時(shí)間:2023-03-23 15:05:12
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇抗震設(shè)防論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
1前言
我國位于四川西部的南北地震構(gòu)造帶,其地震的頻度高、強(qiáng)度大。我國大陸地震活動(dòng)目前正處于本世紀(jì)以來的第五個(gè)活躍期。四川已經(jīng)缺震7級以上地震近23年,缺震6級以上地震近10年。目前,四川的地震形勢十分嚴(yán)峻。
地震造成人民生命財(cái)產(chǎn)損失的主要原因,是由地震引起的建筑物(絕大部分是磚房)和工程設(shè)施的破壞,以及次生災(zāi)害。國內(nèi)外歷次地震的經(jīng)驗(yàn)告訴我們:抓好抗震設(shè)防地區(qū)建設(shè)工程的抗震設(shè)計(jì),是減輕未來地震災(zāi)害損失最積極、最有效和最根本的措施。
據(jù)文獻(xiàn)[4]記載,全國城鎮(zhèn)民用建筑中以磚砌體作為墻體材料的占90%以上;據(jù)有關(guān)部門近兩年對四川省的16個(gè)城鎮(zhèn)各類公建房屋統(tǒng)計(jì)顯示,多層磚房(含底框磚房)所占(面積)比例達(dá)89%;筠連縣城的這類房屋,預(yù)計(jì)所占比例在90%以上。所以,磚房是我國房屋建筑的主體。同時(shí),磚房在歷次地震中的震害又是嚴(yán)重的。據(jù)對1976年我國唐山7.8級地震震害統(tǒng)計(jì),磚房是100%破壞,其中85%以上倒塌。磚房之所以地震破壞比例如此大,主要原因是磚砌體是一種脆性結(jié)構(gòu),其抗拉和抗剪能力均低,在強(qiáng)烈地震作用下,磚結(jié)構(gòu)易于發(fā)生脆性的剪切破壞,從而導(dǎo)致房屋的破壞和倒塌。如果在多層磚房的設(shè)計(jì)中再過度追求大開間、大門洞、大懸挑,甚至通窗效果等,必將大大削弱房屋的抗震能力
2目前多層磚房抗震設(shè)計(jì)中存在的主要問題
(1)城市住宅磚房建設(shè)中,房屋超高或超層時(shí)有發(fā)生,尤其是底層為“家?guī)У辍钡拇u房,高度超過限值1m以上。
(2)在“綜合樓”磚房中,底層或頂層有采用“混雜”結(jié)構(gòu)體系的,即為滿足部分大空間需要,在底層或頂層局部采用鋼筋砼內(nèi)框架結(jié)構(gòu)。有的僅將構(gòu)造柱和圈梁局部加大,當(dāng)作框架結(jié)構(gòu)。
(3)住宅磚房中為追求大客廳,布置大開間和大門洞,有的大門洞間墻寬僅有240mm,并將陽臺(tái)作成大懸挑(懸挑長度大于2m)延擴(kuò)客廳面積;部分“局部尺寸”不滿足要求時(shí),有的不采取加強(qiáng)措施,有的采用增大截面及配筋的構(gòu)造柱替代磚墻肢;住宅磚房中限于場地或“造型”,布置成復(fù)雜平面,或縱、橫墻沿平面布置多數(shù)不能對齊,或墻體沿豎向布置上下不連續(xù)等等。
(4)多層磚房抗震設(shè)計(jì)中,未作抗震承載力計(jì)算的占多數(shù),加之缺乏工程經(jīng)驗(yàn),使相近的多層磚房采用的砌體強(qiáng)度等級相距甚遠(yuǎn)。
(5)多層磚房抗震設(shè)計(jì)中,所采取的抗震措施區(qū)別較大。構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置:多數(shù)設(shè)計(jì)富余較大,部分設(shè)計(jì)設(shè)置不足(含大洞口兩側(cè)未設(shè)構(gòu)造柱);抗震連接措施:多數(shù)設(shè)計(jì)不完整或未交待清楚,有的設(shè)計(jì)還采用“一本圖集打天下”的作法,不管具體作法和適用與否,全包在“圖集”身上。
3多層磚房抗震設(shè)計(jì)意見
我國建筑抗震設(shè)防的目標(biāo)是三個(gè)水準(zhǔn)。多層磚房可通過一階段設(shè)計(jì)達(dá)到下列要求:滿足抗震承載力要求,房屋可“小震不裂”;滿足結(jié)構(gòu)體系、平立面布置和抗震措施等要求,房屋可符合“中震可修”;滿足房屋高度和層數(shù)及構(gòu)造柱和圈梁等要求,房屋可做到“大震不倒”。
確保多層磚房抗震設(shè)計(jì)質(zhì)量,主要有以下三個(gè)方面的內(nèi)容。
3.1抗震概念設(shè)計(jì)
3.1.1房屋的高度和層數(shù)
實(shí)心粘土磚的多層磚房,墻厚不小于240mm,總層數(shù)不應(yīng)超過文獻(xiàn)[1]表5.1.2的規(guī)定,總高度不宜超過表5.1.2的規(guī)定,高度允許稍有選擇的范圍應(yīng)不大于0.5m。需要特別指明的是,表5.1.2是適用于橫墻較多的多層磚房。橫墻較多是指同一層內(nèi)開間大于4.2m的房間占該層總面積的1/4以內(nèi)。對于醫(yī)院、教學(xué)樓等橫墻較少的多層磚房總高度,應(yīng)比表5.1.2的規(guī)定降低3m,層數(shù)相應(yīng)減少一層;對橫墻很少的多層磚房,應(yīng)根據(jù)具體情況,在橫墻較少的基礎(chǔ)上,再適當(dāng)降低總高度和減少層數(shù);對抗震橫墻最大間距超過文獻(xiàn)[1]表5.1.5要求的多層磚房,已不屬于側(cè)力作用下的剛性房屋,不能按多層磚房設(shè)計(jì),應(yīng)按空曠房屋進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。多層磚房總高度與總寬度的最大比值,不應(yīng)超過文獻(xiàn)[1]表5.1.3的要求。
房屋的總高度指室外地面到檐口的高度,半地下室可從地下室室內(nèi)地面算起,全地下室和嵌固條件好的半地下室(符合文獻(xiàn)[2]第250頁半地下室在地面下嵌固的條件)可從室外地面算起;頂層利用閣樓坡屋面設(shè)躍層時(shí)應(yīng)算到山尖墻的半高處。多層磚房的層高不宜超過4m。房屋總寬度的確定,可分下列四種情況:對于規(guī)則平面,可按房屋的總體寬度計(jì)算,不考慮平面上局部凸出或凹進(jìn);對于凸出或凹進(jìn)的較規(guī)則平面,房屋寬度可按加權(quán)平均值計(jì)算或近似取平面面積除以長度;對懸挑單邊走廊或單邊由外柱承重的走廊房屋,房屋寬度不包括走廊部分的寬度;對設(shè)有外墻的單面走廊房屋,房屋寬度可以包括1/2走廊部分的寬度。
3.1.2結(jié)構(gòu)體系
應(yīng)優(yōu)先采用橫墻承重或縱橫墻共同承重的結(jié)構(gòu)體系。同一結(jié)構(gòu)單元中應(yīng)采用相同的結(jié)構(gòu)類型,不應(yīng)采用磚房與底框磚房或內(nèi)框架磚房或框架結(jié)構(gòu)等“混雜”的結(jié)構(gòu)類型。墻體布置應(yīng)滿足地震作用有合理的傳遞途徑??v橫向應(yīng)具有合理的剛度和強(qiáng)度分布,應(yīng)避免因局部削弱或突變造成薄弱部位,產(chǎn)生應(yīng)力集中或塑性變形集中;對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力。
3.1.3平、立面布置
建筑的平面布置和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對稱,平面形狀應(yīng)具有良好的整體作用??v、橫墻沿平面布置不能對齊的墻體較少,樓梯間不宜設(shè)在房屋的盡端和轉(zhuǎn)角處;建筑的立面和豎向剖面力求規(guī)則,結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化,墻體沿豎向布置上下應(yīng)連續(xù),避免剛度突變;豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的截面和材料強(qiáng)度等級自下而上宜逐漸減小,避免抗側(cè)力構(gòu)件的承載力突變。8度和9度時(shí),當(dāng)房屋的立面高差較大、錯(cuò)層較大和質(zhì)量及剛度截然不同時(shí),宜采用防震縫將結(jié)構(gòu)分割成平面和體形規(guī)則的獨(dú)立單元。房屋的頂層不宜設(shè)置大會(huì)議室、舞廳等空曠大房間,房屋的底層不宜設(shè)鋪面等通敞開大門洞。當(dāng)確需設(shè)置時(shí),應(yīng)采取彌補(bǔ)薄弱部位的加強(qiáng)型措施或進(jìn)行專門研究。
多層磚房門窗間墻的局部尺寸宜符合文獻(xiàn)[1]表5.1.6的要求。當(dāng)部分的局部尺寸不滿足要求時(shí),如該部位已設(shè)構(gòu)造柱,可對已設(shè)構(gòu)造柱增大截面及配筋;如該部位原未設(shè)構(gòu)造柱,則可用增設(shè)構(gòu)造柱來滿足要求。房屋轉(zhuǎn)角處的門窗間墻承受雙向側(cè)向應(yīng)力,其局部尺寸應(yīng)不小于1m;其余外縱墻的門窗間墻局部尺寸部分不滿足1m要求時(shí),其限值可放寬到0.8m;內(nèi)墻門間墻局部尺寸不滿足要求時(shí),可用設(shè)構(gòu)造柱來滿足。
值得指出的是,近幾年在多層磚房的抗震設(shè)計(jì)中,較普遍存在為了客廳開大門洞,不惜犧牲門間墻寬度的現(xiàn)象。這是個(gè)對局部尺寸認(rèn)識(shí)不足的概念設(shè)計(jì)問題,一是認(rèn)為部分不滿足局部尺寸要求關(guān)系不大;二是認(rèn)為只要用擴(kuò)大了的構(gòu)造柱替代門間墻就沒有問題了,在設(shè)計(jì)中將構(gòu)造柱當(dāng)作“靈丹妙藥”到處使用。應(yīng)當(dāng)明白,磚砌體和砼的變形模量差別很大,雖然磚砌體與構(gòu)造柱和圈梁可以協(xié)同工作,增加房屋的延性,但是它們不能同時(shí)段進(jìn)入工作狀態(tài),在“中震”階段的抗震承載力主要由磚砌體承擔(dān)。因此,砌體結(jié)構(gòu)中過多配置砼的桿系構(gòu)件,其作用是有限的。
3.2抗震計(jì)算
抗震計(jì)算是抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分,是保證滿足抗震承載力的基礎(chǔ)。多層磚房的抗震計(jì)算,可采用底部剪力法。對平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的多層磚房,宜采用考慮地震扭轉(zhuǎn)影響的分析程序。目前,多層磚房的抗震設(shè)計(jì)中,不作抗震驗(yàn)算是較普遍的現(xiàn)象,這樣就必然存在一是不安全二是浪費(fèi)的問題。多層磚房的抗震計(jì)算比較容易,文獻(xiàn)[2]中有較完整的計(jì)算實(shí)例,可供手算時(shí)參考。筆者經(jīng)對7度區(qū)若干幢規(guī)則的7層住宅磚房抗震計(jì)算分析顯示,底層所用混合砂漿的強(qiáng)度等級不能低于M10。
3.3抗震措施
保障多層磚房的抗震措施,是多層磚房“大震不倒”和不作“二階段設(shè)計(jì)”的關(guān)鍵。多層磚房的抗震措施內(nèi)容較多,概括起來,可分為三部分。
3.3.1構(gòu)造柱和圈梁的設(shè)置
對橫墻較多的多層磚房,應(yīng)按文獻(xiàn)[1]表5.3.1的要求設(shè)置構(gòu)造柱;對橫墻較少或橫墻很少的多層磚房,應(yīng)根據(jù)房屋增加一層或二層后的層數(shù),按表5.3.1的要求設(shè)置構(gòu)造柱。表中的“較大洞口”,設(shè)計(jì)中可界定為:門洞寬不小于2m和窗洞寬不小于2.3m;“大房間”可界定為:層高超過3.6m或長度大于7.2m。
對橫墻承重或縱橫墻共同承重的裝配式鋼筋砼樓、屋蓋或木樓、屋蓋的多層磚房,應(yīng)按文獻(xiàn)[1]表5.3.5的要求設(shè)置圈梁;對于隔開間或每開間設(shè)置構(gòu)造柱的多層磚房,應(yīng)沿設(shè)有構(gòu)造柱的橫墻及內(nèi)、外縱墻在每層樓蓋和屋蓋處均設(shè)置閉合的圈梁。
值得注意的是,圈梁的截面和配筋不宜過大,通常按文獻(xiàn)[1]第5.3.6條要求的數(shù)值或提高一個(gè)等級采用就可以了,不宜無限提高。同理,圈梁的作用也是有限的。
3.3.2構(gòu)件間的連接措施
多層磚房各構(gòu)件間的抗震構(gòu)造連接是多層磚房抗震的關(guān)鍵。抗震構(gòu)造連接的部位較多,重要部位的連接措施有下列幾項(xiàng)。
a)構(gòu)造柱與樓、屋蓋連接
當(dāng)為裝配式樓、屋蓋時(shí),構(gòu)造柱應(yīng)與每層圈梁連接(多層磚房宜每層設(shè)圈梁);當(dāng)為現(xiàn)澆樓、屋蓋時(shí),在樓、屋蓋處設(shè)240mm×120mm拉梁(配4φ10縱筋)與構(gòu)造柱連接。
b)構(gòu)造柱與磚墻連接
構(gòu)造柱與磚墻連接處應(yīng)砌成馬牙槎,并沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋,每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。
c)墻與墻的連接
7度時(shí)層高超過3.6m或長度大于7.2m的大房間,以及8度和9度時(shí),外墻轉(zhuǎn)角及內(nèi)外墻交接處,當(dāng)未設(shè)構(gòu)造柱時(shí),應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋,每邊伸入墻內(nèi)不小于1m。
d)屋頂間的連接
突出屋面的樓梯間等,構(gòu)造柱應(yīng)從下一層伸到屋頂間頂部,并與頂部圈梁連接。屋頂間的構(gòu)造柱與磚墻以及磚墻與磚墻的連接,可按上述抗震措施采取。
(5)后砌體的連接
后砌的非承重砌體隔墻,應(yīng)沿墻高每隔500mm設(shè)2φ6拉結(jié)鋼筋與承重墻連接,每邊伸入墻內(nèi)不小于0.5m。8度和9度時(shí),長度大于5.1m的后砌墻頂,應(yīng)與樓、屋面板或梁連接。
