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(1)柔性抗震设计。柔性抗震设计是我国当前工业与民用建筑结构设计过程中较为新颖的一种抗震设计类型,其主要适用于多层、高层以及超高层建筑结构的设计过程中,同时柔性设计对于建筑结构的施工场地的坚硬程度也有着相应的要求,要求建筑结构的基础工程必须是硬土场地,才能充分发挥柔性抗震设计的相应抗震功能。具体来讲,柔性抗震设计事实上是采用消能减震技术以及隔震层隔震技术来有效实现建筑结构抗震性能的一种设计类型,当地震灾害发生时,建筑结构能够通过自身隔震层结构的设计以及消能减震技术的有效应用,充分减少地震灾害发生过程中对建筑结构整体造成的强大变形能力和各种方向上的作用力,柔性抗震设计能够使建筑结构的水平加速和上部结构反应降低65%左右,有效的达到提升建筑结构抗震性能的目的。同时,将柔性抗震设计应用在建筑结构的设计内容中,还能够通过柔性抗震设计结构中的阻尼器结构充分发挥阻尼的非线性滞变能耗效应,达到提升建筑结构在地震灾害过程中结构稳定性和安全性的目的,有效的减少建筑结构在地震灾害来临过程中出现的结构损害,更好的完成保护工业与民用建筑内用户安全的任务。柔性抗震设计能够广泛的适用在任何建筑结构类型上,同时柔性抗震设计的相关消能结构不会为建筑结构的整体荷载能力造成较大的影响,有效的提升建筑结构在面对水平方向上的作用力,但是当前阶段柔性抗震设计的普及应用仍然需要一定的时间,柔性抗震设计在相关建筑结构上的适用能力仍然有待考验,将柔性抗震设计直接的应用在工业与民用建筑结构的设计上仍然是需要科学实验的一项工作内容。
(2)刚性抗震设计。刚性抗震设计则是当前我国建筑结构抗震能力设计过程中常用的抗震设计类型,其也是建筑结构抗震设计中较为传统的结构抗震设计类型,其能够通过对建筑结构强度的提升、对建筑结构塑化能力的提升以及对建筑结构刚性的提升有效的提升建筑结构的整体抗震能力,有效的提升建筑结构在地震灾害发生过程中的稳定性,提高建筑结构的抗变形能力、抗地震破坏能力、抗倒塌能力等多种能力特性,对工业与民用建筑结构的稳定性和安全性有着非常重要的提升。具体来讲,刚性抗震设计应用在建筑结构的设计和施工过程中,主要是通过对混凝土结构的抗震设计来达到最终提高建筑结构整体抗震性能的目的,例如刚性抗震设计可以在建筑结构的设计过程中通过对抗侧力构件截面的设计采用提高混凝土标号和增加结构配筋量的方式来达到提高相应结构延性和强度的目的,最终实现对整体建筑结构抗震性能的有效提升。刚性抗震设计在我国建筑结构设计过程中的应用已经形成了一套颇为成熟的应用体系,其在工业与民用建筑结构设计过程中的应用也较为普遍,但是值得注意的是刚性抗震设计在建筑结构中的应用事实上也是有一定局限性的,其主要表现在无论刚性抗震设计能够多么有效的提高建筑结构的整体强度和刚度,建筑结构自身在地震灾害来临过程中的抵抗能力始终都是有限的,在遭遇到极为强烈的地震灾害作用力时,刚性抗震设计不能完全的保证建筑结构全然不受地震灾害的影响,同时刚性抗震设计还会出现增加地震加速度并最终导致建筑受到的地震效应更加剧烈的现象,因此刚性抗震设计在提高建筑抗震性能上的作用事实上是有一定局限的。
(3)局部抗震设计。局部抗震设计在建筑结构抗震设计中的应用主要是通过对多种综合因素以及对地震灾害的作用力分析情况来完成对建筑结构的相应设计工作。具体来讲,局部抗震设计首先会针对工业与民用建筑结构在面临地震灾害时最容易出现结构损坏的位置进行相应的模拟实验和分析,例如工业与民用建筑的后砌墙结构与楼板结构在地震灾害时是最容易出现损坏现象的结构,那么局部抗震设计就会在工业与民用建筑结构的设计过程中充分加强对后砌墙结构和楼板结构的强化设计,通过提升后砌墙结构与楼板结构的设计强度来达到提升建筑结构抗震性能的目的;其次局部抗震设计在建筑结构的应用过程对建筑结构的建设场地也有着相应的要求,局部抗震设计在工业与民用建筑结构设计中的应用要求健身代为必须尽量选择避免软弱粘土区、采空区以及非岩质陡坡区等地区,以便降低建筑结构在面临地震灾害时遇到的灾害影响;最后局部抗震设计对建筑结构的施工质量要求也非常的高,其在工业与民用建筑结构设计过程中的应用要求工业与民用建筑必须具备高标准的结构施工质量,进而从整体上提升建筑结构的安全性和稳定性,保证建筑结构具备相应的抗震能力。
2工业与民用建筑结构抗震设计过程中应该采取的优化措施
(1)科学合理的选择抗震类型。当前阶段我国工业与民用建筑结构包含多种不同的类型,例如混凝土结构建筑、砖混结构建筑以及钢结构建筑等等,设计单位在工业与民用建筑结构的设计过程中应该充分的考量建筑结构的不同类型,根据不同建筑结构类型抗震性能上存在的差异性科学合理的选择抗震类型
