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抗震设防论文

时间:2022-08-05 06:14:02

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇抗震设防论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

抗震设防论文

第1篇

重庆位于我国南北地震带中段东侧,属中强地震比较活跃的地域,1996年重庆市被国务院列为全国地震重点监视防御城市。重庆地区的中强地震具有震源浅、烈度高、震害严重、易导致严重的次生灾害等特点。由于重庆乡镇人口集中,地震所造成的灾害损失和社会影响很大。近年来,随着重庆经济社会的发展,城乡居民的住房条件有了明显改善,但广大农村地区仍是防震减灾工作的薄弱地区。因此逐步提高农村防震能力是当前迫切开展的一项工作,是加强农村防震减灾工作,统筹城乡一体化的必然结果。

一、重庆农村民居防震设防应对措施

农居抗震设防历来是防震减灾工作的薄弱环节,我国在前几年确定防震减灾十年目标时,是以城市为重点,要求在各级政府和全社会的共同努力下,争取用10年左右时间使我国大中城市和人口稠密、经济发达地区具备抗御6级左右地震的能力,当时农村的抗震设防工作没有提到议事日程。随着农村经济的发展和地震对农村经济破坏的加重,农居地震安全工程已引起了党和政府的高度重视,并提出了“突出重点、全民防御,健全体系、强化管理,社会参与、共同抵御”三大战略要求。

为贯彻落实全国农村民居防震保安工作会议精神,努力提高农村民居防震保安能力,2007年重庆市建委、市地震局提出了全市的农村民居地震安全工程的实施意见;2008重庆市政府拟出台文件,要求按高于《中国地震动参数区划图》确定的抗震设防要求设计,提高重庆市新建、改建大楼的防震标准;2009政府又安排300万元专款,组织有关专家和科研单位,开展农村民居经济实用抗震技术和农村民居巴渝建筑风貌特色研究,编制实用技术标准。目前,区县的抗震民居示范工程已经逐步启动。

二、农村民居抗震设防基本状况和存在的问题

随着改革开放以后人民群众物质文化生活水平的提高,村镇建筑(本文仅指不纳入建设行政主管部门管理的居民建筑)建设的快速增长,居民的房屋结构也由传统的土坯或土木结构逐渐改为砌体结构、框架结构。但由于缺乏有效的技术指导,多数建筑在没有规范设计和规范施工的情况下就已建成,留下了不少的安全隐患。具体问题在于:一是目前重庆市村镇建筑多由居民自己出资,在自有土地产权范围内建设,一般不纳入政府职能部门的基本建设管理范围,大多无正规设计标准,房主仅为了满足自身需求,依照自己拟定的功能、开间尺寸、进深尺寸、层高、层数等来进行建盖;二是施工方大多属无资质的农民施工队,工匠技能参差不齐。建盖过程中,凭建房农民自己的经验和感觉,甚至是错误的经验就把房屋结构建盖起来;三是建筑经费使用不合理,主要追求住房的高大、宽敞、明亮,在外表装饰上投入过多,在结构抗震上过分省钱,有的甚至不与考虑过房屋结构的抗震问题;四是地基选择不合理,地基挖掘深度不够,处理方式简单,大多数仅在地面下50公分左右填埋碎石或片石,很少打地圈梁,基本没有加钢筋,多层建筑大多没有圈梁;五是承重墙厚度达不到要求,有的砖混结构承重墙仅是l2墙,普遍存在砖木结构房屋层高超高,达4~5米;六是砂桨比例不合理,粘接强度差,建筑质量差,忽视抗震设防标准,达不到抗震设防的要求。

从重庆5个乡镇民居的调查统计分析情况看:个别地区乡镇经济发展较快,农民生活逐渐富裕,房屋建筑情况相对好些,主要以混合和混预结构为主,采用了圈梁,结构上具有一定的抗震能力,约占调查总数的10%;以砖混合预制结构为主的农家自建楼房,建房过程中根本未考虑抗震设防因素,施工人员技能普遍很低,特别是部分房屋的选址不科学、地基不稳定,不符合抗震设防要求,虽然这类房屋具有一定的抗震性能但很脆弱,约占调查总数的25%;在有些偏僻山区的情况相对较差,由于经济原因主要以土木结构(土坯房)为主,少部分为砖木结构,房屋基本不具备抗震能力,约占总数的65%。总体上看,农村民居抗震能力十分脆弱,推广和加强农村民居地震安全工程的工作十分必要。

三、推行民居抗震设防工作需加强的几项工作

推进农村民居地震安全工程是一项复杂的系统工程,是一项长期而艰巨的任务。各级政府要在民居安全工程建设中发挥主导作用,将其纳入政府的议事日程,要落实分管领导、责任到人。在推进农村民居防震保安工作中不容忽视以下几个方面:

1、专家参与设计,组织进行抗震性能房屋建设论证。针对不同地区、不同经济条件下各种机构类型,给出当地群众经济上易接受的抗震技术措施和指导性建议。通过编制地区性房屋抗震技术标准和抗震构造图集的形式,指导村镇房屋建造,提高其综合抗震能力。

2、领导重视。少数乡镇政府对农居抗震设防工作没有给予足够的重视,干部群众防震减灾意识淡薄,存在侥幸心理,对推广民居地震安全工程积极性不高,没有建立农居档案,心中无数,这种现状对今后的抗震救灾工作极为不利。

3、严把五关。严把选址关:严格规划选址实行统一规划、分栋(分户)自建,严格按建设程序审批。规划选址用地避开山洪、风口、泥石流、洪水淹没、风景区核心景区、地下采空区、高压输电线路等,并要求有充足的水源和便利的交通条件,以方便生产生活;严把建筑设计关:住宅方案供农民选择使用,免费向村民提供住宅设计图集,住宅设计一般为2~4层,达到国家技术标准,满足农村生产生活需要;严把施工关:以镇为单位编制施工方案,组织有资质的施工企业或持证工匠施工,杜绝无证施工,加强施工安全管理;严把工程质量关:聘请监理公司或区质监站对农房建设进行监理和监督,同时还应建立由镇村管所技术人员、村组干部、建房业主代表三方组成的质量监督小组进行质量监督;严把建筑材料关:凡进入施工现场的建筑材料及构配件必须符合国家标准,凡不能满足技术标准的一律禁止进入施工现场。

4、加强宣传教育。农村长期存在防震抗震知识不足,对建房质量认识不能到位,采用科学、灵活、及时有效的宣传方式,通过各种宣传媒体,将农村住宅建设防震抗震知识普及到乡(镇)、村庄和农户,使广大农民建设安全农居变为维护自身生命财产安的自觉行动,增强市民防震意识。

5、加强监管,保障农村民居抗震质量。把抗震设防管理纳入工程审批、规划、勘察、设计、施工、验收等各个管理环节中,加强监管,确保抗震设防质量。

四、结束语

农村民居防震保安工作要结合新农村建设来改善农民居住条件,是加强农村民居防震减灾能力的一种基本措施。同时,积极宣传,提高农民认识,让农民自主自愿参与实施地震安全民居工程,做好抗震设防技术指导和服务是实施地震安全民居工程的核心。

(作者单位:重庆大学建设管理与房地产学院)

主要参考文献

[1]陈东良.真抓实干求真务实扎实推进农居地震安全工程试点工作.高原地震,2007.1.

[2]罗书山.山地城镇防震规划初探.重庆建筑工程学院学报,1991.4.