(6)欄板的連接
磚砌欄板應(yīng)配水平鋼筋,且壓頂臥梁應(yīng)與砼立柱相連,壓頂臥梁宜錨入房屋的主體構(gòu)造柱。
(7)構(gòu)造柱底端連接
構(gòu)造柱可不單獨(dú)設(shè)基礎(chǔ)(承重構(gòu)造柱除外),但應(yīng)伸入室外地面下500mm,或錨入室外地面下不小于300mm的地圈梁。
3.3.3懸臂構(gòu)件的連接
(1)女兒墻的穩(wěn)定措施
6~8度時(shí),240mm厚無錨固女兒墻(非出入口處)的高度不宜超過0.5m,當(dāng)超過時(shí),女兒墻應(yīng)按抗震構(gòu)造圖集要求采取穩(wěn)定措施。女兒墻的計(jì)算高度可從屋蓋的圈梁頂面算起,當(dāng)屋面板周邊與女兒墻有鋼筋拉結(jié)時(shí),計(jì)算高度可從板面算起。
(2)懸挑構(gòu)件
懸臂陽臺(tái)挑梁的最大外挑長度不宜大于1.8m,不應(yīng)大于2m。
不應(yīng)采用墻中懸挑式踏步或豎肋插入墻體的樓梯。
4結(jié)語
多層磚房在城鄉(xiāng)建設(shè)中量大面廣,又是人類活動(dòng)和生活的主要場所。因此,加強(qiáng)多層磚房抗震設(shè)計(jì),重視多層磚房抗震設(shè)計(jì)中的三個(gè)環(huán)節(jié),就能使多層磚房的地震破壞降低到最低限度。
參考文獻(xiàn)
1建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GBJ11—89)及1993年局部修訂.中國建筑工業(yè)出版社,1989遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,1993
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊叢書編委會(huì).建筑抗震設(shè)計(jì)手冊.中國建筑工業(yè)出版社,1994
地震動(dòng)能量是刻畫地震強(qiáng)弱的綜合指標(biāo),它綜合體現(xiàn)了地面最大加速度和地震持時(shí)兩個(gè)反映地面運(yùn)動(dòng)特性的重要因素。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的能量分析方法是一種能較好地反映結(jié)構(gòu)在地震地面運(yùn)動(dòng)作用下的非線性性質(zhì)及地震動(dòng)三要素(幅值、頻譜特性和持時(shí))對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。地震時(shí),結(jié)構(gòu)處于能量場中,地面與結(jié)構(gòu)之間有連續(xù)的能量輸入、轉(zhuǎn)化與耗散。研究這種能量的輸入與耗散,以估計(jì)結(jié)構(gòu)的抗震能力,是結(jié)構(gòu)抗震能量分析方法所關(guān)心的問題。結(jié)構(gòu)在地震(反復(fù)交變荷載)作用下,每經(jīng)過一個(gè)循環(huán),加載時(shí)先是結(jié)構(gòu)吸收或存儲(chǔ)能量,卸載時(shí)釋放能量,但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個(gè)循環(huán)中的“耗散能量”(耗能),亦即一個(gè)滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。能量等于力與變形的乘積。一個(gè)結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)所耗散的地震能量多,不僅因?yàn)樗袚?dān)了較大的地震作用,還因?yàn)樗a(chǎn)生了較大的變形。從這個(gè)意義上來看,耗能構(gòu)件是用它自身某種程度破壞所作的犧牲,來維持整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全。所以,每次大的地震作用之后,人們看到那些沒有其它途徑耗散所吸收的地震作用的能量的結(jié)構(gòu),只有通過結(jié)構(gòu)自身的破壞來釋放所有的多余能量。因此,結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)注意保證結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和變形能力的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一,如結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)就是在傳統(tǒng)的單一強(qiáng)度概念條件下進(jìn)行的彈性抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,充分考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的塑性變形能力,在設(shè)防烈度下允許結(jié)構(gòu)出現(xiàn)可能修復(fù)的損壞,當(dāng)?shù)卣鹱饔贸^設(shè)防烈度時(shí),利用結(jié)構(gòu)的彈塑性變形來存儲(chǔ)和消耗巨大的地震能量,保證結(jié)構(gòu)裂而不倒。
單層磚柱廠房具有選價(jià)低廉、構(gòu)造簡單、施工方便等優(yōu)點(diǎn),在中小型工業(yè)廠肩中得到廣泛應(yīng)用。磚柱廠房是以磚柱(墻)做為承重和抗側(cè)力構(gòu)件,由于材料的脆性性質(zhì),其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差;由于磚往廠房內(nèi)部空曠、橫墻問距大,地震時(shí)的抗倒塌能力不如砌體結(jié)構(gòu)的民用建筑。因此根據(jù)磚柱廠房的震害特點(diǎn),找出杭震的薄弱環(huán)節(jié),提出相應(yīng)的抗震措施,提高其抗震能力是必要的。
1.地震震害及其特點(diǎn):
地震震害表明:6、7度區(qū)單層磚柱廠房破壞較輕,少數(shù)磚柱出現(xiàn)彎曲水平裂縫:8度區(qū)出現(xiàn)倒塌或局部倒塌,主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞;9度區(qū)廠房出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞,倒塌率較大。
從震害特點(diǎn)看,磚柱是廠房的薄弱環(huán)節(jié),外縱墻的磚柱在窗臺(tái)高度或廠房底部產(chǎn)主水平裂縫,內(nèi)縱墻的磚柱在底部產(chǎn)生水平裂縫,磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時(shí)產(chǎn)生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞,山墻外傾、檁條拔出,嚴(yán)重時(shí)山墻倒塌,端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對廠房抗震性能有一定的影響,重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房,楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋,其縱向水平剛度和空間作用較差,地震時(shí)屋蓋易產(chǎn)生傾斜。
2.適用范圍及結(jié)構(gòu)布置
2.1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房,當(dāng)無吊車且跨度和柱頂標(biāo)高均不大時(shí),地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響,變截面柱的上柱震害嚴(yán)重又不易修復(fù),容易造成屋架塌落。因此規(guī)定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房,6-8度時(shí)廠房的跨度不大子15m且柱頂標(biāo)高下大于6.6m,9度時(shí)跨度不大于12m且柱頂標(biāo)高不大于4.5m。
2.2廠房的平立面應(yīng)簡單規(guī)則。平面宜為矩形,當(dāng)平面為L、T形時(shí),廠房陰角部位易產(chǎn)生震害,特別是平面剛度不對稱,將產(chǎn)生應(yīng)力集中。對于立面復(fù)雜的廠房,當(dāng)屋面高低錯(cuò)落時(shí),由于振動(dòng)的不協(xié)調(diào)而發(fā)主碰撞,震害更為嚴(yán)重。
2.3當(dāng)廠房體型復(fù)雜或有貼建的房屋(或構(gòu)筑物)時(shí),應(yīng)設(shè)置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨(dú)立、體型簡單的抗震單元,以避免地震時(shí)產(chǎn)主破壞。針對中小型廠房的特點(diǎn),鋼筋混凝上無檀屋蓋的磚柱廠房應(yīng)設(shè)置防震縫,而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設(shè)防震縫。防震縫處宜設(shè)置雙柱或雙墻,以保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和剛度,防震縫的寬度應(yīng)根據(jù)地震時(shí)最大彈塑性變形計(jì)算確定。一般可采用50~70mm。
3.結(jié)構(gòu)體系
3.1地震時(shí)廠房破壞程度與屋蓋類型有關(guān),一般來說重型屋蓋廠房震害重,輕型屋蓋廠房震害輕,在高烈度區(qū)影響更為明顯。因此要求6-8度時(shí)宜采用輕型屋蓋,9度時(shí)應(yīng)采用輕型屋蓋。人之地震震害調(diào)查表明:6、7度時(shí)的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞,8、9度時(shí)排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(G8Jll一89)規(guī)定:6、7度時(shí)可采用十字形截面的無筋磚柱,8度1、2類場地應(yīng)采用組合磚柱,8度3、4類場地及9度時(shí)邊柱宣采用組合磚柱,中柱直采用鋼筋混凝土柱。經(jīng)過地震震害分析發(fā)現(xiàn):非抗震設(shè)計(jì)的單層磚柱廠房經(jīng)過8度地震也有相當(dāng)數(shù)量的廠房基本完好,所倒塌的廠肩大部份在設(shè)計(jì)和施工上也存在先天不足,因此正常設(shè)計(jì)正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后,在8度區(qū)仍然具有一定的抗震能力??梢妼?度區(qū)的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴(yán)的,在抗震規(guī)范的修訂稿中將8度1、2類場地“應(yīng)”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱,允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說,當(dāng)單層磚柱廠房符合砌體結(jié)構(gòu)剛性方案條件,經(jīng)抗震驗(yàn)算承載力滿足要求時(shí),可以采用無筋磚柱。
3.3對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度,單靠磚柱做為抗側(cè)力構(gòu)件是不夠的,如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設(shè)置柱間支撐,會(huì)吸引相當(dāng)大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強(qiáng)廠房的縱向抗震承載力,在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻,以代替柱間支撐的作用,這是經(jīng)濟(jì)有效的方法。
3.4當(dāng)廠房兩端為非承重山墻時(shí),山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接,只能依靠屋架上弦與防風(fēng)柱上端連接做為山墻頂部的支點(diǎn),這不僅降低了房屋整體空間作用,對防止山墻的出平面破壞也不利,因此廠房兩端均應(yīng)設(shè)置承重山墻。
3.5廠房的縱橫向內(nèi)隔墻宣做成抗震墻,其目的充分利用培體的功能,避免主體結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)內(nèi)隔墻不能做成抗震墻時(shí),最好采用輕質(zhì)隔墻,以避免墻體對柱及柱與屋架連接節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生不利影響,如果采用非輕質(zhì)隔墻,則應(yīng)考慮隔墻對柱及其與屋架節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的附加剪力。
3.6無窗架不應(yīng)通至廠房單元的端開間,以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時(shí),將產(chǎn)生嚴(yán)重的震害甚至倒塌,地震區(qū)應(yīng)避免使用。
4抗震承載力計(jì)算
4.1橫向抗震計(jì)算