(2)加强建筑施工场地的优化选择。设计单位在工业与民用建筑结构场地的选择过程中还应该加强建筑施工场地的优化选择,尽量选择能够降低或者消除地震影响的地理位置,减少地震灾害来临过程中对于建筑结构造成的不利影响,避免因为地理位置选择不对造成的地震影响更加剧烈的现象。
3结语
关键词:抗震设计;防灾避灾;质量控制
Abstract Thearticlebyearthquake damageafter the earthquakeanalysis,summed up thedisastercausedsignificant loss oflife and property ofone of the mainhousingquality problems,from design,construction and otheraspects ofhousing qualitydeficienciessummarizedseismic standardsled toreducedreason, while focusing onthe design, construction, management anduse of materialsand otheraspects ofthe systemintroducedto improvetheseismic behavior ofsome thinking,this paperput forward somefinalanalysisbaseddisasterpreventiondisaster preventionrecommendations.Keywords:seismic design;disaster preventiondisaster prevention;quality control
中图分类号:U442.5+5文献标识码:A文章编号:
从唐山、汶川及2013年4月20日雅安一些造成重大伤亡的地震灾害来看,都呈现出类似的现象,除了地震规模(震级)大外,主要还是因为大量没有经过良好抗震工程设计与施工的房屋倒塌。而且这些房屋经常是完全倒塌成一堆石块废墟,将人活埋;这样的场景在我国历次的大地震都极为类似。因此,探讨建筑物于地震中受损倒塌的原因,并加以防范,从工程上建造经得起强震的抗震建筑是减少地震灾害最直接、最有效的方法。下面就房屋抗震设防等方面进行探讨。
1、房屋质量问题分析
目前,从一些重大地震灾害调查的结果我们综合得出了一个结论,一大部分地震灾难都是因为房屋质量不高而倒塌引起,在质量上存在设计不当、施工不良多方面因素。
1.1设计上欠缺
建筑物的抗震设防标准是经过科学统计分析而计算出的各地的地震危害程度,并综合考虑经济与风险等因素而决定的。在极端情况的大规模地震下,实际地震烈度还是有可能超过设防标准的,因实际地震动烈度远大于抗震设防标准烈度,而导致严重的灾害实例很多。如1999年台湾地区“9·21”集集地震的车笼埔断层(逆冲断层)活动、汶川地震的逆冲断层龙门山断层活动致使灾区附近的实际地震动烈度所引起的地震动烈度太大超过预期的标准。所以建筑师、结构师应须加强活动断层的调查研究与地震危害评价,对断层事先展开充分的调查研究,不能以致低估其震危害程度。
地震倒塌时瞬间变成巨大的石块堆将人活埋,这是造成惨重伤亡的主因。这些建筑可能设计不当或者根本未经专业(抗震)设计。如不符合钢筋水泥建造的基本要求,钢筋严重缺乏,没有达到钢筋量的最低要求,水泥强度有问题等情况。建筑物的设计必须依据抗震设计规范的规定,配合学理的分析验算来决定柱、梁及墙等主要抗震构材的尺寸与配筋,并且需符合详细的耐震设计与施工细节标准;这样的房子纵使遭遇超过设防标准的地震而破坏,也不致于发生完全坍塌成石堆的现象,人命的伤亡还是可以得到相当降低的。
1.2施工质量问题
一个无论多优良的设计若施工不良一样会造成灾难。没有精良的施工,设计只是纸上谈兵,建筑物必须经过施工才能真正的实体呈现。尤其是钢筋砼建造的房屋,除了钢筋与砼的强度需要符合标准外,还有许多施工细节必须切实遵守,诸如钢筋摆放的数量、位置、搭接位置、弯钩角度与箍筋间距等都对抗震能力有决定性之影响。1.3人为改变结构用途,使用不当
由于安全意识问题,擅自加层、拆除承重构件等在现象比比皆是。建筑物在设计时都是根据原定的使用条件(用途)加以分析设计,若用途变更也可能导致载重变化而影响其抗震能力。对改变结构房屋要事先经过专门的机构检测、鉴定,再由设计单位做详细的工程分析并做必要之加固,以防由于改造而导致房屋抗震能力严重下降,而在强震中受到严重威胁。
2、抗震设计基本方法