第2篇

论文关键词:汶川地震,一般建筑,抗震,安全

5.12四川汶川地震震撼全国,也震撼了千千万万国人的心。地震造成的直接经济损失达8451亿元人民币,遇难人数及失踪人数总和超过87000人,建筑物倒塌造成的人员伤亡占地震伤亡人数的90%以上,庇佑人类生存、遮风挡雨的建筑是否成为了生命的杀手?我们日常居住和使用的建筑安全吗?带着这样的疑问,作者在暑假期间走访了主要地震区——都江堰市和震中区——映秀镇,了解一般建筑特别是新建建筑在地震中的表现,以期对按现行国家标准建造的房屋抗震能力有所认识,说明一般建筑的抗震安全性能。

作为描述地震的相关概念包括震级、烈度等。地震震级是表示地震本身大小的一种度量,一般用里氏震级表示。地震烈度指某一区域的地表和各类建筑遭受某一次地震影响的平均强弱程度,我国规定的地震烈度划分为12个等级,最高为12度。设防烈度是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。

此次汶川地震震区地理位置处于青藏高原斜坡龙门山麓坡底与成都平原(盆地)边缘交接地带,地震震级为8.0级,都江堰市距汶川县映秀镇震中直线距离约14公里,地震实际烈度约为8--9度,映秀镇地震实际烈度约为11度(见中国地震局网站的《汶川8.0级地震烈度分布图》)。地震烈度8--11度时一般建筑的通常情况见表1,该地区地震前的抗震设防烈度为7度。

表1中国地震烈度表(节选)

烈度

8

9

10

11

一般建筑震害程度

中等破坏——结构受损,需要修理

严重破坏——墙体龟裂,局部倒塌,修复困难

第3篇

关键词:高层建筑,抗震设计,抗震结构,抗震技术

 

2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击,不但造成巨大的经济损失,更心痛的是有那么的生命离开了我们,这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中,几乎所有的建筑都倒塌了,相对于低层建筑而言,高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升,就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米,而且建筑的体型越来越复杂,不规则结构越来越多,这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全,达到安全和经济的统一,有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。

1.地震导致建筑破坏的原因

根据地震经验,地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况:

(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形,对其上部建筑的直接危害;

(2)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效,对上面建筑物所造成的破坏;

(3)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中,因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏;

2.建筑的抗震概念设计

所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。

3.建筑抗震设计方法的发展过程

3.1、静力理论阶段

水平静力抗震理论始创于意大利,发展于日本,1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为:结构物所收到的地震作用,可以简化为作用于结构的等效水平静力,其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。

3.2、反应谱理论阶段

我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下:

(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。

(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。

(3) 在早期方案设计阶段,结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定,以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。

3.3、动力理论阶段

1971年美国圣费南多地震的震害,使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半,而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”,从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时,还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。

4.高层建筑结构体系

设计地震区的高层建筑,在确定结构体系时,除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外,还需进一步考虑下列抗震设计准则:

(1)具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线;

(2)具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力

(3)具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力,从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力;

(4)沿水平和竖向,结构的刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布,避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节,从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。

在确定建筑方案的同时,应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件,并结合体系的经济、技术指标,选择最合适的结构体系。

5.建筑抗震措施或设计

5.1、错开地震动卓越周期

一个场地的地面运动,一般均存在着一个破坏性最强的主振周期,如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近,建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。

从众多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期与地震动卓越周期相接近,是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此,在进行高层建筑设计时,首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期;然后,在进行建筑方案设计时,通过改变房屋层数和结构类型,尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。

5.2、采取基础隔震措施

传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力,来耗散地震能量,使结构免于倒塌,但由于是一种“被动防震”,就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用,是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的,也就是说,破坏能量来自地面,通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现,地震时结构底部的有限滑动,能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。

基于可动概念的基础隔震方案很多,主要有:(1)软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置,使整个房屋坐落在软垫层上,遭遇地震时,楼房底面与地面之间产生相对水平位移,房屋自振周期加长,主要变形都发生在软垫块处,上部结构层间侧移变得很小,从而保护结构免遭破坏。(2)滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层,使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动,达到隔震目的。(3)摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。(4)悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是,将整个建筑悬吊在支架下面,避免地震的直接冲击,从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。

5.3、削减地震反应——提高结构阻尼

为了提高结构阻尼,可以在结构上设置阻尼器,以吸收地震输入的能量,减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器,是世界上目前最大的大楼风阻尼器,它的球体直径5.5米,由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形,重量660吨,可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。

为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径,是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后,可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架,有效粘滞阻尼比增加到8%或更多,从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。

此外,通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。

6.高层建筑抗震技术发展展望

未来高层建筑的发展趋势,体型将更趋复杂,结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求,高层建筑的体型将会更为复杂和多样,许多高层建筑都是综合性的和多用途的,因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看,也决不会停留在原有的几种形式上,而会更好地满足功能和艺术上的需求,创造出新的结构体系。

参考文献

[1]刘大海,杨翠如,钟锡根.高层建筑抗震设计.中国建筑工业出版社.

[2]谷连营,肖国梁.高层建筑抗震技术的发展概况.山西建筑,2006.8(15):50—51.

[3]王红霞.论高层建筑抗震概念设计.山西建筑,2007,12(35):74—75.

第4篇

关键字:粘滞阻尼器,抗震,原理,设计

一.概论

最近几年,地震在我国频繁发生,给人们带来了生命财产的严重损失,所以抗震成为保证结构安全的重要任务。现在世界各国普遍采用的传统抗震方法为“延性结构体系”,它的设防目标是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

在现代建筑的设计中,积极抗震方法已是大势所趋,尤其是消能减震的设计方法。结构消能减震体系是一种新的抗震防灾技术,是把结构的一些非承重构件(支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能构件,或在结构的一些部位(层间空间、节点、连接缝等)装设消能装置,在小风或小震时,本身有足够的侧向刚度以满足使用要求,结构处于弹性状态;当出现大震或大风时,随着侧向变形的增大,消能构件先进入非弹性状态,产生比较大的阻尼,消耗输入结构的大部分能量,迅速衰减结构的振动反应,使主体结构避免出现明显的非弹性状态。

消能减震结构体系与传统抗震结构体系相比,具有安全性 、经济性、技术合理性和震后易于修复或更换的优点,故本文将对粘滞阻尼器做一系列的抗震设计探讨。

二、粘滞阻尼器

粘滞阻尼器的研究始于20世纪80年代末,美国和日本起步较早,目前已经运用到大量工程中,相应的也制定了设计规范、规程和设计手册。国内则相对起步较晚,始于20世纪90年代初。目前我国已在阻尼器的实验研究、开发以及工程应用等方面已取得一定的成就。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)也包含了应用阻尼器相关方面的内容。

粘滞阻尼器由缸筒、活塞、粘滞流体和导杆等组成。缸筒内充满粘滞流体,活塞可在缸筒内进行往复运动,活塞上开有适量的小孔或活塞与缸筒留有空隙。当结构因变形使缸筒和活塞产生相对运动时,迫使粘滞流体从小孔或间隙流过,从而产生阻尼力,将振动能量通过粘滞耗能消掉,达到减震的目的。

三、粘滞阻尼器原理

对于一般的工程结构,在地震或者风的作用下,一般为低频振动,频率小于3Hz ,阻尼器的刚度便可以忽略, 可近似认为阻尼系数不随振动频率的变化而变化,阻尼力、阻尼系数和活塞运动速度三者的关系可描述为:F = C・va,其中,a为阻尼指数,V为活塞运动速度,单位为(m/s),F为阻尼器输出阻尼力(N),C为阻尼系数(N ・s/ m) ;

研究结构消能减振技术要从结构在地震发生时的能量转换开始:

传统抗震结构:Ein = ER + ED + ES

采用粘滞流体阻尼器的消能减振结构:Ein = ER + ED + ES + EA

式中, Ein:地震时输入结构的地震能量;ER:结构物地震反应的能量, 即结构物振动的动能和势能;ED :结构阻尼消耗的能量;ES :主体结构及承重构件非弹性变形消耗的能量;EA:粘滞流体阻尼器消能装置消耗的能量。

如果ED 忽略不计,对于传统结构, 为了最后终止地震反应( ER 0) ,必然导致主体结构及承重构件的损坏、严重破坏或者倒塌( ES Ein) 。而对于采用粘滞流体阻尼器的消能减振结构,阻尼器率先进入消能工作状态, 大量消耗输入结构的地震能量( EA Ein) , 既能保护主体结构免遭破坏( ES 0) ,又能迅速地衰减结构的地震反应( ER 0) ,确保结构的安全。

四、粘滞阻尼器的抗震设计

进行抗震设计,首先要明确它的抗震目标。采用粘滞流体阻尼器的建筑,其抗震设防目标应高于传统抗震设计的抗震设防目标。在采用粘滞阻尼器消能减振设计时,暂时还无法做到在设防烈度下上部结构完全不受损坏或主体结构处于弹性工作阶段,但是与非消能减振及非隔震建筑相比,须有所提高, 也就是说: 在多遇地震下, 基本不影响使用功能和受损坏; 在设防烈度的地震下,无需修理仍可继续使用; 在高于本地区设防烈度的罕遇地震下,不危及安全和丧失使用功能;在罕遇地震下的层间弹塑性位移角限值, 应小于《规范》的规定。

液体粘滞消能器一般表现为非线性特征,大大增加了分析的难度。为此国内外的学者进行了大量研究工作,提出了多种等效线性化方法。仍采用振型分解反应谱法计算液体粘滞消能减振结构,确定消能结构的自振周期、振型和阻尼比是计算的关键。假定附加消能器的结构频率和振型与原结构(未加消能器的结构)相同,这样就可以按经典特征值问题求解安装消能器后的结构。