單層磚往廠房橫向抗震計(jì)算的計(jì)算簡圖,可按下列規(guī)定選?。海?)當(dāng)廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時(shí),可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結(jié)構(gòu)模型;(2)當(dāng)廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱,在確定廠房自振周期時(shí),磚柱下端按固接考慮,在計(jì)算水平地震作用時(shí),磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下,隨著變形的不斷增加,無筋磚柱下端開裂并退出工作,囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔(dān)。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計(jì)算,可以忽略空間工作影響·采用平面排架進(jìn)、廳計(jì)算。對于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩,其空間作用不能忽略,應(yīng)按空間分析的方法進(jìn)行計(jì)算:但為了簡化,對于一定條件下的廠房可以按平面排架進(jìn)行計(jì)算,考慮到其空間工作影響,對計(jì)算的地震作用效應(yīng)要進(jìn)行調(diào)整。
4.2縱向抗震計(jì)算
對于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房,當(dāng)考慮屋蓋為剛性時(shí),縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側(cè)移剛度成正比:當(dāng)考慮屋蓋的彈性進(jìn)行空間分析時(shí),側(cè)移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小,而側(cè)移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設(shè)計(jì)中為了利用剛性屋蓋假定時(shí)縱向地震作用分配形式簡單的優(yōu)點(diǎn),可以針對不同屋蓋形式對柱列的側(cè)移剛度乘以修正系數(shù),做為縱向地震分配時(shí)的柱列剛度,并對所計(jì)算的廠房自振周期進(jìn)行修正,以考慮屋蓋的彈性影響。
對于縱墻對稱布置的單跨廠房,在廠房縱向沿跨中切開,取一個(gè)柱列單獨(dú)進(jìn)行縱向計(jì)算與對廠房進(jìn)行整體分析結(jié)果是相同的。對于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度,考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大,為了計(jì)算簡便,仍可假定各縱向往列在地震時(shí)獨(dú)立振動(dòng),按柱列法進(jìn)行計(jì)算。
5抗震構(gòu)造措施
5.1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時(shí)的抗震構(gòu)造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關(guān)規(guī)定。采用瓦木屋蓋時(shí),設(shè)有滿鋪望板的抗震能力比無望板強(qiáng)得多,望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明,未設(shè)上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋,屋架產(chǎn)主傾斜甚至倒塌的震害較多,因此要有足夠的屋蓋支撐系統(tǒng),保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩(wěn)定,以滿足抗震的要求。
5.2圈梁對增強(qiáng)廠房的整體性起到了重要作用,但預(yù)制圈梁抗震性能差,地震時(shí)在連接外容易拉斷,因此要求圈梁應(yīng)現(xiàn)澆且在廠房柱頂標(biāo)高處沿房屋外墻及承重內(nèi)墻閉合。對于8、分度區(qū)還應(yīng)沿墻高每隔3-4m增設(shè)一道圈梁,可提高磚墻的抗震性能,并能夠限制地震時(shí)墻體裂縫的開展,減輕墻體破壞。當(dāng)?shù)鼗鶠檐浫跽承酝痢⒁夯?、新近填土或?yán)重不均勻土層時(shí),地震易出現(xiàn)裂縫,如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂,基礎(chǔ)頂面應(yīng)設(shè)置基礎(chǔ)圈梁,以減輕地震災(zāi)害。當(dāng)圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時(shí),圈梁的截面和配筋除滿足抗震構(gòu)造要求外,還應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力計(jì)算確定。采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房,地震時(shí)在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現(xiàn)水平裂縫,因此8、9度時(shí),在墻頂沿墻長每隔1m左右埋設(shè)1根8豎向鋼筋,并插入頂部圈梁內(nèi),以避免上述震害的產(chǎn)生。
5.3地震中屋架與磚柱連接不牢,柱頭產(chǎn)主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強(qiáng)屋架與磚柱的連接,柱頂墊塊應(yīng)與墻頂圈梁整體澆注,屋架與墊塊的預(yù)埋件采用螺栓連接或焊接。當(dāng)墊塊厚度或配筋過小時(shí)。預(yù)埋件的錨固不能滿足要求,墊塊厚度丁應(yīng)小于240mm,井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網(wǎng)。烈度較高時(shí),屋蓋承受的地震作用較大,與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩,墊塊兩側(cè)各500mm范圍內(nèi)圈梁的箍筋應(yīng)加密,其間距不應(yīng)大子100mm。
中圖分類號(hào):S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、前言
在目前的發(fā)展趨勢中,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流趨勢有低碳,環(huán)保,安全,節(jié)能,生態(tài)。其中指標(biāo)之一,就是建筑的安全性,而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震,因此,加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),必將會(huì)被提升到建筑設(shè)計(jì)新的戰(zhàn)略高度。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震性能衡量標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對于建筑結(jié)構(gòu)的性能從兩個(gè)角度進(jìn)行描述,一是通過損壞的程度描述其性能,將建筑結(jié)構(gòu)的損壞程度分為不損壞和屬正常維修下的損壞、可修復(fù)的破壞和倒塌;二是描述用途的重要性,即抗震設(shè)防分類。主要是氛圍甲、乙、丙、丁四類。
現(xiàn)行規(guī)范對于部分鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提出了相應(yīng)的定量指標(biāo),即正常維修和倒塌的層間變位角。而在設(shè)防類別上,提出了不同的抗震措施。其中乙類抗震措施的相關(guān)規(guī)定比甲類高一度。在強(qiáng)烈地震的影響下,乙類受到的毀壞程度比甲類輕。但是對于抗震能力,仍然缺乏確定的數(shù)量變化。借助于現(xiàn)行航震鑒定標(biāo)攤b所引進(jìn)的”綜合抗震能力由數(shù)量上的區(qū)別”有可能使不同性能要求的結(jié)構(gòu)所具有的抗震能力由數(shù)量上的區(qū)別。比如在判斷結(jié)構(gòu)抗力的高低中,可以采用結(jié)構(gòu)樓層的受剪承載力與設(shè)計(jì)地震剪力的比值。而在結(jié)構(gòu)變形能力高低方面,可以用結(jié)構(gòu)所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征,這樣就能保證不同性能要求下所對應(yīng)的抗震措施的數(shù)量化。對于丙類結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),主要利用抗力和變形能力進(jìn)行組合,并作為綜合抗震能力的基本值。而乙類建筑,設(shè)計(jì)的綜合抗震能力要低于相應(yīng)的基本值。
三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對建筑抗震性能的影響
1、 砌筑體結(jié)構(gòu)影響基本變化能力的構(gòu)造,重點(diǎn)是將整個(gè)圈梁、主要構(gòu)造柱數(shù)量、具置、斷面截面尺寸和配筋數(shù)量的分級,局部的墻體尺寸、樓梯間的構(gòu)造等只適用于考慮局部影響。比如,5-6層磚房的主要構(gòu)造柱數(shù)量,房屋四角和樓梯間四角應(yīng)該設(shè)計(jì)為第一等級,用于房屋隔開間的內(nèi)外墻鏈接處和樓梯間四角設(shè)計(jì)為第二等級。對于房屋每開間的內(nèi)外墻鏈接位和樓梯間四角設(shè)計(jì)為第三等級;此處不用設(shè)置構(gòu)造柱與抗震設(shè)計(jì)不同。當(dāng)然,在相同設(shè)防烈度和性能要求的前提下,對與層數(shù)要求不同的砌筑結(jié)構(gòu),基本延性構(gòu)造的要求也不同,構(gòu)造柱設(shè)置就需要隨房屋層數(shù)的不斷增加而相應(yīng)提高。目前主要難題是,需要根據(jù)具體實(shí)例進(jìn)行計(jì)算和分析,針對同地點(diǎn)、同結(jié)構(gòu)的房屋按照不同等級采取相應(yīng)措施后,其措施的構(gòu)造影響能力系數(shù)如何確定?是否可在某個(gè)范圍內(nèi)取值。
2、 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對變形能力構(gòu)造的影響,可適當(dāng)?shù)恼{(diào)整內(nèi)力、提高結(jié)構(gòu)柱箍筋和縱向鋼筋體積配箍率、抗震墻墻體和構(gòu)造作為抗震能力分級的重點(diǎn),而框支層、短柱、鏈接的構(gòu)造作為局部的影響。不同層數(shù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在相同設(shè)防烈度性能的要求,延性構(gòu)造要求也不一樣。目前,內(nèi)力調(diào)整、縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等都成型的分級和取值,但如何將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的影響系數(shù)還需要進(jìn)一步的計(jì)算和研究。
3、 鋼筋結(jié)構(gòu)對變形能力構(gòu)造的影響,可調(diào)整內(nèi)力、各節(jié)點(diǎn)域內(nèi)構(gòu)造、構(gòu)件的長細(xì)比和支撐設(shè)置作為重點(diǎn)的分級,這時(shí)構(gòu)件的寬厚就是結(jié)構(gòu)的局部影響。在相同設(shè)防烈度和性能的要求下,對建筑層數(shù)不同的結(jié)構(gòu)建筑,基本延性構(gòu)造需求也不同。鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中也有一些現(xiàn)成的定量取值,也要研究將其轉(zhuǎn)化為影響系數(shù)的方法。
四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)措施
1、要嚴(yán)格選擇地基選址
地基選址是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),因此,在房間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,要科學(xué)避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅(jiān)硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實(shí)地,利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,進(jìn)行地質(zhì)勘探,山石水土監(jiān)測,并取樣論證,科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個(gè)地基牢固可靠,地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山……從而保證整個(gè)地基不會(huì)因?yàn)槌休d而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計(jì)。