2.1抗震设设计基本要求
根据我国抗震规范的要求,房屋抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计。抗震设计基本要求要做到: (1)选择对抗震有利的场地、地基和基础 (2)选择对抗震有利的建筑平面和立面 (3)选择技术上、经济上合理的抗震结构体系 (4)处理好非承重结构构件与主体结构的关系 (5)注意材料的选择和施工质量。多层砖房抗震构造措施: 设置钢筋混凝土构造柱,墙体之间要有可靠的连接,设置钢筋混凝土圈梁,楼盖、屋盖构件具有足够的搭接长度和可靠的连接,加强楼梯间的整体性,采用同一类型的基础。梁、柱塑性铰设计应遵循的原则:强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固。
2.2充分认识抗震设防目标
结构物在强烈地震中不损坏是不可能的,假如建筑物遭受极端地震的袭击,超过其抗震标准,那么建筑物还是可能严重受损或倒塌的。以这次汶川地震的规模来推算,在龙门山断层附近距离断层线20公里范围内的地震动强度可能高达0.3g以上(地震烈度8度以上),约相当于中国抗震规范烈度9度的设防地震水平,但实际耐震设计的标准只有7度(成都)左右。换言之,建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震标准),却遭受了9度以上的地震袭击。有些城市虽然距离龙门山断层较远,理论上震波会随距离而衰减,但可能是因为地质较松软,而在当地发生震波放大的效应(地盘效应),这也会使地震烈度超过抗震标准而成为重灾区。因此对地震与活动断层的充分研究也极为重要抗震设防的底线是建筑物不倒塌,只要不倒塌就可以大大减少生命财产的损失,减轻灾害抗震设防目标是指建筑结构遭遇不同水准的地震影响时,对结构、构件、使用功能、设备的损坏程度及人身安全的总要求。
2.3要有符合要求结构体系2.3.1 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2.3.2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 2.3.3 应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 2.3.4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。 抗震设计尽量做到建筑平面和立面规则、减少大悬挑和楼板开洞、总质量小且沿平面和立面分布均匀、刚度柔并不出现凸变
2.4按照二阶段进行抗震设计
对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算和结构弹性变形验算,对各类结构按规定要求采取抗震措施;对特殊结构应进行罕遇地震下的弹塑性变形验算、三水准:小震不坏、中震可修、大震不倒原则进行。第—阶段设计是(小震不坏)按小震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力,以及在小震作用下验算结构的弹性变形。具体的说是在方案布置符合抗震设计原则的前提下,以众值烈度(小震)下的地震作用值作为设防指标,假定结构和构件处于弹性工作状态,计算结构的地震作用效应(内力和变形),验算结构构件抗震承载力,并采取必要的抗震措施。这样既满足了在第—水准下具有必要的承载力(小震不坏),同时又满足了第二水准的设防要求(损坏可修)。另外,对于框架结构和框架——剪力墙结构等较柔的结构,还要验算众值烈度下的弹性间层位移,以控制其侧向变形在小震作用下不致过大。对大多数的结构,可只进行第一阶段设计,而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。第二阶段设计是(中震可修)弹塑性变形验算,对特殊要求的建筑和地震时易倒塌的结构,除进行第一阶段设计外,还要按大震作用时进行薄弱部位的弹塑性层间变形验算和采取相应的构造措施,实现第三水准(大震不倒)的设防要求。首先是要根据实际设计截面寻找结构的薄弱层或薄弱部位(层间位移较大的楼层或首先屈服的部位),然后计算和控制其在大震作用下的弹塑性层间位移,并采取提高结构变形能力的构造措施,达到大震不倒的目的。
3、建筑结构抗震设计中的应注意的问题
3.1建筑抗震场地的选择
在进行建筑抗震场地的选择中应尽量选择风化影响较小的基岩或者是密实的砂土层等,尽可能避开地震险区,例如山丘、山坡等这一类地址环境。在特殊情况下无法避开这一类抗震能力较差的地质环境时,就需要采取一定的措施和手段,根据具体的地址环境采取加固等措施改善建筑抗震场地的环境。