根据多个文献资料的讲述,将消能减震设计过程归纳为如图流程表

四、结语

从安全的角度考虑,现在已经有越来越多的建筑结构开始采用粘滞阻尼器,例如,南京奥体中心观光塔、北京奥林匹克公园国家会议中心、内蒙古会展中心等,而事实也证明,粘滞性阻尼器的确发挥了较为良好的减震作用。因此,粘滞阻尼器对于建筑结构消能减震具有重要的应用价值。

但是,将粘滞阻尼器应用在工程中,所采用的是一种组合结构,在工程中实际经验还是较少,尤其是工程师们在考虑采用这项技术时,应该安装多少阻尼器,在各种抗震设防标准情况下,应选用多大阻尼力以及效果并不是很明朗,因此在今后的研究中更需要加深其广度和深度,完善理论。尤其是多进行一些定量的分析会有更大的理论意义。

参考文献:

[1] 周云,粘弹性阻尼减震设计[M],武汉理工大学出版社,2006

[2] 王社良,抗震结构设计[M],武汉理工大学出版社,2007

[3] 周云、宗兰、张文芳,土木工程抗震设计[M],科学出版社,2007

[4] 梁沙河、李爱群、彭枫北,变阻尼粘滞阻尼器的减震原理和力学模型分析,特种结构,2009.7

[5] 郑久建、魏琏,粘弹性阻尼减震设计[M],工程抗震,2004.7

[6] 张志强、李爱群、徐庆阳、乌兰,建筑减震粘滞阻尼器工程应用新发展,江苏建筑,2007.2

[7] 孙黄胜、朱春梅、乔邦杰,粘滞阻尼器组合基础隔震结构分析,山东大学自然技术学报,2007.10

[8] 陈茂杰,结构抗震粘滞阻尼器优化设计及论证,哈尔滨工业大学优秀硕士论文,2009.6

[9] 魏锦涛,液体粘滞阻尼器及其在土木工程中的应用,四川建筑科学研究,2006.4

[10] 张晶,液体粘滞阻尼器在加固改造工程中的应用,工程抗震与加固改造,2008.2

[11] 陈永祁、杜义欣,液体粘滞阻尼器在结构工程中的最新进展,工程抗震与加固改造,2006.7

第5篇

关键词:多层砌体;学校建筑;抗震鉴定;加固措施

一、抗震加固现状

(一)结构减震控制技术

消能减震控制的优点:(1)具有较广的应用范围,对于结构的竖向和水平地震作用能够同时减少,无论是短周期还是长周期对其结构都有效,尤其对于高柔结构刚度的增强、位移的减小有着显著的作用;(2)阻尼器可进行干作业施工,能够使得工期缩短,在施工中也不用搬迁;(3)具有灵活的结构布置,在结构薄弱部位可进行布置,并且对于结构整体和构件的抗震能力有显著的提高作用。

(二)钢筋后锚固技术

钢筋后锚固技术主要包括胀管螺栓锚固和植筋技术,其中可以应用于抗震加固工程的是植筋技术。植筋技术是先在构件上打孔,然后把专用粘结剂注入其中,再把钢筋去,等到粘结剂硬化后,钢筋与周围混凝土粘结成整体。粘结剂的选择是钢筋后锚固技术的关键所在。

(三)站钢、碳纤维加固技术

该技术是把专用粘结剂涂刷在被加固混凝土构件的表面上,然后粘结固定钢板与混凝土构件,使新粘结的钢板与原有构件共同工作,从而使得加固原混凝土构件的目的能够实现。碳纤维加固技术与粘钢加固技术非常类似,碳纤维加固技术比钢板加固技术强度更高、重量更轻、弹性模量更高以及耐腐蚀性更好等优点,碳纤维加固技术其发展前景是非常好的。

(四)检测技术

检测分为加固前检测和加固后检测两种。为了弄清楚原有结构的实际情况,因此需进行结构加固前检测,由此可见,这种检测是比不可少的。结构加固后的检测主要是为了对完成的工程进行验收,同时也是工程监理和工程质量监督不可缺少的一部分。在进行检测时,首先需要事后检测手段,在尽可能不造成工程损伤的情况下对工程加固的实际情况进行快速、方便、准确的检测;其次,还需要监督体系,即一个完备的、配套的工程质量验收、监督体系以及相应的措施。

(五)变形缝和节点的加固

为了防止房屋因为地震而受到破坏,对新建结构变形缝的宽度有一定要求。对于既有的建筑,年代都较久远,变形缝的宽度较小,要想避免地震时的碰撞破坏那是不可能的。在结构抗震中,节点是关键部位,其实它同时也是目前抗震加固的薄弱部位,可采用较多方法对柱、梁进行加固。柱、梁有效的粘钢、碳纤维等加固方法就拿节点没有办法,在加固时不能让节点区的既有结构产生加大破坏,还必须使柱、梁的钢筋、钢板尽可能互相拉通,其实这会发生很大的冲突。对于抗震而言,节点是不能削弱的,只能进行加强,但是目前的加固不能满足这种要求,因此,加强节点抗震加固方法需要进一步进行研究和探索,尽快使其能够更加完善。

二、多层砌体学校建筑抗震存在的问题

首先,多层砌体学校建筑的砌筑砂浆强度比较低。砌体块材和砂浆的强度主要都是由砌体墙的抗震承载力决定。因为砌体块材在工厂生产且出厂和进入施工现场时都是经过质量验收的,因此,一般情况,砌体块材的强度是有保证的。而砌筑砂浆需要现场配制和操作人员砌筑,其强度和施工质量受影响的因素很多,难以控制。砂浆强度过低的话,对于墙体的抗震能力的要求很难实现,并且增加了相应的加固工程量,另外,后加固部分与原有墙体的锚固以及有机结合共同发挥作用等都由于砂浆强度过低而存在很多问题。其次,外纵强开洞率大。在结构体系方面存在外纵墙开洞率大使得外纵墙的抗震能力削弱了,房屋的整体抗震能力也削弱了,并且楼梯间设置在端部容易破坏。再次,钢筋混凝土构造柱与圈梁的设置在抗震构造措施方面偏少,不是每开间均设置,对内、外纵墙不能有效地形成较好的约束,并且会有整体抗震能力较差等问题的产生。

三、多层砌体学校建筑抗震主要采取的措施

第一,对于多层砌体学校建筑的墙体砌筑砂浆强度小于1.0MPa、抗震能力较低、加固量涉及所有的墙体、抗震加固成本大于新建工程的70%、由于砂浆强度太低加固效果很难实现、对于8度异类建筑的抗震设防要求也很难满足等问题,应该对这些建筑进行拆除重建。

第二,对于多层砌体学校建筑的墙体砌筑砂浆强度大于等于1.0MPa时,通过采取加固措施来满足结构的抗震承载力的要求,进而使得砖墙抗震承载能力与抗震设防要求的差距减小;在结构体系方面为预制钢筋混凝土空心板的纵墙承重,在抗震构造上构造柱、圈梁设置不合理等的多层砌体学校建筑,对其进行整体加固要从对房屋的整体抗震能力的提高来进行。对整体加固措施的合理加固方案的选择要根据既有学校的墙体抗震承载能力、抗震构造措施的差异、结构布置的差异等来进行。(1)对于砖墙抗震承载能力相差10%以内,可采用以下抗震加固措施:增设构造柱、加强楼梯间、圈梁与横向钢拉杆等;(2)对于砖墙抗震承载能力相差10%~30%之间的,可采用以下抗震加固措施:对不足墙体进行钢筋网砂浆面层加固、增设构造柱、圈梁和横向钢拉杆以及楼梯间等;(3)对于砖墙抗震承载能力相差30%以上,可以采用以下抗震加固措施:对不足墙体进行混凝土板墙加固和增设构造柱、圈梁与横向钢拉杆以及楼梯间等。

第三,对于砂浆强度等级满足设计要求,其墙体抗震承载力也满足8度设防要求,但是在构造柱、圈梁设置存在不合理或者楼梯间设置在端部等学校建筑工程,应采取在内外纵墙增设钢筋混凝土构造柱、钢拉杆、楼梯间三面墙体加固等的局部加固措施。

第四,对于那些具有不合理的结构体系和结构布置的学校建筑来讲,抗震加固应从对结构抗侧力体系进行改变和结构的对称性进行改善开始。对于楼梯间的加固应根据楼梯间的位置确定相应的加固方法:如果楼梯间在转角时,不应加固的过强,此时加固可采用适当对配筋率的钢筋网砂浆面层进行加大的方法来进行,同时对相邻的横向墙体进行加固,总而言之,加固后楼梯间墙体要比相邻墙体的抗侧力刚度小,避免增加使得其破坏程度被加重;如果楼梯间在中部,则加固方法可采用钢筋混凝土板墙进行。

第五,对于以下情况应采取增大截面或粘钢等加固补强的措施来进行,例如:对于抗震承载力承重柱、楼梯梁、梁不能够对其进行满足的,或者是楼板开裂等。

第六,对于以下情况应采取维护、修补措施对学校工程的耐久性进行确保,例如:外墙渗漏、楼板出现缝裂等情况。

四、结语

通过抗震鉴定可以对建筑物的综合抗震能力进行分析,并且会以科学的方法对房屋抗震能力进行整体的评判。与此同时,对抗震鉴定结构的基础上进行抗震加固,从而能够使得房屋的整体抗震能力得以提高,进而使得房屋的安全使用有了较强的保证。

参考文献:

[1] 林玮,李巨文. 多层砌体房屋抗震加固方法述评[J]地震工程与工程振动, 2006,(06) .

