梁来说是致命的,因为会直接导致桥梁的整个结构发生变化,发生严重的震害。第四,下部结构的震害。由于下部结构较软弱,地震力过大时,下部结构的自身惯性力无法抵抗,会导致桥梁下部结构发生破坏,进而引起整个桥梁的破坏。第五,由于桥梁自身结构不够合理而造成的震害,一些桥梁在设计时不够科学合理,在连接上留下了缝隙,一旦地震发生,这些缝隙就会成为地震力的突破口,进而破坏整个桥梁。
1.提高桥梁抗震性能的几点方法
抗震理念应该贯穿在整个桥梁的设计过程中,从设计方案开始注重桥梁的抗震性能,通过反复的实验和推敲来确定桥梁方案。实用的抗震方法,是通过增加结构的柔性来延长结构的自振周期,这样一来可以增加结构的阻尼并减小地震载荷,二来可以减小地震所引起的结构反应,实质就是减小地震的危害。目前来说,比较有效和容易实现的提高桥梁的抗震性能的方法有如下几种。
1.1隔震支座法
隔震支座法是在抗震应用的较为广泛的方法。这种方法是通过增加结构的柔性和阻尼来减小桥梁的地震反应的。具体做法是采用减、隔震支座在梁体与墩、台的连接处,通过设计或是应用新材料来实现结构柔性和阻尼的增加。这个方法是有大量的实验理论依据作支撑的,很多试验的分析结果都反映出桥梁连接处的结构与对地震的反应是有着直接关系的。以上的连接方法可以有效的减小墩、台所受的水平地震力,从根本上减小了地震的影响,提高了桥梁的抗震性能。
1.2利用桥墩延性
桥墩的延性是抗震设计中可以加以利用的特点。由于桥墩自身是具有延性的,将这一性质加强。在强震时,这些部位形成的稳定延性塑性铰可以产生弹塑性变形,这样变形将延长结构的周期同时耗散地震的能量。利用桥墩自身加强的延性,将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散,是在桥梁设计中比较容易实现的抗震方法。延性的抗震设计,需要根据弹性反应来计算塑性变形的程度,然后根据抗震等级进行修正,尽可能提高桥梁的抗震载荷。在桥梁的抗震设计规范中,综合影响系数用来反映塑性变形程度,所以根据综合系数可以知道桥梁的抗震能力。
1.3采用隔震支座和阻尼器相结合的系统
隔震支座法可以提高桥梁的抗震性能,增加对地震力的阻尼也是提高桥梁性能的方法,将二者结合起来,抗震性能加倍。隔震支座和阻尼器可以在地震的作用下,加强桥墩的弹塑性变形从而耗散地震能量,使地震的危害减小,也就是加强了桥梁的抗震性。
1.4引进新型桥梁的抗震设计方法
在传统的桥梁抗震设计中,主要方法是用“蛮力”,也就是通过提高强度和增强延性来保证可以抵御地震的能力,自身的力比地震的力大时,当然可以岿然不动。但是这种方法应用在实际中时,其抗震能力是不得而知的,而地震的作用也是无法预知的。当两个未知因素,在实际的情况时发生,与人们所期待的结果相反,桥梁自然遭到损害了,这样的例子在实际中是很多的。新型的桥梁设计多采用型钢混凝土结构,这种结构与传统的混凝土结构有着很多先进之处。因为型钢混凝土结构的承载能力高于同样外形的钢筋混凝土的一倍以上,而且前者抗剪能力、延性都明显的高于后者,这样抗震能力自然得到提到。除此之外,新型的型钢混凝土结构能够吸收、隔离和耗散地震能量,将桥梁的地震反应减小,从而避免了较大的变形造成的不可恢复的变形。这样的结构不但提高了桥梁结构的安全度,而且还可以节约材料、降低造价,可以说是首选的抗震方法。
2.总结
提高桥梁的抗震性能是当前我国目前要致力解决的问题。
我国的桥梁的建设技术与国外存在的一定的差距,但是这种差距正在不断的缩小,有越来越多的人意识到抗震的重要性,投入到提高桥梁抗震性能的研究中。笔者相信,随着人们重视程度的加深,各方面的投入不断加大,提高桥梁抗震性能的技术会得到不断的提高,我们的桥梁可以在重要的时刻恪守职责,为人民的生命财产安全站好岗。
【参考文献】
[1]市政桥梁工程质量检验评定标准.CJJ2-90.