3.2合理选择建筑结构抗震体系
在进行建筑结构抗震体系的设计时应该尽可能完善整体和部分的功能,在建筑施工和使用中难免会因为部分结构和构建的原因而破坏整个抗震系统的运作,提高其负荷和承载力。因此要保持结构体系必要的赘余度和可变性,注重内部构建的协调和作用。在进行抗争体系的设计中要具体根据客观环境进行恰当合理的设计,保持设计图纸以及计算的规范性和科学性。
3.3提高建筑结构抗震能力的措施
合理的控制建筑刚度和强度的分布,保证建筑的支柱、梁与墙的轴线处于同一个平面,从而提高抗侧力,强化墙体的承载能力,避免墙肢的剪切性破坏,对于结构中的薄弱部位加强保护。在建筑抗震设计的过程中还需要,加强局部的抗震能力提高整体建筑的抗震性能。注重各个部件之间的连接,对建筑的骨架和整体结构进行综合调整。
4、施工质量控制
4.1施工管理
随着计算机和网络技术的迅猛发展,传统的施工管理方式己越来越不适应新形势发展的需要。改变传统的管理手段,运用计算机等现代技术监督管理施工进度与质量,实现建筑施工管理现代化,是施工管理工作的发展要求。
4.2建筑材料的运用
选择具有自重轻,拉强度高、密度小、耐腐蚀性和耐久性好等优点材料,从一定程度上能减轻地震破坏力,大大提高建筑物的抗震能力。如轻质多孔、保温隔热、放火性能良好加气混凝土、抗震防水建筑材料、碳纤维复合材料、缓冲抗震材料等等。
5防震抗震的思考
5.1提高防灾意识
由于在天然灾害中,地震灾害的偶发性特征往往被除人们遗忘,拿风灾、洪灾和地震这几种天然灾害来比较:前者发生几率高,规模有大有小,且比较容易预警;反观地震灾害虽然损失往往十分惨重,却数十年才发生一次,且通常没有预警。随着社会经济的发展,我们的社会应该越来越重视防灾工作,如果有防灾意识的话,那些早期建造、抗震不足的房子就应该进行加固工程,地震的伤亡必定也会大大地降低。
5.2加强抗震防灾知识的普及
基本常识的普及在震害发生时能很好地提高人们的自救能力,减少员的伤亡。震时就近躲避,震后迅速撤离到安全的地方是应急防护的较好方法。所谓就近躲避,就是因地制宜地根据不同的情况。震后迅速撤离到安全地方,是应急避震较好的办法。政府及相关教育机构不断加强抗震防灾知识的普及是减少灾害的不可缺少长效机制。
6结语
总之,探讨建筑物于地震中受损倒塌的原因,并加以防范,从工程上建造经得起强震的抗震建筑是减少地震灾害最直接、最有效的方法。提高建筑物抗震性能,是提高城市综合防御能力的主要措施之一,同时也是防震减灾工作中一项“抗”的主要任务,是人民生命财产的重要保证。
参考文献:
[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 中国建筑工业出版社出版发行,2010
[2] 郭继武《建筑抗震疑难释义》中国建筑工业出版社出版发行,2003
[3] 郭长城.建筑结构振动计算续编.北京:中国建筑工业出版社出版发行,1992
[4] 傅金华《建筑抗震设计及实例——建筑结构的设计及弹塑性反应分析》中国建筑工业出版社出版时间,2008
[5] 王昌兴《建筑结构抗震设计及工程应用》中国建筑工业出版社,2008
[6] 胡庆昌《建筑结构抗震减震与连续倒塌控制》中国建筑工业出版,2007
关键词:桥梁抗震;设计技术;发展趋势
中图分类号:U44 文献标识码:A
1.桥梁震灾及抗震设计技术现状
1.1 支撑连接件以及下部结构失效
所谓的支撑连接件失效,即是桥梁当中起到承接力作用的上部结构与下部结构承受的力超出了其承受范围,从而导致部件与桥体之间发生了相对位移,使得起到支撑作用的部件失去了其应有的作用,桥梁上层部分与下层部分发生了一定程度的分离,较为严重的情况下会使得桥梁整个部分相互分隔开来,最终使得桥体出现坠毁崩塌等现象。而产生这一现象的原因,大多是在进行桥梁设计的时候没有充分地考虑到桥梁相邻跨之间的相互位移的程度,导致支撑部件的失效。因此,通过增加支撑部件的宽度进而使支撑部件相对稳固。对桥梁设计的不合理以及承力计算的不准确会导致桥梁的桥墩与桥台部分出现损坏,最开始出现较小程度的裂痕,随着地震力的传递,裂痕逐渐增大,增多,桥墩开裂折断,进而导致下部结构的失效。若想要解决这种状况,只能在前期的延性设计以及施工当中保证准确,使结构的弹性得到保持。
1.2 软弱地基失效