[2] 张照福,高冬芹. 建筑抗震鉴定加固的历史现状和展望[J]低温建筑技术, 2009,(04) .

[3] 李新. 我国抗震鉴定的发展[J]山西建筑, 2007,(17) .

[4] 伦志强. 结构抗震鉴定与加固的若干问题[J]建材与装饰(下旬刊), 2007,(07) .

第6篇

论文摘要:根据升板结构房屋的特点,结合工程实例,通过对该类房屋进行现场调查、构造分析和结构复算,对房屋的检测和加固方法进行了研究,从而使升板结构房屋满足现行设计规范要求,进而推广升板结构形式的应用。

0引言

升板结构是二十世纪七八十年代的一种乡昭些结构形式,其主要特点为现场湿作业少、构件统一、易于预制、板底平整等。正是由于这些特点和当时施工技术等原因,所以建设了较多的这种结构形式的房屋。在当前城市改造过程中,或多或少地会遇到这类房屋。其主要缺点为水平刚度较小,柱板连接节点较弱等。本文结合工程实例对这类房屋的特点进行分析,并对加固设计方法进行研究。

1工程概况

某商场为一幢4层混凝土结构房屋,建筑面积8 000时。房屋结构形式为柱板结构,柱形式为角钢劲性柱;1层,2层采用密肋楼板升板结构,3层,4层采用平板升板结构。柱设计截面尺寸为350 x 350,内配4艺80x8等边角钢。密肋板的肋梁截面尺寸为120 x 250 @ 615,柱边肋梁负弯矩处配2小18,跨中正弯矩配2似5,箍筋为双肢怀@ 150;跨中肋梁负弯矩配砷18,正弯矩配125,拉结筋为S形拓@ 150。后浇方形柱帽,柱帽尺寸为1 500 x1 500 x 400。平板设计板厚为200,内配X14)150钢筋双层双向配置,板底、板顶钢筋的断开位置均在跨中1 /3处。后浇锥形柱帽,柱帽尺寸为1 800 x 1 800 x 300。混凝土设计标号为300号。升板与柱之间的连接采用型钢承重销、型钢与提升环中的预埋型钢焊接。房屋采用柱下条形基础,基础埋深2.000 m,电梯井及楼梯间位置的基础为筏片基础,基础埋深为2.000 m,混凝土设计标号为200号,结构平面图见图1,图2。

2现场调查

由于房屋使用历史较长,在平时使用过程中没有按照原设计荷载要求进行使用,曾多次对房屋进行改造,楼层面装饰层厚度达到300~,远远大于原始设计荷载。在现场将所有楼层装饰层全部拆除后,发现原有平板呈现明显的凹凸现象,与无梁楼板在均布荷载作用下的变形情况完全一致,说明长期荷载作用下,混凝土楼板已经出现了永久变形。1层大部分混凝土柱的混凝土质量较差,钢筋锈蚀较严重,混凝土表面已经发现有部分保护层剥落,2层混凝土柱的混凝土质量略好于1层框架柱。角钢劲性柱由于保护层厚度较薄,钢材表面已经锈蚀,锈蚀量不大,楼板的钢筋锈蚀情况不明显。1层的混凝土标号比原设计200号混凝土低,1层可评定为C15,2层可评定为C25;3层,4层的混凝土标号离散性较大,可以评定为C25。

升板结构现场发现部分外露型钢承重销出现较为严重的锈蚀现象,个别构件锈蚀量已经大于5 mm,严重影响了承重销的承载能力。

3构造分析

按照现行建筑抗震设防等级分类标准,房屋为丙类建筑,框架的抗震等级为二级。

现行GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)对结构体系的要求:结构体系尚宜符合下列各项要求:1)宜有多道抗震防线;2)宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中;3)结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。对板柱一抗震墙结构而言,规范要求:房屋的周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架;房屋的屋盖和地下1层顶板宜采用梁板结构。板柱一抗震墙结构的抗震墙应承担结构的全部地震作用,各层板柱部分应满足计算要求,并应能承担不少于各层全部地震作用的20 0%。显然本工程的结构体系不能满足规范要求。

4结构复算

1)根据计算结果,大部分框架柱的轴压比以及配筋不能满足使用要求,其中最大值为1.75,远远大于规范规定的0. 85。地基基础承载能力基本能够满足使用要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明,楼层集中质量较大,结构的侧向刚度较弱,层间位移最大值为1 /397,是规范规定的2倍多。3)框架柱的箍筋设置亦不满足抗震设计规范的要求。

5小结

1)从整个结构来看,本房屋结构体系均为板柱结构。原结构设计没有考虑抗震设防,柱板连接节点构造、框架柱的抗震构造措施等均不能满足抗震构造要求。结构的承载力达不到7度抗震设防要求。因此房屋整体抗震性能不符合现行抗震设计规范要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明,结构的侧向刚度明显较弱,层间位移均超过规范规定限值。

6加固方法研究

根据验算结果并依据GB 50367-2006混凝土结构加固技术规范,建议对整个建筑结构采取如下加固措施:

1)由于结构的侧向刚度较小,层间位移不能满足规范要求,应当在适当的位置增设抗侧力构件,提高结构的侧向刚度,减小层间位移。结构加固平面图见图3。结构层间位移和动力特性计算结果见表1,表2。从表1,表2中可以看出,增加抗侧力构件(抗震墙)后,房屋的结构体系由原来的板柱体系转化为板柱一抗震墙体系。层间位移计算明显减小,房屋振动周期缩短,结构整体水平刚度有了较大的提高。结构体系相对而言比较合理,且满足了现行设计规范要求。

2)楼板应当全面凿除装修层,减轻结构的恒载。

3)对于密肋楼板应当进行结构加固。密肋楼板的加固方法可采用加固密肋的方法,在板肋正负弯矩区粘贴高强片材,如钢板或碳纤维材料。

4)混凝土柱,应首先凿除混凝土柱表面已经碳化、酥裂部分,采用扩大截面法进行加固。为了保证框架柱的连续性,柱钢筋应穿楼板至屋面,并增设箍筋加密区。

5)对于升板结构与混凝土柱之间的连接,应增浇柱帽,提高楼板的抗冲切能力。

第7篇

论文摘要:本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系,通过对国内已建和在建的高层建筑钢结构国产化问题的调研,分析了在钢材、设计、施工和监理等方面国产化所面临的主要问题,为高层建筑钢结构的发展提出了一些建议。

高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史,1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起,到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长,以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高,使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生,在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。

超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平,也是建设部门财力雄厚的象征。

一、我国的高层与超高层钢结构建筑的发展

我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史,并在设计和施工中积累了不少经验,已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98。

1、钢材的国产化

国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求,制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》( YB4104-2000),比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591-94) 又前进了一步,其性能指标优于国外同类产品。

2、钢结构设计国产化

截止2003年3月,我国已建和在建的高层建筑钢结构有60 余幢,按其结构类型划分,钢框架-RC核心筒占4314%,SRC框架-RC核心筒占1617%,二者合计6011%;钢框架-支撑体系占1813%;巨型框架占813%;纯钢框架占617%,筒体和钢管混凝土结构各占313%。统计表明,目前我国高层建筑钢结构以混合结构为主。

鉴于我国对混合结构尚未进行系统的研究,所以《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)暂不列入这种结构类型是合理的。