2、確保結(jié)構(gòu)的整體性
在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,一般而言,要尤其注意其是由諸多構(gòu)件共同組合在一起,如此,要進(jìn)行整體化的對待。要充分調(diào)動(dòng)各個(gè)構(gòu)件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當(dāng)建筑的一些構(gòu)件基本都失去了原有的功能時(shí)候,那么,在地震來臨之后,很容易讓整體的建筑結(jié)構(gòu)喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下,很容易讓整個(gè)建筑坍塌,因此,要保證所有構(gòu)件的功能協(xié)調(diào),并確保所有的構(gòu)件都能夠在地震作用下保證良好的性能,如此,可以讓建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震能力增強(qiáng)。同時(shí),要堅(jiān)持實(shí)施多級防震措施。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)多采取的是三級設(shè)防措施,即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時(shí)期,建筑結(jié)構(gòu)必須是采取的多級設(shè)防模式,保護(hù)建筑主體抗震能力,減輕經(jīng)濟(jì)損失,使得建筑抗震中更加安全。
3、屋頂建筑抗震設(shè)計(jì)也是整個(gè)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。近幾十年來,從多數(shù)建筑抗震設(shè)計(jì)評定結(jié)果看,屋頂建筑設(shè)計(jì)還存在一些問題,例如:屋頂設(shè)計(jì)較高或者設(shè)計(jì)過重。屋頂設(shè)計(jì)較高或者設(shè)計(jì)過重,無形當(dāng)中加大了屋頂建筑變形,而且地震作用也加大了,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時(shí)屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂?shù)目箓?cè)力墻和屋頂之下的抗側(cè)力強(qiáng)出現(xiàn)間斷,在地震發(fā)生時(shí),帶來的地震扭轉(zhuǎn)作用也會(huì)更嚴(yán)重,對抗震更不利。所以,進(jìn)行屋頂建筑設(shè)計(jì)過程中時(shí),應(yīng)該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強(qiáng)度較高、輕質(zhì)、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強(qiáng)的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
4、要合理且恰當(dāng)?shù)夭季值卣鹜饬Φ哪芰總鬟f與吸收的途徑,在地震當(dāng)中,要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線,處于同一個(gè)平面上,從而可以形成構(gòu)件的雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。并且可以使其在地震的作用下,呈現(xiàn)彎剪性的破壞,并使塑性屈服情況,盡量的發(fā)生在墻的根底部,從而連梁適合在梁端產(chǎn)生塑性屈服,這樣還具有足夠的變形的能力。在震災(zāi)中,在墻段部分充分發(fā)揮抗震功能之前,要按照"強(qiáng)墻弱梁"的原則,來大力加強(qiáng)墻肢的承載力,避免墻肢遭到剪切性的破壞現(xiàn)象,從而最大限度的提高建筑結(jié)構(gòu)的整體的抗震能力。
5、要根據(jù)抗震等級,在對墻、柱以及梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中,采取相對應(yīng)的抗震構(gòu)造措施,力求確保建筑物結(jié)構(gòu),在地震的作用下可以達(dá)到三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。還可以根據(jù)"強(qiáng)柱弱梁"、和"強(qiáng)剪弱彎" 、以及"強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件"幾種構(gòu)造的原則,在建筑設(shè)計(jì)中,合理的選擇柱截面的尺寸,以此控制柱的軸壓比,并還要注意構(gòu)造配筋的要求,還要保證,鋼筋砼結(jié)構(gòu)建筑在地震的作用下,能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。
6、在建筑設(shè)計(jì)過程中,要設(shè)置出多道抗震的防線,即,在設(shè)計(jì)一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)的體系當(dāng)中,有一部分延性比較好的構(gòu)件,在地震的作用下,首先可以擔(dān)負(fù)起第一道抗震防線的作用,然事,其他的構(gòu)件,在第一道抗震防線屈服以后,在地震中,會(huì)依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線,這樣的抗震結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì),在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中,對于確保建筑結(jié)構(gòu)具有的抗震安全性,是非常的行之有效的設(shè)計(jì)方法和手段。
五、結(jié)束語
建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì),關(guān)乎民生,關(guān)乎經(jīng)濟(jì)發(fā)展,社會(huì)穩(wěn)定,對建筑實(shí)施結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),主要涉及對建筑高度,承載力,總體結(jié)構(gòu),各個(gè)部件的性能規(guī)劃等一系列的因素,要求通過對各個(gè)構(gòu)件和整體規(guī)劃的基礎(chǔ)上,既實(shí)現(xiàn)滿足居民生活生產(chǎn)保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學(xué)價(jià)值。
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一、重慶農(nóng)村民居防震設(shè)防應(yīng)對措施
農(nóng)居抗震設(shè)防歷來是防震減災(zāi)工作的薄弱環(huán)節(jié),我國在前幾年確定防震減災(zāi)十年目標(biāo)時(shí),是以城市為重點(diǎn),要求在各級政府和全社會(huì)的共同努力下,爭取用10年左右時(shí)間使我國大中城市和人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)具備抗御6級左右地震的能力,當(dāng)時(shí)農(nóng)村的抗震設(shè)防工作沒有提到議事日程。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和地震對農(nóng)村經(jīng)濟(jì)破壞的加重,農(nóng)居地震安全工程已引起了黨和政府的高度重視,并提出了“突出重點(diǎn)、全民防御,健全體系、強(qiáng)化管理,社會(huì)參與、共同抵御”三大戰(zhàn)略要求。
為貫徹落實(shí)全國農(nóng)村民居防震保安工作會(huì)議精神,努力提高農(nóng)村民居防震保安能力,2007年重慶市建委、市地震局提出了全市的農(nóng)村民居地震安全工程的實(shí)施意見;2008重慶市政府?dāng)M出臺(tái)文件,要求按高于《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》確定的抗震設(shè)防要求設(shè)計(jì),提高重慶市新建、改建大樓的防震標(biāo)準(zhǔn);2009政府又安排300萬元???,組織有關(guān)專家和科研單位,開展農(nóng)村民居經(jīng)濟(jì)實(shí)用抗震技術(shù)和農(nóng)村民居巴渝建筑風(fēng)貌特色研究,編制實(shí)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前,區(qū)縣的抗震民居示范工程已經(jīng)逐步啟動(dòng)。
二、農(nóng)村民居抗震設(shè)防基本狀況和存在的問題
隨著改革開放以后人民群眾物質(zhì)文化生活水平的提高,村鎮(zhèn)建筑(本文僅指不納入建設(shè)行政主管部門管理的居民建筑)建設(shè)的快速增長,居民的房屋結(jié)構(gòu)也由傳統(tǒng)的土坯或土木結(jié)構(gòu)逐漸改為砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)。但由于缺乏有效的技術(shù)指導(dǎo),多數(shù)建筑在沒有規(guī)范設(shè)計(jì)和規(guī)范施工的情況下就已建成,留下了不少的安全隱患。具體問題在于:一是目前重慶市村鎮(zhèn)建筑多由居民自己出資,在自有土地產(chǎn)權(quán)范圍內(nèi)建設(shè),一般不納入政府職能部門的基本建設(shè)管理范圍,大多無正規(guī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),房主僅為了滿足自身需求,依照自己擬定的功能、開間尺寸、進(jìn)深尺寸、層高、層數(shù)等來進(jìn)行建蓋;二是施工方大多屬無資質(zhì)的農(nóng)民施工隊(duì),工匠技能參差不齊。建蓋過程中,憑建房農(nóng)民自己的經(jīng)驗(yàn)和感覺,甚至是錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)就把房屋結(jié)構(gòu)建蓋起來;三是建筑經(jīng)費(fèi)使用不合理,主要追求住房的高大、寬敞、明亮,在外表裝飾上投入過多,在結(jié)構(gòu)抗震上過分省錢,有的甚至不與考慮過房屋結(jié)構(gòu)的抗震問題;四是地基選擇不合理,地基挖掘深度不夠,處理方式簡單,大多數(shù)僅在地面下50公分左右填埋碎石或片石,很少打地圈梁,基本沒有加鋼筋,多層建筑大多沒有圈梁;五是承重墻厚度達(dá)不到要求,有的磚混結(jié)構(gòu)承重墻僅是l2墻,普遍存在磚木結(jié)構(gòu)房屋層高超高,達(dá)4~5米;六是砂槳比例不合理,粘接強(qiáng)度差,建筑質(zhì)量差,忽視抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn),達(dá)不到抗震設(shè)防的要求。
從重慶5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)民居的調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析情況看:個(gè)別地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快,農(nóng)民生活逐漸富裕,房屋建筑情況相對好些,主要以混合和混預(yù)結(jié)構(gòu)為主,采用了圈梁,結(jié)構(gòu)上具有一定的抗震能力,約占調(diào)查總數(shù)的10%;以磚混合預(yù)制結(jié)構(gòu)為主的農(nóng)家自建樓房,建房過程中根本未考慮抗震設(shè)防因素,施工人員技能普遍很低,特別是部分房屋的選址不科學(xué)、地基不穩(wěn)定,不符合抗震設(shè)防要求,雖然這類房屋具有一定的抗震性能但很脆弱,約占調(diào)查總數(shù)的25%;在有些偏僻山區(qū)的情況相對較差,由于經(jīng)濟(jì)原因主要以土木結(jié)構(gòu)(土坯房)為主,少部分為磚木結(jié)構(gòu),房屋基本不具備抗震能力,約占總數(shù)的65%。總體上看,農(nóng)村民居抗震能力十分脆弱,推廣和加強(qiáng)農(nóng)村民居地震安全工程的工作十分必要。
三、推行民居抗震設(shè)防工作需加強(qiáng)的幾項(xiàng)工作
推進(jìn)農(nóng)村民居地震安全工程是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。各級政府要在民居安全工程建設(shè)中發(fā)揮主導(dǎo)作用,將其納入政府的議事日程,要落實(shí)分管領(lǐng)導(dǎo)、責(zé)任到人。在推進(jìn)農(nóng)村民居防震保安工作中不容忽視以下幾個(gè)方面:
1、專家參與設(shè)計(jì),組織進(jìn)行抗震性能房屋建設(shè)論證。針對不同地區(qū)、不同經(jīng)濟(jì)條件下各種機(jī)構(gòu)類型,給出當(dāng)?shù)厝罕娊?jīng)濟(jì)上易接受的抗震技術(shù)措施和指導(dǎo)性建議。通過編制地區(qū)性房屋抗震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和抗震構(gòu)造圖集的形式,指導(dǎo)村鎮(zhèn)房屋建造,提高其綜合抗震能力。