当地震灾害发生时,桥梁下部的承载地基会由于地壳的变动发生永久性的变形,这种地基高低与承载能力的变化会使得支撑桥梁的土地部分变得较为柔软,严重者会出现地基沙土化或地基塌陷的现象。这种地理土壤情况的不良变化容易使得桥梁的下部支撑部位发生一定程度的位移,而桥梁下部的不均衡位移更容易导致桥梁表面出现裂痕,进而使得桥梁整体崩塌破坏。地震灾害容易使土壤部分出现砂土液化的现象,将固体的土壤状态转变成为具有流动性的状态,喷水冒砂,这种现象使得土壤抵抗剪切力的能力大大下降,使得桥梁建筑下降塌陷,倾斜或倾覆。由于这种状况的出现大多是由地震的自然灾害造成的,很难避免,因此,在桥梁的建设过程当中选择好建设地址,避免选择容易出现地基失效的位置进行桥梁的搭设。
1.3 研究技术现状
由于地震灾害对于桥梁的影响十分大,因此,在国内外的一些著名桥梁建设当中,都采取了些抗震加固技术措施。在桥梁的伸缩缝及端部利用接块或者挡块进行接缝工作,这样做可以有效增加桥梁的支撑面厚度以及宽度,减少地震当中桥梁支撑梁掉落的现象。通过对桥梁施加钢筋混凝土技术,增加桥面的横向约束能力,降低地震时桥面弯曲的现象发生。增加桥梁的稳定性最重要的是在桥梁设计与建设时采用桥梁抗震技术,例如由美国研究人员提出铅芯橡胶支座技术,这种技术的采用可以有效增加桥梁上部与下部之间的联系,最大程度地减少地震发生时桥面与桥梁支撑部件之间的相对位移,避免桥面的崩塌脱落。美国加州的运输部在菲奈尔多地震当中发现这种有效抗震手段。
2.主要结构设计方式与发展趋势
2.1 混凝土结构设计
钢筋混凝土技术是桥梁抗震加固技术的重要手段之一。在我国大多数桥梁的抗震加固设计与建造当中,所采用的大多为钢管外包加固,加大混凝土截面以及复合材料加固技术。其中,钢管外包加固对于原料的要求较低,材料花费较少,安全性较高,稳定性较好,耐久度较高,因此,在我国的一些大型桥梁建筑工程中都采用这种技术。随着科技的发展,复合材料加固技术也在不断地普及,由于日本的地震较为多发,且该国对于高新技术材料的研究较为先进,因此在FRP复合材料加固的技术研究中也较为领先。日本对于这种高新技术材料的研究实在阪神地震之后,由于当时的地震造成的人员损失较多,使得相关研究单位对于FRP的研究激增。采用钢筋混凝土技术时,需要注意,应当确定相应的混凝土构件以及承载能力的极限,这种分析方法是必须的,但我国在这一方面相对落后,因此需要加大研究力度,增加我国桥梁建筑工程在地震当中的稳定性。
2.2 未来桥梁抗震标准以及结构基础抗震设计
随着未来桥梁设计技术与抗震技术的发展,需要考虑到各个震级下桥梁的稳定性情况进行抗震标准的规划。不能仅仅采取单一的抗震设计结构与评测水平。桥梁的基础结构是桥梁抗震稳定的关键所在,只有保证基础结构的稳定与抗震水平达到标准,才能保证地震灾害发生时桥梁所受的物理性损害降到最低,虽然这方面的设计工作的难度较大,但是,却是绝对不能忽视的。在美国已经成立了相关的组织体系进行桥梁基础结构的设计教学,并执行相应的标准与规范,我国在这一方面的工作还不健全,体系还存在漏洞,更需要加大力度进行完善与弥补,促进我国桥梁事业的发展。
2.3 延性与位移设计及耗能设计发展趋势
延性与位移设计既是一种设计手段,又是一种设计参数,通过这种合理的设计,增加桥梁的上层部位与下层部位的延展性与稳固性,降低地震灾害发生时两者之间的相互位移,是一种有效的抗震设计手段。这种强度设计方法在诸多的研究专家的建议下将其作为桥梁位移的设计参数,按照这个参数确定桥梁的抗震稳定能力。而作为桥梁抗震的重要技术手段,减震与隔震技术被明确规定要加入桥梁的设计当中,桥梁建设与维护对于能源的消耗也较为庞大,因此,耗能技术的规范也被明确起来。随着科学技术的不断发展,诸多研究人员对抗震技术隔震技术的研究也在不断地加深。通过未来的发展,采用最新的技术发挥其抗震功效,能最大程度地增加桥梁的稳固性与抗震性。
结语
通过对一些国内外的地震灾害进行分析,进而对一些著名的桥梁设施的抗震加固技术进行阐述,分析现状,并就未来的发展趋势做出一个合理的预测,从而为我国的桥梁抗震设计提供相应的经验,力求减小地震自然灾害对于桥梁的影响,保护人民生命财产安全。
关键词:房屋; 钢筋混凝土; 抗震设计
中图分类号:TU234;文献标识码:A ;文章编号: 地震是一种常见的自然灾害,因其具备突发性的特点,目前对于地震的可预测性很低,所以我们根本无法准确的预知地震,故也不能及时做出相应的预防措施减少损害,不过通过对历次震害的研究表明,地震灾害的损失很大程度上还是取决于建筑结构的破坏程度,而不同建筑结构形式的抗震性能又存在很大的差异,现代建筑中多采用钢筋混凝土结构,因此做好钢筋混凝土结构的抗震设计对稳固建筑物、减轻灾害损失十分重要。下面我们就来介绍下房屋混凝土抗震方面的知识。一、地震对房屋建筑结构的作用 地震所释放出来的能量以地震波的形式向四周扩散,地震波到达地面后引起地面运动,使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用,从而产生强迫振动,在振动过程中,作用在建筑物的惯性力就是地震作用,地震对建筑物的作用与一般静载荷的作用不同,它取决于建筑物的动力特性,如结构的自振频率、阻尼等,因此,地震对不同的建筑结构的作用不同。