国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定,在一般情况下,应遵守规范的规定,否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》,对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大,具有可操作性。

钢结构设计分两个阶段,即设计图阶段和施工详图阶段。现在有的设计院完全采取国外设计模式,无构件图、节点图和钢材表等,对工程招投标和施工详图设计带来不便。因此,建议有关部门对此做出具体规定。关于节点设计问题,国内应多做一些理论和试验研究工作,比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等。由于钢结构的阻尼比较低,在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面,国际上研究和应用较多,国内应加快进行此方面的研究。

二、高层及超高层结构体系

对于高层及超高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑,建筑总高度超过60m为超高层建筑。

对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。

三、钢结构制作与安装

1、钢柱的安装

钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。

100m高的超高层钢柱一般分为8~12节构件,钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形,所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度,即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换,要求对每节钢柱应编号予以区别,正确安装就位。

矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊,不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。

钢柱标高的控制一般有二种方式:

(1)按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm,不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形,建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格,这种制作安装一般在12层以下,层高控制不十分严格的建筑物。

(2)按设计标高制作安装。一般在12层以上,精度要求较高的层高,应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高,每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。

2、框架梁的制作与安装

高层、超高层框架梁一般采用H型钢,框架梁与钢柱宜采用刚性连接,钢柱为贯通型,在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。

框架梁应按设计编号正确就位。

为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性,在工厂制造时,在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿),悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝,腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁(短牛腿)连接,上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝,腹板采用高强螺栓连接。

由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求,当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时,腹板的连接板可开椭圆孔,椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0(d0为螺栓孔径),并应保证孔边距的要求。

框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度,需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核,确定其翻样下料的精确长度。

框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接,目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘,先一端点焊定位,再焊另一端。

第8篇

在众多的自然灾害中,地震由于危害程度深,发生时间短,突然性强的特点,往往会给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定带来严重的危害。有研究显示地震中人员伤亡和经济损失的最主要因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(占95%)。2008年我国汶川大地震中,我国四川盆地到处屋毁人,一片狼藉,无数次的历史经历告诉我们,做好抗震防御是抗震减轻地震灾害最有效、最根本的措施。

关键字:高层建筑、混凝土房屋、抗震设计

引言:

我国是一个人口密度大、地域广博的的发展中国家,同时其建筑物设计的抗震能力普遍较低,因此,如果我国发生地震将会于社会的发展和人民的健康都造成了无法弥补的损失。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的—个重要问题。本文中,根据自己的设计经验将结合我国高层混凝土建筑结构的设计现状、建筑抗震的理论分析对高层混凝提土建筑结构的抗震设计进行讨论。

1、我国高层混凝土建筑结构的设计现状

地震由于其具有较强的突发性和随机性,要在强烈晃动中保证高层建筑的稳定性是一向很大的挑战。混凝土具有硬度高、连接性好的特点,但是强烈的晃动又要求建筑物的材质应该是变形可收缩的,这样就可以消耗地震的能量,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。虽然这几年,越来越多的研究者这在着手研究这方面的问题,但是效果并不是很理想。下面简述一下关于我国高层混凝提土建筑结构的抗震设计中存在的问题。

1.1结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层

在对于混凝土框架结构的设计上存在明显的不均匀性,使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。当发生强烈地震时,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象,从而导致大楼的迅速垮塌。比如在1976年的唐山大地震中,就出现了高层建筑的集体弹性变形的情况。

1.2柱端与节点的破坏较为突出

在地震中易造成高层建筑严重变形倒塌的原因是框架结构中存在梁轻柱重的情况。如果柱顶重于柱底,那么很显然的容易造成尤角杜和边柱易发生破坏。这种情况对于短柱来说,易发生剪切破坏外。对于一般柱来讲,当节点核芯区无箍筋约束时,节点与柱端破坏合并加重。同时当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶剪切破坏严重,破坏部位还可能转移至窗洞上下处,甚至出现短柱的剪切破坏。

1.3砌体填充墙的破坏较为普遍

当遭到地震作用时,由于砌体承重墙变形力度较小,首先受到地震的作用而出现裂缝情况。当遇到8级或者8级以上地震时,填充墙的裂缝会明显变宽,甚至造成建筑物倒塌震害规律一般是上轻下重,空心砌体墙重于实心砌体墙,砌块墙重于砖墙。

2、建筑抗震的理论分析

2.1建筑结构抗震规范

建筑结构抗震规范是每个国家针对就建筑物设计提出来的具有规范性的指导手册,对于抗震结构的设计要符合国家的规定与要求,有关部门应该根据规范严格要求设计单位,对于违反相关条例的设计师要进行严肃处理,要把抗震设计作为一种新的理念加入到建筑物的整体设计中去。但是,由于地地质的不同,在建筑结构抗震规范中,基于工程的可实施性,我国又提出了坚持科学领导,项技术经济合理方向发展的要求。这些建筑结构设计规范中有体现。

2.2抗震设计的理论

目前国际上对于抗震结构研究的理论主要有三个:拟静力理论、反应谱理论和动力理论。拟静力理论是以建筑物结构为刚性的条件,认为地震力水平的作用在结构或者结构的重心上,这个理论兴起于上个世纪10—40年代。然而反应谱理论则相对与其稍微成熟一些,它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解,以及结构动力反应特性的研究为基础,是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。对于动力理论,它把地震作为一个时间过程,选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入,建筑物简化为多自由度体系,计算得到每一时刻建筑物的地震反应,从而完成抗震设计工作。

3、对我国高层混凝提土建筑结构的抗震设计探讨

要想使建筑物在强烈地震下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的,最合理的方案是建筑结构允许在强烈地震中受到破坏,但是绝对不能倒塌。选择合理的建筑框架保证节点基本不被破坏,梁比柱尽可能早发生、多发生,对于同一层各柱两端的屈服历程应该是越长越好,柱子底部的塑性铰应最后形成。简言之,框架的抗震设计应使梁、柱端的铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。

3.1抗震计算中的延性保证

从楼层的水平地震剪力和层间位移关系可以看到,当防震达到第二、第三级水准时,框架结构的构建的弹塑性才是重中之重,框架结构在保持一定承载力的情况下通过变形来削减地震的能量,所以在框架材料的选择上要选择具有比较好的变形能力的材料,这样才不至于失去抗震的效果。实验表明他,通过“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”综合的框架结构可以在承重力和消耗地震能量上有比较好的效果,抗震效果明显。同时,综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。

3.2框架柱设计

钢管混凝土不仅具有较高的抗压、抗弯承载能力,这两者的组合使得延展性和耗能能力也大大加强,它要比普通混凝土的扭剪承载力及剪切变形能力提升很多,更容易满足工程结构受理和变形的要求,在对框架柱进行设计时,采用钢筋混凝土时,可以提高钢管混凝土柱的截面尺寸和壁厚、加大钢框架梁的截面高度,即人为地降低了框架柱的轴压比,也提高了框架部分本身的抗侧移刚度,有效地提高了框架与核芯筒之间的空间效应。外部再加之以人工干预,确定每层框架部分的建立调整系数,减少每层框架的世纪承担的地震作用的份额,这样就可以有效地形成整个框架结构的一道抗震防线。

3.3钢骨混凝土、钢筋混凝土核芯筒剪力墙

对于经常发生地震的的地区而言,剪力墙墙肢轴压比0.25—0.29,墙肢截面平均剪应力与 设计值之比为0.036—0.068。对于混凝土的核心筒周围而言,剪力墙的厚度应该保持在60cm—70cm,自上而下应收至50cm。然而对于核心筒内墙厚度应该由40cm、30cm、20cm从下往上收至20cm。在核心筒,可以为其设置连续带交叉的刚斜撑的钢框架,墙内钢框架通过连梁、形成劲性钢骨混凝土梁。

4、结语:

高层建筑混凝土抗震结构设计是一个非常复杂的工程,经常要受制于建筑当地的具体地形地貌而定,但是只要是有可能,结构工程师就应该在结构设计阶段与建筑工程师设计出多种方案,以避免不规则的设计结构给人们日后带来隐患。

5、参考文献:

1、孟春光;丁洁民;吕西林带阻尼器高层方钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验研究[期刊论文]-结构工程师2005(05)

第9篇

论文摘要:结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。

1结构设计的概念及内容

结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容可分为:基础的设计,上部结构的设计和细部设计。

2结构设计的阶段

结构设计的阶段大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。

结构计算阶段的内容为:2.1荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如,风荷载,雪荷载,施工荷载,地下水的荷载,地震荷载,人防荷载等等)和内部荷载(例如,结构的自重荷载,使用荷载,装修荷载等等)上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。2.2构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。2.3内力的计算。根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。2.4构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如,轴压比,剪跨比,跨高比,裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。