2、領(lǐng)導(dǎo)重視。少數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府對農(nóng)居抗震設(shè)防工作沒有給予足夠的重視,干部群眾防震減災(zāi)意識(shí)淡薄,存在僥幸心理,對推廣民居地震安全工程積極性不高,沒有建立農(nóng)居檔案,心中無數(shù),這種現(xiàn)狀對今后的抗震救災(zāi)工作極為不利。
3、嚴(yán)把五關(guān)。嚴(yán)把選址關(guān):嚴(yán)格規(guī)劃選址實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃、分棟(分戶)自建,嚴(yán)格按建設(shè)程序?qū)徟?。?guī)劃選址用地避開山洪、風(fēng)口、泥石流、洪水淹沒、風(fēng)景區(qū)核心景區(qū)、地下采空區(qū)、高壓輸電線路等,并要求有充足的水源和便利的交通條件,以方便生產(chǎn)生活;嚴(yán)把建筑設(shè)計(jì)關(guān):住宅方案供農(nóng)民選擇使用,免費(fèi)向村民提供住宅設(shè)計(jì)圖集,住宅設(shè)計(jì)一般為2~4層,達(dá)到國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),滿足農(nóng)村生產(chǎn)生活需要;嚴(yán)把施工關(guān):以鎮(zhèn)為單位編制施工方案,組織有資質(zhì)的施工企業(yè)或持證工匠施工,杜絕無證施工,加強(qiáng)施工安全管理;嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān):聘請監(jiān)理公司或區(qū)質(zhì)監(jiān)站對農(nóng)房建設(shè)進(jìn)行監(jiān)理和監(jiān)督,同時(shí)還應(yīng)建立由鎮(zhèn)村管所技術(shù)人員、村組干部、建房業(yè)主代表三方組成的質(zhì)量監(jiān)督小組進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督;嚴(yán)把建筑材料關(guān):凡進(jìn)入施工現(xiàn)場的建筑材料及構(gòu)配件必須符合國家標(biāo)準(zhǔn),凡不能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一律禁止進(jìn)入施工現(xiàn)場。
4、加強(qiáng)宣傳教育。農(nóng)村長期存在防震抗震知識(shí)不足,對建房質(zhì)量認(rèn)識(shí)不能到位,采用科學(xué)、靈活、及時(shí)有效的宣傳方式,通過各種宣傳媒體,將農(nóng)村住宅建設(shè)防震抗震知識(shí)普及到鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、村莊和農(nóng)戶,使廣大農(nóng)民建設(shè)安全農(nóng)居變?yōu)榫S護(hù)自身生命財(cái)產(chǎn)安的自覺行動(dòng),增強(qiáng)市民防震意識(shí)。
5、加強(qiáng)監(jiān)管,保障農(nóng)村民居抗震質(zhì)量。把抗震設(shè)防管理納入工程審批、規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等各個(gè)管理環(huán)節(jié)中,加強(qiáng)監(jiān)管,確??拐鹪O(shè)防質(zhì)量。
四、結(jié)束語
農(nóng)村民居防震保安工作要結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)來改善農(nóng)民居住條件,是加強(qiáng)農(nóng)村民居防震減災(zāi)能力的一種基本措施。同時(shí),積極宣傳,提高農(nóng)民認(rèn)識(shí),讓農(nóng)民自主自愿參與實(shí)施地震安全民居工程,做好抗震設(shè)防技術(shù)指導(dǎo)和服務(wù)是實(shí)施地震安全民居工程的核心。
(作者單位:重慶大學(xué)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院)
主要參考文獻(xiàn)
[1]陳東良.真抓實(shí)干求真務(wù)實(shí)扎實(shí)推進(jìn)農(nóng)居地震安全工程試點(diǎn)工作.高原地震,2007.1.
中圖分類號(hào): TU761文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、工程抗震及其意義
建筑工程抗震是指通過編制、實(shí)施抗震防災(zāi)規(guī)劃,對建設(shè)工程進(jìn)行抗震設(shè)防和抗震加固,最大限度地抵抗和防御地震災(zāi)害活動(dòng)。建筑物的抗震能力取決于抗震設(shè)防烈度、抗震設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量三方面,其中抗震設(shè)防烈度是基礎(chǔ),抗震設(shè)計(jì)是保障,而施工質(zhì)量是工程抗震的關(guān)鍵。實(shí)踐證明,在地震發(fā)生時(shí),建筑的整體質(zhì)量是保證人民群眾生命安全的最重要保障,是當(dāng)前預(yù)防地震的最好辦法。
地震設(shè)防烈度是一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防規(guī)劃時(shí)所依據(jù)的地震烈度,由國家主管部門對建筑工程制定必須達(dá)到的抵御地震破壞的準(zhǔn)則和技術(shù)指標(biāo)。1976 年以前,唐山地區(qū)地震設(shè)防烈度為6度,而震后修改為8 度,同時(shí)期做出修改的還有北京由6 度調(diào)整為8 度,天津由6 度調(diào)整為7 度。地震防設(shè)烈度是人為規(guī)定的,需要綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境、工程重要程度等因素,以達(dá)到安全目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)承受能力的平衡。
1976 年后,我國對地震災(zāi)害進(jìn)行了大量研究,主要成果體現(xiàn)在文獻(xiàn)[1][2][3]等標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)文件之中,其中《GB50011-2001 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對于我國抗震設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)和規(guī)范雙重意義,既是建筑工程抗震設(shè)計(jì)的依據(jù),也是建筑抗震安全性的衡量標(biāo)準(zhǔn),是建筑抗震必須堅(jiān)決遵照的規(guī)范。建筑抗震設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)可歸納為“小震不壞、中震可修、大震不倒”??拐鹪O(shè)計(jì)一般分為承載力驗(yàn)算和彈塑性變形驗(yàn)算兩個(gè)階段,承載力驗(yàn)算是為了保證滿足對于小震和中震的要求,而彈塑性變形驗(yàn)算是對于重點(diǎn)薄弱部位進(jìn)行檢驗(yàn),并依據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果提出應(yīng)對地震的構(gòu)造措施,實(shí)現(xiàn)對于大震的設(shè)防要求。
建筑施工質(zhì)量是工程抗震的關(guān)鍵。汶川特大地震中,位于重災(zāi)區(qū)的北川六漢希望小學(xué),創(chuàng)造了沒有一座房屋倒塌、沒有一人因地震遭遇不測的奇跡,而承建該希望小學(xué)的承建商,在受災(zāi)地區(qū)所建五棟希望小學(xué)全都不倒,足以體現(xiàn)工程質(zhì)量在抗震中的重要作用。建筑施工中的質(zhì)量問題對于抗震有重要意義,應(yīng)予以特別重視。
二、抗震設(shè)防存在的問題
地震烈度是一個(gè)十分復(fù)雜、模糊和籠統(tǒng)的主觀的概念。這一概念產(chǎn)生于人們尚無有效的測量地震動(dòng)物理參數(shù)的工具的時(shí)候。當(dāng)時(shí)的地震學(xué)者用它來描述和比較某次地震在相關(guān)地區(qū)產(chǎn)生的影響程度的大小。地震烈度的概念發(fā)展至今,地震烈度表是其目前最精細(xì)的使用參照。不可否認(rèn),地震烈度表仍然是非常粗略的。由于地震烈度包括人的感受、地震動(dòng)引起的響動(dòng)之類無法量化的多重指標(biāo),這就導(dǎo)致了每次強(qiáng)震過后,強(qiáng)震區(qū)的烈度劃分總是存在爭議。由于地震烈度具有多指標(biāo)綜合性,在多個(gè)指標(biāo)評定結(jié)果相差較多時(shí),如何綜合評定,這往往就取決于個(gè)人主觀決定。不僅如此,具體到衡量地震烈度的每個(gè)指標(biāo)的應(yīng)用同樣帶有較大的隨意性。目前的地震工程領(lǐng)域已經(jīng)認(rèn)識(shí)到包括結(jié)構(gòu)類型,場地條件,震源機(jī)制在內(nèi)的諸多因素對地震作用的影響。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)抗震工程中,認(rèn)識(shí)較為成熟的影響因素已經(jīng)考慮到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之中。地震烈度為設(shè)防指標(biāo)顯然沒有區(qū)分種種因素造成的差異,從而也說明,在一定程度上地震烈度是一個(gè)落后的概念??偠灾卣鹆叶仁莻€(gè)十分粗略的概念,在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中使用這一概念作為抗震設(shè)防指標(biāo)是不恰當(dāng)?shù)?。地震作為一個(gè)極為復(fù)雜的自然現(xiàn)象,地震動(dòng)參數(shù)之間往往不存在明確的對應(yīng)關(guān)系,事實(shí)上地震烈度和任一地震動(dòng)參數(shù)之間的
對應(yīng)關(guān)系更加模糊。自從20世紀(jì)30年代一50年代,人們逐漸積累了不少的地震記錄,并依靠這些資料試圖建立地震烈度與某個(gè)地震動(dòng)參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。最后的結(jié)論是:尋求地震動(dòng)的任一單項(xiàng)參數(shù)與烈度的對應(yīng)關(guān)系是徒勞的。這一事實(shí)的存在也就導(dǎo)致了在抗震工程中無法以地震烈度為出發(fā)點(diǎn),直接合理的得到建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防參數(shù),也無法經(jīng)由合理的計(jì)算方法,將結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的結(jié)果回歸至地震烈度并依據(jù)三水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)來檢驗(yàn)??紤]到地震烈度與地震動(dòng)參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系極不明確,可以設(shè)想地震烈度與結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)要求和構(gòu)造要求的對應(yīng)關(guān)系更加不明確。很顯然,地震烈度不是目前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防技術(shù)水準(zhǔn)可以直接把握的概念,而在本質(zhì)上,地震烈度在實(shí)際抗震設(shè)計(jì)中已經(jīng)在很大程度上被繞開了。以地震烈度作為抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)存在著建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)與抗震設(shè)防目標(biāo)的脫節(jié)現(xiàn)象。
三、加強(qiáng)建筑工程抗震設(shè)防的措施
要適度提高建筑設(shè)防等級、提高建筑設(shè)計(jì)水平和確保工程質(zhì)量等方面做到有效結(jié)合。主要措施有:
(1)建筑抗震設(shè)防,確定合理的設(shè)防等級。加固舊建筑的抗震等級。確保工程質(zhì)量需適度提高設(shè)防等級的.主要是地處地震帶、發(fā)生過大地震和設(shè)防級別明顯偏低的地區(qū)。對于新建建筑則有必要、有可能大面積地提高抗震能力。對原有未設(shè)防的房屋,也要普遍進(jìn)行抗震鑒定和抗震加固??拐鸺庸滩粌H在地震時(shí)能大大減輕房屋的破壞、保障人員的安全,就是沒有發(fā)生地震,也在增加建筑物的安全、延長建筑物的使用年限、抗御其他災(zāi)害等方面具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。
(2)完善進(jìn)行抗震設(shè)防的法律依據(jù)。近年來國家為了規(guī)范抗震管理工作,建立健全建筑工程抗震設(shè)防法規(guī)體系,制定完善建筑工程抗震考核配套規(guī)章。認(rèn)真做好施工單位管理規(guī)范和建筑工程抗震施工管理規(guī)范等國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定修訂工作。各地要結(jié)合