二、房屋用钢筋混凝土结构抗震要求 民用建筑所在地区的地震基本烈度,是指该地区今后50年内,在一般场地条件下可能遭遇超越概率为10%的地震烈度,所谓抗震设防烈度是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度,根据我国《 建筑抗震设计规范》 提出三个水准的设防要求,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”,所以对于民用建筑钢筋混凝土结构设计可从地基选择、减少地震输入量、消减地震反应、合理的结构布置、选择恰当的结构材料、抗侧力体系的优化等方面来满足抗震要求。
二、钢筋混凝土各种结构体系基本抗震性能分析所谓钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土构成的结构,承重各主要构件就是用钢筋混凝土建造的,包括薄壳结构,大规模现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物,其中钢筋承受拉力,混凝土承受压力,具有坚固、耐久、防火性能好等优点,其常用的结构体系主要有框架结构、剪力墙结构以及框架剪力墙结构。1、框架结构体系。框架结构是指由梁和柱以钢接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载,采用结构的房屋墙体一般是用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成的,其墙体不承重,仅起到围护和分隔作用,这种结构多用于住宅、学校等建筑设施,我们通过合理的计算和设计,可以将框架结构做成延性框架,在大震作用下,通过先出现梁铰、后出现柱铰这样一种耗能机构,可以耗散大量的地震能量,这样就能承受一定的侧向变形,使结构的地震力减小,从而保护结构的安全,所以框架结构是一种性能较好的抗震结构体系,但是由于纯框架的抗侧刚度较小,结构顶点位移和层间相对位移又较大,因此建造高度不宜太高,对于非结构构件比如填充墙在地震的作用下,可能也会出现裂缝和破坏,框架和填充墙之间的硬性联结造成的刚度增大效应也可能造成设计上未考虑到的增大的侧向力,倘若是半高的填充墙,还会导致形成短柱,造成柱子的剪切破坏等。2、剪力墙结构体系。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,来承受竖向和水平荷载,并作为建筑物的围护和房间分隔,由于剪力墙的刚度大、强度高、整体性能良好,而且在水平荷载作用下侧移变形小,抗震性能高,因此相较于框架结构,它的应用范围更加广泛,在高层建筑中更是被大量运用,但我们需要注意的是在剪力墙结构中不论墙肢还是连梁其截面都是短而高的,这类构件对剪切变形特别敏感,所以很容易产生裂缝,出现脆性的剪切破坏,因此对于剪力墙的设计应准确合理,这样才能使剪力墙拥有良好的抗震性能和延性能力。3、框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,在建筑中将框架和剪力墙有效的结合起来,以共同抵抗竖向荷载和水平荷载的结构,框架结构的侧向刚度差,水平荷载作用下变形大,抵抗水平荷载的能力低,但是其平面布置灵活,能获得较大的空间;而剪力墙的刚度和强度大、水平位移小、抗震性能高,但是对建筑空间的有效利用又有些限制,所以综合两种结构的优缺点,取长补短,就形成了这种受力性能较好的结构体系,采用这种结构体系,在地震的作用下,由剪力墙承担大部分剪力,框架承担小部分,剪力墙先屈服,然后将产生内力重新分配,这样框架分配的剪力会逐渐增大,如果地震作用继续增大,框架结构也会屈服,使之形成曲线分布吻合最好。
四、构造措施上的延性保证 实践证明,建筑结构在大地震中要求其保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形,所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证其结构局部薄弱区的承载力与刚度,这样保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样就可以减少地震的破坏性,从而提高房屋建筑的抗震能力。 在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上是可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则,但因各种原因,要使柱中完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下:
1、限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程,可明显提高构件的延性,为实现受拉钢筋的屈服先于受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,必须规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
2、限制约束配筋和配筋形式。为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可以约束核心区内混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,以防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延,随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高,对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面,这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度,所以建议以配筋特征值代替原体积配筋率,同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用,建议适当增大配筋量。
3、限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要,所以对于材料,我们要保证其钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等,同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也要加以限制。
五、结语
综上所述,房屋建筑物的抗震性对于其使用寿命和房屋建筑中人员安全都至关重要,因此我们在工程设计中应做好钢筋混凝土结构的抗震设计,以减轻地震灾害的损失。
[关键词]地震 建筑机构 抗震技术
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)23-0101-01
地震作为一种能量巨大的地质运动现象,经常给人们带来灾难。地震作为地球地质运动的重要形式,想要避免其发生是不可能的。面对这种破坏力极大的自然灾害,我们只能采取一定的应对措施减少这种灾害带给我们的损失。地震发生时,最容易受到破坏的就是我们身边的建筑,如何加强建筑的抗震能力,对减少地震带给我们的人员和财产损失十分重要。
一、地震的破坏原理
1、地震的灾害性
地震是地壳释放能量过程中造成的大地振动现象,地震给我们带来的主要灾害形式有地裂、海啸和地震波。一旦地震发生,不但会带来严重的人员伤亡,还会对建筑产生巨大的破坏,由此引发的火灾、有害气体泄露、放射性物质扩散等次生灾害同样会给我们带来威胁。随着我国城镇化建设脚步的加快,建筑物越来越密集,一旦发生地震,造成的损失必然是巨大的。虽然地震不能避免,但我们任然可以通过先进的建筑技术手段,增强建筑的抗震能力,防患于未然,将地震带来的损失降到最低。
2、地震对建筑的灾害形式
地震对建筑造成破坏,主要是通过地震波的能量传递。地震发生时,由于地壳瞬间释放的巨大能量得不到有效的宣泄,能量和地层作用时就会以地震波的形式将能量释放。地震波会造成地面晃动的现象,受其影响建筑也会摇晃,由此就会导致建筑物开裂、折断、坍塌。另外由于地震波携带巨大能量还会使地面产生开裂、断层,一旦在这些位置上有建筑,这些建筑会随着地面的变化直接出现开裂或者断裂坍塌的现象。通过调查分析,地震带来的人员伤亡绝大多数都是由于建筑物开裂、坍塌等造成的,加强建筑物的抗震能力,对保证人员的生命安全有着十分重要的作用。
二、影响建筑结构抗震能力的因素
影响建筑抗震能力的问题有很多,笔者经过对大量案例的分析进行总结,建筑在地震中发生损坏的原因主要有以下几点。
1、建筑施工位置选择不当