施工图设计阶段的内容为:根据上述计算结果,来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。

3各设计阶段的基本方法

根据方案阶段的主要内容,其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式,这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定,关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。

在结构计算阶段,就是根据方案阶段确定的结构形式和体系,依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算,规范上的方法有多种,关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法,以楼板为例,就有弹性计算法,塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提,是十分重要的。

在施工图设计阶段,就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求,同时还要符合规范中的构造要求,最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构,才会是合理的结构。

4规范、手册及标准图集和计算机在具体工作中的应用

结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构形式的设计时必须要紧扣不同的规范,但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范,在一个工程确定了结构形式后,首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性;然后再根据《中国地震动参数区划图》,《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求,在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定,这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面,涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定;涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定;在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。

在各种结构设计手册中,给出了该结构形式设计的原理,方法,一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。

标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有,结构绘图时采用:平法制图(03G101-1),砌体中的钢筋混凝土过梁采用:过梁(L03G303),砖混结构抗震构造详图采用:L03G313,钢筋混凝土结构抗震构造详图采用:L03G323,地沟及盖板采用:02J331。需要说明的是,在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用,必要时应说明选用的页号和图集号,不可盲目采用。

第10篇

城市轨道交通停车场主要功能是承担地铁车辆的运用、停放、列检及周月检等工作。一般有以下几个建筑单体组成:综合楼、运用库、洗车库、变电所、污水处理站、人行天桥和门卫。综合楼用于日常办公和食住等功能;运用库用于地铁车辆停放和检修保养等功能;洗车库用于地铁车辆清洗;变电所负责给整个停车场供电;污水处理站主要处理停车场内污水净化排放;人行天桥用于工作人员跨轨道通行,车辆正常运营时,行人不能随意穿越轨道。场地地质概况由上至下主要有以下土层:新填土4~5m深,高压缩性;淤泥0.4~5.5m深,fak=50kPa,高压缩性;粘土0.6~7.4m深,fak=65kPa,高压缩性;淤泥质土1~8.7m深,fak=55kPa,高压缩性;粉质粘土1~7.2m深,fak=200kPa,中压缩性;强风化泥质砂岩未揭穿,fak=300kPa,低压缩性。

2停车场主要单体结构设计总结

停车场内房屋结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008,除变电所为重点设防类外,其余均为标准设防类建筑[7]。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,本实例工程属于抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,地震设计分组为第一组[8],结合地方管理规定和场地地震安全性评价报告,场区特征周期0.35s,地震影响系数最大值0.0765,场地土类别为Ⅲ类。工程材料选择:主体结构混凝土等级采用C30,地下室结构采用P6抗渗等级防水混凝土,二次浇捣构件(如构造柱和圈梁等)混凝土等级采用C25,钢梁钢柱采用Q235B钢材。主要建筑单体结构布置和基础选型如下:综合楼建筑面积约7000m2,总高度为22.35m,五层钢筋混凝土框架结构,局部有地下室,柱网布置开间7.8m,进深7.2m,抗震等级四级,主要柱截面600×600,主要梁截面300×700。选用直径500预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。

运用库建筑面积2万平方米单层工业厂房,采用门式刚架结构,钢柱钢梁抗震等级四级,柱网跨度15m+28m+26.4m+26.8m,柱距离6m,主要柱截面H600×350×8×16,主要梁截面H(1000~700)×350×12×20。柱下基础选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,轨道道床基础选用直径400预应力混凝土管桩桩筏基础,持力层粉质粘土。洗车库和污水处理站为一层钢筋混凝土框架结构,局部两层,抗震等级四级,主要柱截面500×500,主要梁截面300×800。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。变电所为两层钢筋混凝土框架结构,其中一层为半地下室电缆夹层,抗震等级三级,主要柱截面400×400,主要梁截面300×900。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。人行天桥独柱钢筋混凝土框架结构,柱网布置跨度7m+13m+12m+8.5m,抗震等级四级,主要柱截面500×1200,主要梁截面400×1200。选用直径600钻孔灌注桩桩承台基础,持力层粉质粘土。

3结构设计难点分析

(1)根据场地地质概况的描述,本场地淤泥及淤泥质土较厚,新填土达4m深,场地地面沉降不稳定,柱下基础和库房内无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,选用何种加固处理措施,是结构设计难点之一。

(2)运用库为大跨度工业厂房,采用何种结构体系,是本工程结构设计难点之二。考虑施工周期和经济指标,本工程采用钢梁钢柱门式刚架结构体系。

(3)刚架梁梁连接节点计算时,高强螺栓计算中和轴位置的确定是本工程结构设计难点之三。查阅相关资料,中和轴位置的确定有两种假定:①中和轴在受压翼缘中心,假定模型:在弯矩作用下,把梁根部截面弯矩简化为作用于梁上、下翼缘的力偶,同时把梁受拉翼缘和端板作为独立的T形连接件看待,忽略腹板的扶持作用。此假定螺栓受力与端板厚度关系很大,设计计算较为繁琐;②中和轴在端板形心,假定模型:高强螺栓外拉力总是小于预拉力,在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时,被连接构件的接触面一直保持紧密贴合,认为中和轴在螺栓群的形心轴上。根据《端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究》试验论文结果,螺栓群中和轴介于其端板形心与受压翼缘内侧中心线之间,当所受弯矩越小,则中和轴越接近端板形心轴,越大则越接近受压翼缘[9]。

4配合施工遇到的问题分析

(1)围墙开裂。分析原因:新填土4m高,围墙距离护坡边仅1m,施工工期较紧,施工单位无法用大型机械分层碾压,填土密实度达不到设计要求。解决措施:①围墙基础选用刚性较大条形基础,防止不均匀沉降,此方案施工较快,造价便宜。②选用换填处理或水泥搅拌桩加固围墙基础下新填土,减小不均匀沉降量,此方案施工周期较长,造价偏贵。综上所述,本工程选用第一种解决措施。

(2)运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象。分析原因:短柱设计由结构和轨道两个专业,施工也分别由两家单位施工。解决措施:①混凝土短柱设计为钢柱,直接安装。②混凝土短柱由一家施工单位施工。建议日后设计采用第一种解决措施。

(3)人行天桥柱下管桩无法施工。分析原因:人行天桥跨轨道设置,场地内轨道区域下被地路专业设计水泥搅拌桩加固。解决措施:①天桥柱下基础改为钻孔灌注桩;②检验水泥搅拌桩加固后地基承载力,如不够采用,采用CFG桩加固后采用柱下独立基础。结合现场工期需要,本工程采用钻孔灌注桩基础方案。综上所述,结构设计时,充分运用结构设计难点分析结果,指导结构设计;配合施工时,遇到以上问题,经分析原因,采取我们选用的处理措施,得到明显改善效果,保质保量,按时完成土建施工。目前,本工程已投入使用2年,没有出现任何问题,得到业主单位一致认可。

5结构设计建议

(1)运用库库房内轨道道床为无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,铁路规范要求控制在20mm以内,如果道床下地质情况不好,建议采用预应力混凝土管桩桩筏基础。

(2)运用库为一层钢结构工业厂房,采用何种结构形式,需根据结构计算和经济比较。结合本工程实例,试算比较后,得出如下经验:柱跨28m,采用混凝土柱+钢梁排架结构和钢梁钢柱门式刚架结构较经济,综合考虑施工工期,选钢梁钢柱门式刚架较适用。

(3)刚架梁梁连接节点设计时,综合考虑各种因素,高强螺栓群计算中和轴宜选端板形心。

(4)场地平整有大量新填土,新填土下有较厚的淤泥和淤泥质土,计算单桩承载力时一定要考虑桩侧负摩阻力。

(5)结合配合施工中的问题,建议结构设计时改进以下措施:①场地内高填方区围墙应做刚性较大的条形基础,以避免围墙不均匀沉降开裂;②运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象,影响传力和结构安全,建议混凝土短柱设计为钢柱,直接安装即可;③被其他专业加固的场地区域,柱下基础结构设计时,建议选用钻孔灌注桩。

6结束语

第11篇

IBC2006规范和ASCE7-10规范中,依据30m深度范围土层等效剪切波速、平均锤击穿透次数、平均不排水剪切强度,场地类别划分为A,B,C,D,E,F。中国规范与美国规范的场地类别对比可参考文献