本地實(shí)際.制定和完善地方抗震設(shè)防管理審批法規(guī)規(guī)定.盡快形成國家和地方相互呼應(yīng)、互為補(bǔ)充、比較完善的建筑工程抗震設(shè)防新體系。
(3)選擇合理的地震安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。地震安全性評價(jià)是抗震設(shè)計(jì)的一部分。它要求所設(shè)計(jì)的工程在使用期內(nèi)可能遇到幾次小的地震,工程基本無損,無需修理即可繼續(xù)使用;在難得一遇的中震下.經(jīng)修理后仍可繼續(xù)使用;而在不大可能遭遇的特大地震下,可以容許工程破壞,但仍不倒塌,以保證人身安全。地震安全性評價(jià)主要包括地震危險(xiǎn)性分析和土層地震反映,直接提供不同年限、不同概率水準(zhǔn)的基巖與地振動(dòng)工程參數(shù)。建筑工程首先要確定設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)定低了,工程設(shè)施安全度降低,地震時(shí)起不到抗震的效果。設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)定高了,增加不必要的浪費(fèi),甚至工程項(xiàng)目因資金不足而緩建或停建。
(4)在工程建設(shè)的整個(gè)過程中抗震設(shè)防措施不容忽視。要使建筑工程真正達(dá)到能夠減輕以至避免地震災(zāi)害,必須把抗震防災(zāi)工作貫穿始終,就是說在選址時(shí)選擇地震危險(xiǎn)性較小的地段作為建設(shè)場地。在抗震設(shè)計(jì)上,一定要嚴(yán)格按“二階段”的設(shè)計(jì)步驟和“三個(gè)水準(zhǔn)”的設(shè)防目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),不得馬虎。在施工的各個(gè)環(huán)節(jié)上要全面貫徹抗震規(guī)范要求,充分體現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)意圖,使建筑物防御地震的能力得到保障,從而減輕地震災(zāi)害給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來的損失。
(5)加大科技投入,建立工程抗震設(shè)防管理信息化平臺(tái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的管理手段已經(jīng)不能滿足建筑工程抗震設(shè)防的需要,迫切需要地震管理部門和建筑工程部門及建筑業(yè)業(yè)務(wù)主體三方聯(lián)合起來加快建筑工程抗震設(shè)防信息化平臺(tái)的構(gòu)建。應(yīng)用現(xiàn)代的通訊設(shè)備和電子計(jì)算機(jī)技術(shù),建立健全建筑工程場地的數(shù)據(jù)庫,逐步實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場管理和監(jiān)控的現(xiàn)代化.減少工程建設(shè)方因資金因素而降低工程抗震性能??梢酝ㄟ^工程抗震管理信息系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)代抗震設(shè)防管理和職能監(jiān)督工作,確保建筑物在工程建設(shè)中抗震系數(shù)的真實(shí)性。
【參考文獻(xiàn)】
[1]李國強(qiáng).建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.
引言
新的《混凝土異型柱技術(shù)規(guī)程》(JGJl49—2006)(簡稱異型柱規(guī)程)于2006年8月頒布,改變了異型柱設(shè)計(jì)只有地方性規(guī)定而沒有國標(biāo)的歷。隨之而來就是我們對規(guī)范的理解可能沒有比較深入的研究,另外《異型柱規(guī)程》有些規(guī)定比《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2~1)(簡稱抗震規(guī)范)嚴(yán)格?,F(xiàn)就規(guī)范的幾點(diǎn)規(guī)定,談?wù)剛€(gè)人的一點(diǎn)看法:
(1)異型柱結(jié)構(gòu)最大適應(yīng)高度
由于異型柱是一種新型的結(jié)構(gòu)形式,只經(jīng)過十余年的實(shí)踐。綜合考慮現(xiàn)有的理論研究、實(shí)驗(yàn)研究成果及設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn),其房屋適用的最大高度較一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有所降低?,F(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》對比見下表:
沈陽市抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本加速度值為0.10g,超過40米的結(jié)構(gòu),建議采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。
(2)異型柱的抗震等級
由于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能相對于普通混凝土房屋較弱,異型柱結(jié)構(gòu)的抗震等級相對于普通混凝土房屋也應(yīng)較嚴(yán)格。由于異型柱結(jié)構(gòu)的適用范圍較普通混凝土結(jié)構(gòu)小,相應(yīng)《異型柱規(guī)程》的抗震等級分類較《抗震規(guī)范》詳細(xì)。對于丙類建筑抗震設(shè)計(jì)的房屋,《異型柱規(guī)程》給出了抗震等級的確定方法,現(xiàn)就《異型柱規(guī)程》與《抗震規(guī)范》的異《抗震規(guī)范》現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋的抗震等級《異型柱規(guī)程》中表3.3—1注3,當(dāng)為7度(0.15g)時(shí),建于Ⅲ、Ⅳ類聲地的異形柱框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)情形時(shí),也按8度(O.20g)采取抗震構(gòu)造措施,但于括號(hào)內(nèi)所示的抗震等級形式來具體表達(dá),需注意的是《異型柱規(guī)程》采取了“應(yīng)”按表中括號(hào)所示的抗震等級采取抗震構(gòu)造措施,比《抗震規(guī)范》的上述對應(yīng)部分規(guī)定(“宜”按……)有所加嚴(yán)
(3)不規(guī)則異型柱結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求
1.當(dāng)異型柱結(jié)構(gòu)樓層豎向構(gòu)件的最大水
平位移(或?qū)娱g位移)與該樓層層兩端彈性水平位移(或?qū)娱g位移)平均值之比大于1.20時(shí),根據(jù)《抗震規(guī)范》有關(guān)規(guī)性,可界定為平面不規(guī)則的“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則類型”,但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時(shí)控制該比值不應(yīng)大于1.45(第3.2.5條第1款),較《抗震規(guī)范》相應(yīng)規(guī)定“不大于1.5”有所加嚴(yán),目的是為了為嚴(yán)格控制異型柱結(jié)構(gòu)平面的不規(guī)則性,避免過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而導(dǎo)致嚴(yán)重的震害。
2.當(dāng)異型柱結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于上一樓層的80%時(shí),根據(jù)《抗震規(guī)范》有關(guān)規(guī)性,可界定為豎向不規(guī)則中的“樓層承載力突變類型”,并規(guī)定其薄弱層的受剪承載力不應(yīng)小于上一層的65%,但《異型柱規(guī)程》規(guī)性此時(shí)乘以1.20的增大系數(shù)(第3.2.5條第2款),較《抗震規(guī)范》相應(yīng)規(guī)定乘以增大系數(shù)1.15有所加嚴(yán)
(4)異型柱的抗震作用計(jì)算規(guī)則
1.《抗震規(guī)范》第3.1.4條規(guī)定:“抗震設(shè)防為6度時(shí),除本規(guī)范規(guī)定外,對乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算”及第5.1.6條規(guī)定:“6度時(shí)的建筑(建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外),以及生土房屋及木結(jié)構(gòu)房屋,應(yīng)允許不進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算?!钡懂愋椭?guī)程》第4.2.3條則以強(qiáng)制性條文方式規(guī)定:“抗震設(shè)防為6度、7度(0.1Og、0.15g)及8度(0.20g)的異型柱結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行地震作用計(jì)算及結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算。”本條是基于異型柱結(jié)構(gòu)的抗震性能特點(diǎn)而制定的,6度設(shè)防時(shí)設(shè)計(jì)者應(yīng)注意此條。
2.異型柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載(作用)方向不同而有較大的差異,在L形、T形和十字形三種異型柱中,以L形柱的差異最為顯著(設(shè)計(jì)者應(yīng)著重加強(qiáng)L形柱的構(gòu)造)。如根據(jù)《抗震規(guī)范》5.1.1條第一款(一般情況下(所有烈度),應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算,各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)),則可能在某些情況下造成結(jié)構(gòu)的不安全性,所以《異型柱規(guī)程》4.2.4條第一款規(guī)定,7度(0.15g)及8度(0.20g)時(shí)尚應(yīng)對與主軸成45°方向進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。
(5)異型柱的抗震變形驗(yàn)算
由于異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性,《異型柱規(guī)程》對異型柱結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值也較《抗震規(guī)范》嚴(yán)格,現(xiàn)比較如下:
考慮到異型柱結(jié)構(gòu)的特殊性,本人建議進(jìn)行異型柱設(shè)計(jì)時(shí)彈性層間位移角應(yīng)從嚴(yán)控制:框架結(jié)構(gòu)【】應(yīng)小于l,800,框架一剪力墻結(jié)構(gòu)【]應(yīng)小于1/I100。
(6)異型柱框架梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力驗(yàn)算。
《抗震規(guī)范》附錄D規(guī)定:
5.12四川汶川地震震撼全國,也震撼了千千萬萬國人的心。地震造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8451億元人民幣,遇難人數(shù)及失蹤人數(shù)總和超過87000人,建筑物倒塌造成的人員傷亡占地震傷亡人數(shù)的90%以上,庇佑人類生存、遮風(fēng)擋雨的建筑是否成為了生命的殺手?我們?nèi)粘>幼『褪褂玫慕ㄖ踩珕幔繋е@樣的疑問,作者在暑假期間走訪了主要地震區(qū)——都江堰市和震中區(qū)——映秀鎮(zhèn),了解一般建筑特別是新建建筑在地震中的表現(xiàn),以期對按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建造的房屋抗震能力有所認(rèn)識(shí),說明一般建筑的抗震安全性能。
作為描述地震的相關(guān)概念包括震級、烈度等。地震震級是表示地震本身大小的一種度量,一般用里氏震級表示。地震烈度指某一區(qū)域的地表和各類建筑遭受某一次地震影響的平均強(qiáng)弱程度,我國規(guī)定的地震烈度劃分為12個(gè)等級,最高為12度。設(shè)防烈度是按國家規(guī)定的權(quán)限批準(zhǔn),作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。
此次汶川地震震區(qū)地理位置處于青藏高原斜坡龍門山麓坡底與成都平原(盆地)邊緣交接地帶,地震震級為8.0級,都江堰市距汶川縣映秀鎮(zhèn)震中直線距離約14公里,地震實(shí)際烈度約為8--9度,映秀鎮(zhèn)地震實(shí)際烈度約為11度(見中國地震局網(wǎng)站的《汶川8.0級地震烈度分布圖》)。地震烈度8--11度時(shí)一般建筑的通常情況見表1,該地區(qū)地震前的抗震設(shè)防烈度為7度。