地壳运动是普遍存在的,地震发生却有一定的地区性规律。地壳运动产生大量能量需要释放时,比较容易带来灾害性大地震的区域就是地震带。地震带是指由于地层、土壤、大陆板块等构造的特殊性形成的地震多发区域。通过对震区不同区域灾害程度的分析,同一震区也有灾害程度比较大的类似地震带的“震点”,一旦建筑物坐落在这些容易受影响的“震点”上,损坏程度就会加大。另外由于地震会导致大地剧烈晃动,地质疏松或者地层容易断裂的地区也是容易受灾地区,我们在建筑施工位置选择时应该尽量避免这些地质条件特殊的区域。
2、建筑结构设计不合理
如今的建筑设计,经常会为了追求建筑形状上的标新立异忽视建筑的整体强度。虽说不同的设计师有不同的审美标准,但无论什么形状的建筑,都应该以结构稳定为前提。一旦为了追求异形建筑导致建筑的结构稳定性达不到要求,不但会给建筑的使用带来安全威胁,一旦发生地震,还会成为最突出的安全隐患。另外,建筑设计还应该充分考虑到施工场地的地质条件的影响,根据不同的地质条件选择不同的设计方案,使建筑的刚性和韧性达到抗震效果。
3、建筑结构材料不符合抗震要求
优质的建筑结构材料是保证建筑质量的重要因素,优质建筑结构材料也是建筑抗震性能的保证。市场经济给我们带来经济高速发展的同时,也给建筑安全带来了威胁。现如今有很多的建筑商为了节约生产成本,获得经济利益,建筑施工时选用便宜的建筑材料。这些便宜的材料普遍有着刚性韧性较差且自重较重的问题。地震对建筑物发生影响时,质量越重的建筑受到破坏的程度越大,因此这些为了经济效益而忽视避震性能的自重比较大、刚性比较差的建筑往往是地震发生时的“重灾区”。
4、建筑施工质量不达标
建筑质量是决定建筑稳定性、刚性、韧性的标准,建筑质量直接决定了建筑在面临地震时的抗震表现。虽然建筑在施工时会有许多质量控制措施,但不排除相关单位投机取巧不重视建筑质量规定的现象。这些质量不达标的建筑不但会给使用人员带来安全威胁,即使是灾害性不大的低级别地震,也会给这些建筑带来灾难性的后果。
三、如何提高建筑结构的抗震性能
提高建筑的抗震性能,是建筑领域多年钻研的重要课题之一,笔者通过对这些科研成果进行分析和总结,给出以下几点建议。
1、合理选择建筑场地,保证建筑基础稳定
我们在进行建筑场地选择时,应对场地的地址进行详细的勘察,避开容易造成建筑损坏的“震点”,尽量不要在这些特殊的场地上进行建筑建设。如果实在无法避开这类场地,应该采取相应的措施,增加相关地区的地质稳定性。现如今建筑工程土方工程施工技术手段众多,我们完全可以采取相应的土方工程手段增加场地地基的稳定性,还可以采用先进的建筑基础建设方法,加强建筑基础的稳定性。
2、对建筑整体结构进行抗震要求设计
建筑的整体结构是影响建筑稳定性的重要因素,我们在对建筑进行设计时,应该从防震的角度考虑整体结构设计的合理性,切忌为了追求建筑形状的标新立异弃建筑的整体结构稳定性于不顾。我们在进行建筑设计时,应该找资质优秀经验丰富的建筑设计单位进行建筑设计,这些单位不但有扎实的建筑设计功底,还能保证建筑符合抗震要求。另外在建筑的整体结构设计中,有很多结构对减震防灾有良好的作用,我们在进行建筑结构整体设计时,可以在保证达成建筑设计要求的同时采用带有抗震防灾效果的结构,确保建筑整体的结构在地震灾害发生时能够有优秀的抗震表现。
3、使用抗震性能较高的建筑材料
从建筑材料上讲,抗震建筑材料必须具备轻质、高强、高韧等特性,建筑工程的原材料不仅影响建筑工程的质量和使用功能,对于建筑结构的抗震能力也有着重要的影响,另外在选择建筑材料时,还应该把可能发生的次生灾害考虑在内。比如说木材由于其易燃的属性,虽然质量比较轻,但并不适合在抗震要求比较高的建筑中运用。建筑材料的发展,使得我们在对抗震建筑材料进行选择时有了很大的自主性,能达到建筑要求并且抗震性能比较好的材料有加气混凝土、钢纤维混凝土和碳纤维复合材料等。
4、在建筑局部进行能够提高抗震能力的设计
地震的震源会产生震波,震波的传播方式有三种。这三种传播方式对于地表的建筑物来说有着严重的影响,是破坏建筑结构的重要作用力。在建筑结构设计时,不仅需要使用抗震能力较高的建筑材料、选择合适的建筑场地,还应该在建筑结构的局部进行抗震能力的提升设计。建筑结构的主体结构与其他构件之间的连接处强度比较低, 抗震能力也比较差, 因此在设计的过程中, 应当采取措施确保连接处的可靠稳定, 提升建筑结构的局部抗震能力, 减少地震灾害对建筑结构的破坏。
综上所述,对于地震这种不可避免的自然灾害,我们只能利用有效的手段减少其给我们带来的损失。在建筑设计和施工中,加强建筑的抗震性能十分重要。我们在对建筑进行抗震设计时,不但要从建筑设计的整体进行考虑,还需要对建筑材料、抗震措施等作出合理选择,通过这些抗震措施提高建筑的抗震能力,减少地震带给我们的人员伤亡和财产损失。
参考文献
[1] 马琨.浅谈建筑抗震概念设计的重要性[J].中小企业管理与科技(上旬刊). 2012 (01).