2地震反应谱加速度参数的场地修正

IBC2006规范和ASCE7—10规范中,地震反应谱加速度分布图基于B类场地土。对于非一般岩石场地的情况,规范引入了两个场地系数Fa和Fv,分别对反应谱加速度参数SS和S1进行修正,以考虑不同场地条件上的结构地震反应的差异。经场地修正的最大考虑地震反应谱加速度参数:式中,Fa为短周期场地类别影响系数,地震反应谱加速度相关系数;Fv为长周期场地类别影响系数,地震反应谱烈度相关系数。值得指出的是,这两个场地调整系数随场地类别的变化幅度很大,当场地类别由A类变化至E类时,系数Fa可从0.8变化至2.5,系数Fv可从0.8变化至3.5。这事实上是反映了厚软的土层将放大基岩地震动参数的中、长周期分量,从而导致中长周期段的结构地震反应显著增大。

3设计反应谱加速度参数

以上的地震加速度参数均对应的是“所考虑的最大地震”,而规范用于进行抗震设计的地震水准(designearthquake),即设防地震水准,则取为“所考虑的最大地震”的2/3。设计反应谱如图2所示。

险等级

IBC2006规范和ASCE7—10规范中,对于建筑和其他结构基于结构破坏的风险规定了结构的风险等级,如表1所示。风险等级从低到高分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ4个等级。

5结构抗震设计等级

IBC2006规范和ASCE7—10规范中,根据风险等级和设计反应谱加速度参数SDS和SD1,指定结构的抗震等级,抗震等级从低到高分为A,B,C,D,E,F6个等级。

6三种分析方法的选择

ASCE7—10规范中,提供了等效侧向力分析法(底部剪力法),振型反应谱分析法和地震反应谱时程分析法,并规定了各种方法的适用范围。具体来说,ASCE7—10对等效侧向力分析法(底部剪力法)的应用有一定限制,不允许用于对结构抗震设计等级为D,E,F的较复杂和较不规则的结构计算分析。规范对振型反应谱分析法和地震反应谱时程分析法的应用则没有限制。

7等效侧向力分析法(底部剪力法)

IBC2006规范和ASCE7—10规范中,重点介绍了等效侧向力分析法(底部剪力法)。式中,V为地震基底反力;CS为地震反应系数;W为重力荷载代表值;SDS为0.2s特征周期设计反应谱加速度参数;R为反应修正系数;Ie为重要性系数。地震反应系数CS的取值限值见ASCE7—10第12.8.1.节。

8结构重要性系数

ASCE7—10规范中,根据建筑物风险等级,不同荷载工况对应相应的重要性系数,如表2所示。表2雪荷载、覆冰荷载和地震荷载关于不同建筑物风险级别中,因为它的取值是由独立构件决定的而不是根据整体建筑和用途确定的。

9重力荷载代表值

重力荷载代表值W,包括恒载及表3荷载。

10结构体系和结构反应修正系数

RIBC2006规范和ASCE7—10规范中,结构体系对应相应的结构构造措施。结构体系和构造措施在《混凝土结构建筑规范》(ACI318)和《钢结构建筑抗震规定》(ANSI/AISC341)进行了规定。结构反应修正系数R根据不同的结构体系取不同的值。对结构抗震设计采用的弹性水准与延性水准抗震组合,美国规范给予了设计者一定程度的选择自由。这种选择的自由体现在,在一定的情况下,它允许设计者采用不同的弹性设计地震力与结构延性水准的组合。在特定的地震水准下,当设计采用不同延性水准的框架时,ASCE7—10规范给出的地震反应修正系数R取值也不同,即进行弹性设计的地震力也不同。设计选用的结构所具有的延性水准越高,则进行弹性设计时的地震力取值就越低。设计者对弹性水准与延性水准抗震组合的选择自由也是有限的,美国规范仍有一定的倾向性,即更倾向于较低弹性设计地震力与较高结构延性水准的抗震组合,认为这样的结构有更好的抗震性能。这一倾向具体体现在不同抗震设计类别下结构延性水准的选择自由上。此外,对于不同的结构抗震体系,因其具有不同的延性水准,地震反应降低系数的取值也有所区别,即弹性设计地震力也不同。这也可以在规范的具体条文中看出。总之,进行结构弹性设计的地震力与结构的延性水准和弹塑性耗能能力总是应该相配套、相适应的,对此有深刻的认识才能理解美国规范的抗震设计方法中设计地震力和系数R的取值以及结构抗震措施的规定。结构反应修正系数R见ASCE7—10第12.2节。

11与抗震等级相关的冗余度系数ρ

所有结构应在两个垂直方向的地震抗力系统上增加冗余度系数ρ,冗余度系数ρ与结构抗争等级相关。冗余度系数ρ取值为1.0或1.3,见ASCE7—10第12.3.4节。文献[8]将ρ定义为结构延性系数。

12地震荷载效应和荷载组合

1)水平地震荷载效应式中,Eh为水平地震荷载效应;ρ为冗余度系数;QE为由水平地震力引起的水平地震荷载效应。2)竖向地震荷载效应式中,EV为竖向地震荷载效应;SDS为0.2s特征周期设计反应谱加速度参数;D为恒载作用效应。3)地震参与的荷载效应组合ASCE7—10第2.3节,强度设计法的荷载组合,包含地震作用效应的组合公式为:当为第一种组合时,E=Eh+EV;当为第二种组合时,E=Eh-EV。4)考虑超强系数的地震荷载效应ASCE7—10规定,对于某些特殊的结构构件,其水平地震荷载效应需考虑超强系数的影响。式中,Emh为考虑超强系数的水平地震荷载效应,Ω0为超强系数。

第12篇

关键词:8.3鲁甸地震;民居抗震性能;改善办法

中图分类号:Z62文献标识码: A

1 引言

2014年8月3日云南省昭通市鲁甸县发生里氏震级6.5级强烈地震,据不完全统计此次地震共造成108.84万人受灾,615人死亡,114人失踪,8.09万间房屋倒塌,12.91万间严重损坏,46.61万间一般损坏。这使得今后很长一段时间灾区房屋的重建及抗震加固工作将成为救灾重点,本文的写作目地也在于能为灾区房屋重建及抗震加固提供参考。

2 灾区民居建筑结构现状及抗震建议

2.1 生土结构

生土结构房屋在此次地震中倒塌率超过了80%。这类结构有土墙承重式和木构架与生土墙混合承重式,多是村民取用自家田地泥土,不经焙烧,仅通过搅拌、灌筑、冲撞、压实等方法简单加工并自行设计建造的,建成的墙体为无任何“骨架”材料的大块体。有的村民修建的墙体厚度很薄,高度达7、8米,挂瓦屋顶用一些陈旧的老木料支撑,有些屋顶是用草、竹搭建。此外,一部分土坯房年份较久,有的甚至住过十二代人,在龙头山镇老街街区,最短的也有50多年历史。

2.1.1生土房屋致灾严重的原因

(1)从生土结构本身来说,1)建造房屋的土体本身是一种离散性材料,抗拉和抗弯强度均较低,延性差,而土墙往往为该结构的重要承重部分,在地震作用下极易发生变形破坏。2)生土结构的墙体往往直接暴露在外,而云南地区多阵雨、日照强烈,使得生土墙在正常使用过程中出现剥落、开裂,耐久性变差,即使在震级较低的地震来临时也会迅速破坏倒塌。

(2)从构造措施来说,灾区生土结构房屋几乎全都未设圈梁及构造柱;屋盖系统中的檩条或梁直接搁置在生土墙上,屋盖及其上荷载以集中荷载的形式通过点接触传递给墙体,导致墙体局部承载力严重不足,在使用初期就出现局部压碎现象;屋盖系统与墙体之间没有有效拉结措施,地震时屋盖易整体塌落。

2.1.2改善建议

考虑到当地高地震设防烈度的要求,幸存的该类结构房屋若已严重破坏的建议拆除或加固后不做住宅使用。根据房屋破坏程度,综合考虑加固维修费用及加固效果,确有加固必要时,可采取下列加固措施:

(1)墙体加固方法:墙体出现严重酥碱、空臌、歪闪的,应拆除重新砌筑或夯筑,新建土墙要选择粘性较好不含杂质的泥土,施工时可添加适量石灰以提高墙体的抗剪强度,加入适量草秸可增强墙体的极限变形能力,并注意控制最佳含水量,同时土墙内应沿高度不大于300mm设置一道竹筋网片,竹筋网片由4根纵向竹筋和间距为300mm的横向竹筋绑扎而成,墙体转角处加两根斜向竹筋将纵横墙的竹筋网片连成整体。对于墙体之间连接不可靠的,应采用打或增设扶墙垛等方法加固,并在房屋外墙四角、纵横墙连接处及较大洞口两侧增设木构造柱和圈梁,具体做法是预先在墙壁上开凿出放置木柱的凹槽,然后嵌入木构造柱,圈梁应设在木构造柱一侧,再用千斤顶水平抬升屋盖后塞入木圈梁,构造柱与圈梁之间用扒钉、圆钉、螺栓等可靠连接;纵横墙连接处墙体脱闪,竖向裂缝宽度超过10mm的,在对裂缝填充之后用拉结措施加固;墙体厚度不够或高厚比过大的地方,可在原墙体外侧增砌新的墙体进行加固,新旧墙体也应用藤条等柔性材料进行拉结;墙体承受集中荷载处开裂,可采用增设木垫板的方法加固。

(2)房屋其他易损部位加固方法:墙勒脚受损部分采用帮砌砖勒脚、草泥饰面等局部修复方法加固,加固后采取防潮措施;若原住宅无散水,应补做散水,散水与勒脚做防水处理。

(3)三开间以上生土结构住宅,在横墙中部屋檐标高处设纵向通长木系杆,两端开间、中间隔开间宜加设竖向剪刀撑,剪刀撑加垫木用螺栓锚固,木系杆、剪刀撑与山墙连接处应设墙揽。

2.2木结构

在此次地震中,木结构房屋表现出了较好的抗震性,但也有部分发生破坏。木结构从整体上可分为木柱木梁、木柱木屋架和穿斗木构架三种形式,木骨架作为承重结构,墙体由生土、木板、竹板、砌块、石材等建造,只起维护作用。

2.2.1改善建议

(1)对新建木结构房屋

1)木结构房屋的良好抗震性能受木材的品质及施工质量影响较大,此外,木结构房屋的防风、防雨、防火、防虫蛀等性能较差,维护成本高,设计使用年限较短,重建木结构民居时应综合考虑木料的来源、品质、施工技术条件。

2)结合鲁甸地区自然条件,建议采用穿斗式木骨架形式的木结构房屋,并以木板或竹笆抹泥作为围护墙镶嵌在木柱与木梁内,这种结构形式抗震性能更好。

3)采取抗震构造措施,如平面布置要合理、建筑体型要规则简单,尽可能减轻屋盖重量,在木柱间增加抗震砖横墙,在梁与柱之间加设斜撑等。

(2)对震后木结构,首先全面检查其破坏情况,综合评价结构强度及抗震性能,当有加固必要时,应采取下列加固措施:

1)木构架的加固:对于损坏严重的木构架要全部或局部拆除,再重新安装并整体加固;对于一般破坏的木构架,进行修复后使各构件复位并进行整体加固;对个别损坏严重的构件要进行更换,更换后的构件要与原有构件可靠连接;对于损坏较轻的木构架直接进行整体加固即可。

2)柱脚的加固:若柱脚腐朽严重或出现弯折破坏,但自柱底面向上未超过柱高的1/4时,可采用墩接柱脚的方法处理。

3)木檩条在瓜柱(或屋架上)的支承长度小于50mm的,应钉木夹板或钉铁扒钉加固;木梁和木柱连接不牢靠时,应增设拉结铁件加固。

4)住宅两端开间、中间隔开间宜在木屋架之间加设垂直剪刀撑。

5)木屋架的上弦产生弯曲时,屋架下弦用钢拉杆加固,上弦通过增加腹杆进行加固。

6)砌体围护墙与木构架连接不满足要求时,增加墙揽连接山墙与屋架,增设铅丝拉结墙体与木柱,在隔墙顶部使用螺栓加强与屋架下弦或木梁的连接;围护墙体空臌、酥碱、歪闪或有明显裂缝时,应拆除重砌,新砌墙体要与木构架可靠拉结;增砌的隔墙应采用240mm厚砖墙,并且应当有基础。

2.3 砌体结构

灾区条件稍好的村民使用了砖砌体、砌块砌体、石砌体与木屋盖组合建造的砌体结构房屋,但几乎均为无筋砖砌体,层数为一层或两层,屋面多为木结构坡屋顶,少数为混凝土平屋顶,极少数为轻钢坡屋顶。此次地震中,该类型结构房屋有少数倒塌,多数严重破坏。

2.3.1 灾区砌体结构房屋严重破坏的原因

首先砌体结构房屋的强度受砂浆强度影响,抗拉、抗弯、抗剪强度均较低,受力作用时会产生较大的离散性,另外砌体结构自重大,受到的水平地震作用也比较大。

调查发现,当地村民砌筑墙体的粘结材料多是泥浆,粘接强度非常差,抵抗水平地震作用的墙体抗剪强度极弱,有的砌块为“二手砖”(从拆除的旧砌体房屋中回收的普通砖),强度不足;这类结构的房屋往往也没有必要的抗震构造措施;房屋空间过大,结构构件尺寸及布置大多不符合规范要求。

2.3.2 改善建议

首先,对这类民居进行抗震鉴定,对于已经倒塌及严重破坏了的砌体房屋建议拆除或不居住;对于轻微破坏的房屋,结合农民的收入状况进行补强及抗震加固,增强房屋的整体性,改善构件的受力状况。具体加固方法参照如下,

(1)增强抗震能力:对于破坏严重难以加固的墙体,应拆除重砌,新砌墙体应设基础并与原有可靠墙体进行有效连接,连接方式为沿墙体高度每隔500~600mm设置2根长度不小于1m的φ6钢筋与原墙体用螺栓或锚筋连接;大梁下的承重砌体由于局部承压开裂时,应在梁下增加混凝土梁垫或增设扶壁柱;在抗震薄弱方向增砌抗震墙;震后完好但抗震能力不满足设防要求的墙体,如宽度过小的窗间墙、过长过高的隔墙,应采用钢筋砂网面层或设置砌体扶壁柱进行加固;门窗洞口上方没有过梁或过梁开裂时,应在洞口上方增设钢筋混凝土过梁;

(2)增强房屋整体性:在纵横墙交接处采用钢拉杆、长锚杆进行拉结,或者增设构造柱及外加圈梁,新增构造柱应设置独立基础并使用拉结筋、销楗、压浆锚杆或锚筋等与原墙体、原基础可靠连接,同时也要与屋盖或原有圈梁可靠连接;对墙体布置在平面内不闭合的情况,应补齐墙段或在开口周围增设现浇钢筋混凝土框形成闭合结构;对于不满足抗震鉴定要求的预制楼、屋盖,应增设钢筋混凝土现浇层;

(3)对于不合规范的附属构件,如女儿墙、雨棚、屋檐等应拆除、降低高度或用钢拉杆加固。

3 提高灾区自建房抗震性能综合建议

(1)普及正确房屋抗震观念

房屋抗震并不全是材质问题,而是广大村民普遍缺乏抗震意识。当地村民委员会应根据各地地理环境等印发相关房屋安全知识手册,普及房屋抗震知识,教育引导村民了解在当地如何建房才能满足安全抗震要求,为自己的房屋质量把好关。

(2)建立农村自建房结构标准规范、建立审批审查制度

为从根本上减少、避免地震中房屋倒塌造成的重大人员伤亡和财产损失,首先应提高居民自建房屋建筑结构标准,同时当地政府应认真督导村民按照该标准建房,有必要时建立农民自建房专审小组,负责自建房的审批和定期抗震评审。

(3)提供房屋抗震“便民服务”

村民大多缺乏建筑结构设计知识,建造房屋时选址不当、结构不合理、基础埋深较浅的现象非常普遍,另一方面村民们往往为节约建房成本,选择了不合格的建房材料。鉴于此,当地政府可安排自建房指导专家,为村民们建房选址、选材、结构设计提供专业参考方案,有条件的可为村民提供免费建房施工图纸,提供专业上门技术指导等。

(4)加强建筑从业者的专业技能

自建房多为私人承建,施工员不具备合格资质,单凭经验进行施工,有时还会缺省施工步骤、材料和必要措施。针对这一现象当地政府可组织自建房承建者进行专业知识培训和操作技能培训,普及结构安全和抗震构造知识,培训考核通过者方可从事房屋建设。

参考文献:

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[2] 红,君等,生土结构房屋的承重夯土墙体抗震性能试验研究[J].西安建筑科技大学学报,2007,39(4):451-456.

[3] 曾耀辉,关于提高农村土木房屋抗震能力的思考[J].安徽农业科学,2010,38(16)8809-8810.