表1中國地震烈度表(節(jié)選)
烈度
8
9
10
11
一般建筑震害程度
中等破壞——結(jié)構(gòu)受損,需要修理
0引言
地震災(zāi)害是人類面臨的嚴(yán)重自然災(zāi)害之一。地震具有突發(fā)性特點(diǎn),至今可預(yù)報(bào)性仍然很低。強(qiáng)烈地震常造成人身和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。我國屬地震多發(fā)國家,特別是近年來地震活動(dòng)頻繁,一些特大地震已經(jīng)給人類社會(huì)帶來了不可估量的損失,這就迫使工程人員不得不去深入研究土木工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理論和方法,最大限度地減少地震給人們帶來的影響。
抗震加固是對未進(jìn)行抗震設(shè)防或已進(jìn)行抗震設(shè)防但達(dá)不到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑物,進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和提高其抗震力的措施。建筑結(jié)構(gòu)加固方法隨著經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)水平和人們觀念的發(fā)展而發(fā)展,但有些構(gòu)件加固方法(如加大截面法)將使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的剛度發(fā)生變化,從而引起結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、構(gòu)件內(nèi)力的變化以及剛度軟弱層和強(qiáng)度薄弱層的出現(xiàn),而這些變化對結(jié)構(gòu)承載力及彈塑性變形能力帶來的不利或有利影響,是目前的加固方法所沒有考慮的。因此對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固技術(shù)進(jìn)行論述有著重要的意義。
1 鋼筋混凝土抗震常規(guī)加固技術(shù)
混凝土結(jié)構(gòu)抗震常規(guī)加固方法包括加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法、受彎構(gòu)件外部粘貼加固法以及其他加固方法等,每種加固方法各有其特點(diǎn)和適應(yīng)范圍,應(yīng)根據(jù)具體條件加以選擇。
1.1 加大截面加固法
加大截面加固法即采用增大混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用要求的一種加固方法,可廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固。但由于截面尺寸加大,有時(shí)受使用上限制。
1.2 外包型鋼加固法
外包鋼加固法即在混凝土構(gòu)件四周包以型鋼的加固方法(分干式和濕式兩種形式),適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。當(dāng)采用化學(xué)灌漿外包鋼加固時(shí),型鋼表面溫度不應(yīng)高于60℃;當(dāng)環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時(shí),應(yīng)有可靠的防護(hù)措施。
1.3預(yù)應(yīng)力加固法
即采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿(一般分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿3種)或撐桿對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法,適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占空間小的混凝土承重結(jié)構(gòu)。此法不宜用于高溫環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu),也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土結(jié)構(gòu)。
2 改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法
2.1增設(shè)支點(diǎn)法
該方法是以減少結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度和變形,提高其承載力的加固方法。按支承結(jié)構(gòu)的受力性質(zhì)又分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)2種。畢業(yè)論文,加固方法。剛性支點(diǎn)法是通過支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其它承重結(jié)構(gòu)的一種加固方法。增設(shè)支點(diǎn)法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)加固。
2.2托梁拔柱法
該法是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下拆除、更換、接長柱子的一種加固方法。按其施工方法的不同又分為有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱及雙托梁反牛腿托梁柱等方案。適用于要求房屋使用功能改變、增大空間的老廠改造等結(jié)構(gòu)加固。其中雙托梁反牛腿托梁拔柱,則適用于保留上柱的型鋼加固。
2.3 受彎構(gòu)件外部粘貼鋼板、碳纖維或其它抗拉強(qiáng)度較高的材料加固法
此法是用建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板等材料粘貼在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件表面,具有良好的共同工作性能,所占空間小、加固施工周期短、消耗材料少,其加固部位、范圍與強(qiáng)度可視設(shè)計(jì)構(gòu)造需要而定,是近幾年來新發(fā)展的加固技術(shù)。本加固法適用于承受靜力作用的一般受彎構(gòu)件,且環(huán)境溫度不應(yīng)超過60℃, 相對濕度不大于70%及無化學(xué)腐蝕的使用環(huán)境中。
3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震加固新技術(shù)
3.1 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震技術(shù)
基礎(chǔ)隔震技術(shù)是在上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震裝置,阻隔地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞,從而減少結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的一種抗震技術(shù)。目前研究開發(fā)的基礎(chǔ)隔震技術(shù)主要有:疊層橡膠墊隔震、摩擦滑移隔震、滾珠及滾軸隔震、支撐式擺動(dòng)隔震和混合隔震等。其中,疊層橡膠隔震支座已被廣泛應(yīng)用,具有很好的應(yīng)用前景??v觀隔震技術(shù)的發(fā)展,可以看出近年來隔震技術(shù)有以下特點(diǎn):
(1)隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣,數(shù)量越來越多。隔震技術(shù)不僅在新建工程中獲得廣泛應(yīng)用,而且在現(xiàn)有建筑的加同工程中得到應(yīng)用。
(2)隔震建筑的結(jié)構(gòu)形式日趨多樣化,已從早期主要應(yīng)用于砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)。
(3)可供選擇的隔震裝置越來越多,新的隔震方法不斷提出,并且采用混合隔震技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。
3.2消能隔震技術(shù)
傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法是靠結(jié)構(gòu)的延性來耗散地震能量。但問題在于結(jié)構(gòu)受到1次強(qiáng)烈地震時(shí),結(jié)構(gòu)構(gòu)件在利用自身的延性耗散地震能量的同時(shí),也會(huì)受到嚴(yán)重的損傷。為了解決這個(gè)矛盾,在結(jié)構(gòu)上附加各種阻尼器,通過阻尼器大量耗散地震輸入到上部結(jié)構(gòu)的能量,從而達(dá)到保護(hù)主體結(jié)構(gòu)免遭破壞的目的。常用的阻尼器有金屬屈服阻尼器(Metallic Yielding Damper)、摩擦阻尼器(Friction Damper)、黏彈性阻尼器(ViscoelasticDamper)、粘滯液體阻尼器(Viscous Fluid Damper)等。消能減震技術(shù)近年來被大量應(yīng)用在已有建筑物的抗震加固上,與傳統(tǒng)的加固技術(shù)相比主要優(yōu)勢有:
(1)施工現(xiàn)場無濕作業(yè),基本不影響原建筑的正常使用功能;
(2)能在保持原建筑外貌不變的前提下,實(shí)現(xiàn)了提高抗震能力和改善使用功能的協(xié)調(diào);
(3)消能效果明顯,結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理的設(shè)計(jì),可以滿足各種設(shè)防烈度下的抗震要求;
(4)可以有效地節(jié)約經(jīng)費(fèi)和縮短工期。
3.3 高性能鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿薄層(HPFL)加固技術(shù)
高性能鋼筋網(wǎng)復(fù)合砂漿薄層(HPFL)加固混凝土結(jié)構(gòu),是指對混凝土構(gòu)件進(jìn)行表面處理后,鋪設(shè)鋼筋網(wǎng),再粉抹或噴射上高性能復(fù)合砂漿,使加固層與原構(gòu)件共同工作,達(dá)到提高構(gòu)件工作性能的目的。
采用高性能水泥復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)薄層加固混凝土構(gòu)件能有效提高構(gòu)件的承載力、剛度、抗裂性和延性。畢業(yè)論文,加固方法。畢業(yè)論文,加固方法。該加固方法與碳纖維加固法相比具有施工簡單,經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)點(diǎn),在結(jié)構(gòu)工程加固中的應(yīng)用前景十分廣闊。畢業(yè)論文,加固方法。畢業(yè)論文,加固方法。
隨著抗震技術(shù)理論的不斷發(fā)展和完善,抗震加固方法已從傳統(tǒng)的方法不斷趨向多樣化。畢業(yè)論文,加固方法。目前新發(fā)展起來的減震控制技術(shù)在工程應(yīng)用上有明顯優(yōu)勢,為建筑的抗震設(shè)計(jì)和抗震加固提供了一條嶄新的途徑,它克服了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)“硬碰硬”式的抗震設(shè)計(jì)方法,具有概念簡單、減震機(jī)理明確、減震效果顯著和安全可靠的特點(diǎn)。
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abstract
combining with performance grades of reinforced concrete structures at home and abroad, the seismic
performance of steel reinforced concrete (src) structures can be induced into four levels: normal service, temporary service, life safety and collapse prevention. the failure modes and characteristics of src columns are introduced, and limit states of the four seismic performance levels and their dominating parameters are put forward. on the basis of the experiments and results of src frames and columns, the story drifts angle limitation and range of crack width on the column end are obtained for four different seismic performance levels. finally considering ideas of performance based seismic design, problems needed much further study about src structures are proposed.
keywords: steel reinforced concrete (src) structures, seismic performance levels, tolerantdeformation values, quantitative index
1. 引 言
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(src 結(jié)構(gòu))又叫勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),是鋼-混凝 土組合結(jié)構(gòu)的一種形式。src 結(jié)構(gòu)通過把鋼和混凝土巧妙地組合在一起,充分發(fā)揮了這兩 種材料的特性,其具有比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)承載力高、強(qiáng)度剛度大、穩(wěn)定性和抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)。隨 著超高層建筑的發(fā)展和理論研究的深入,src 結(jié)構(gòu)在我國將具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目 前國內(nèi)外對 src 結(jié)構(gòu)的研究工作和成果主要集中在構(gòu)件的承載能力,即針對強(qiáng)度計(jì)算開展 研究[1]。隨著基于性能抗震設(shè)計(jì)理論的提出和發(fā)展,人們意識(shí)到這種傳統(tǒng)基于力的設(shè)計(jì)方 法還存在缺陷,開展基于性能的 src 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論則更加科學(xué)合理,既符合當(dāng)代抗震 設(shè)計(jì)理念的發(fā)展趨勢,又為工程實(shí)踐應(yīng)用和推廣型鋼混凝土結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)。
確定 src 結(jié)構(gòu)在不同性能水平下的容許變形值是實(shí)現(xiàn)其基于性能抗震設(shè)計(jì)理論的前提 和關(guān)鍵。由于結(jié)構(gòu)的性能與破壞狀態(tài)有關(guān),而結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)又可由結(jié)構(gòu)的反應(yīng)參數(shù)或者某 些定義的破壞指標(biāo)來確定,所以,結(jié)構(gòu)性能水平可以用這些主要的參數(shù)來劃分。容許變形值 被認(rèn)為是比較重要的反應(yīng)參數(shù),但對此方面的研究還比較欠缺,本文即在此背景下研究 src 結(jié)構(gòu)功能失效的判別參數(shù)和容許變形值的大小。
2. src 結(jié)構(gòu)的性能水平和抗震設(shè)防目標(biāo)
2.1 性能水平劃分
結(jié)構(gòu)的抗震性能水平是指建筑物在某一特定設(shè)防地震水準(zhǔn)下預(yù)期達(dá)到的最大破壞程度, 或容許的損壞極限狀態(tài)。目前對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能水平的劃分比較明確,比如我國現(xiàn)行抗 震規(guī)范[2]將其分為三檔,美國 vision2000、fema273 和 atc-40 分為四檔,當(dāng)然還有學(xué)者 提出其他不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)。
性能水平為基于性能的抗震設(shè)計(jì)和震后修復(fù)加固提供依據(jù),對于 src 結(jié)構(gòu),結(jié)合已有 的劃分方法和試驗(yàn)理論研究成果[2],將其性能水平分為四檔,見表 1 所示。
表 1 src 結(jié)構(gòu)四個(gè)性能水平及其宏觀描述
tab.1 target performance levels and damage control of src structures
2.2 抗震性能目標(biāo)確定
結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)是指一定超越概率的地震發(fā)生時(shí),結(jié)構(gòu)期望達(dá)到的某種功能水平。我國 現(xiàn)行抗震規(guī)范采用小震不壞、中震可修、大震不倒的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo),但在表 1 提出的 src 結(jié)構(gòu)性能水平背景下,已有的三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)需要更加細(xì)化。按照小中大三個(gè)地震作用 水平和“四檔”性能水平,可對 src 結(jié)構(gòu)建立表 2 所示的抗震性能目標(biāo)。
表 2 src 結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)
tab.2 seismic performance objectives
(其中:①為基本目標(biāo),指一般使用要求的建筑應(yīng)具備的最基本性能目標(biāo);②為重要目標(biāo),指重要性很高
或地震后危險(xiǎn)性較大的性能目標(biāo);③為非常重要目標(biāo),指對安全有十分危險(xiǎn)影響的性能目標(biāo))
可以看出,排除掉不符合實(shí)際工程的情況,這里對 src 結(jié)構(gòu)建立了 10 個(gè)抗震性能目標(biāo),
其比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)有所提高,且“中震可修”的性能目標(biāo)變得更加具體 化。以上三個(gè)地震作用水平、四檔結(jié)構(gòu)性能水平和 10 個(gè)抗震設(shè)防目標(biāo)的提出為實(shí)現(xiàn) src 結(jié) 構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論奠定了基礎(chǔ)。
3. src 框架柱的破壞模式及描述
src 構(gòu)件是在混凝土中主要配置型鋼,同時(shí)配有受力和構(gòu)造鋼筋。型鋼分為實(shí)腹式和 空腹式,實(shí)腹式型鋼主要有 i 字鋼、h 形鋼和 l 形鋼等。理論和實(shí)踐均證明,實(shí)腹式 src 構(gòu)件具有較好的抗震性能,而空腹式 src 構(gòu)件的抗震性能與普通 rc 構(gòu)件的抗震性能基本 相同。因此,這里主要研究含鋼率為 4%~8%的實(shí)腹式 src 構(gòu)件。
3.1 破壞模式和特點(diǎn)
src 柱在水平荷載作用下主要產(chǎn)生三種破壞模式,破壞形態(tài)按剪跨比的不同大致分為 三種。當(dāng)剪跨比小于 1.5 時(shí),src 柱發(fā)生剪切斜壓破壞,首先剪跨段產(chǎn)生許多大致平行的斜 裂縫,將混凝土分成斜向受壓短柱,鋼骨腹板此時(shí)基本處于純剪應(yīng)力狀態(tài),最后鋼骨腹板在
近似純剪應(yīng)力狀態(tài)下達(dá)到屈服強(qiáng)度,剪壓區(qū)混凝土壓碎而破壞;當(dāng)剪跨比為 1.5~2.5 時(shí),src
柱在反復(fù)荷載作用下發(fā)生剪切粘結(jié)破壞,首先在最大彎矩處出現(xiàn)剪切斜裂縫或豎向粘結(jié)裂 縫,隨著荷載的增加與往復(fù)循環(huán),粘結(jié)裂縫擴(kuò)展成兩條沿型鋼翼緣的豎向粘結(jié)主裂縫,最后 裂縫處混凝土保護(hù)層剝落,剪切承載力下降,構(gòu)件破壞;當(dāng)剪跨比大于 2.5 時(shí),src 柱的承 載力往往由彎曲應(yīng)力起作用,一般發(fā)生彎曲破壞,其首先在最大彎矩截面處形成水平裂縫, 隨著荷載增加,柱底縱筋屈服,緊接著型鋼翼緣屈服,隨之腹板屈服,外圍混凝土不斷剝落, 縱筋和型鋼翼緣壓屈,最后 src 柱達(dá)到最大承載力而破壞。
3.2 與 rc 柱破壞的主要區(qū)別
試驗(yàn)研究表明,src 柱比 rc 柱具有更優(yōu)越的抗震性能,其優(yōu)越性主要在于型鋼的影響。 型鋼的存在使構(gòu)件的變形能力增強(qiáng),破壞時(shí)吸收的能量增大,延性也相應(yīng)得到提高。rc 柱 的最終破壞是由于壓區(qū)混凝土的壓酥,src 柱由于設(shè)置較強(qiáng)勁的鋼骨,壓區(qū)混凝土逐漸壓 酥后,rc 部分的承載力將向鋼骨轉(zhuǎn)移,其后期仍有相當(dāng)大的變形能力來延緩破壞。可見, 無論在承載能力和剛度方面,還是在延性和耗能能力方面,src 構(gòu)件均體現(xiàn)了良好的抗震 性能,其在不同性能水平下的變形容許值也將大于傳統(tǒng) rc 結(jié)構(gòu),這方面的研究工作值得深 入開展。
4. src 結(jié)構(gòu)功能失效的判別標(biāo)準(zhǔn)和容許變形值大小
4.1 四個(gè)性能水平及其極限狀態(tài)
目前關(guān)于結(jié)構(gòu)性能水平的劃分方法很多,美國 vision2000、fema273 和 atc-40 均將 其劃分為四種性能水平,日本和墨西哥則采取三重性能水準(zhǔn),參照已有的劃分標(biāo)準(zhǔn)和我國新 的“建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則(試用本)”,本文按照我國抗震設(shè)計(jì)的需要和建筑損傷加重 的程度,對 src 結(jié)構(gòu)采用正常使用、暫時(shí)使用、生命安全和接近倒塌四個(gè)性能水平。
傳統(tǒng)基于力的抗震設(shè)計(jì)理論將 rc 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用 極限狀態(tài),基于性能的抗震設(shè)計(jì)考慮到“投資-效益”因素,從結(jié)構(gòu)受力和業(yè)主損失兩方面出 發(fā),對應(yīng)于所提的四個(gè)性能水平,將 src 結(jié)構(gòu)的破壞極限狀態(tài)分為正常使用極限狀態(tài)、暫 時(shí)使用極限狀態(tài)、生命安全極限狀態(tài)和接近倒塌極限狀態(tài)。
4.2 不同性能水平的失效判別標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)
為了確定 src 框架柱在四個(gè)性能水平下的容許變形值,首先應(yīng)該能夠?qū)Ω鞣N性能水平 的損壞極限狀態(tài)進(jìn)行描述,相應(yīng)的就必須建立 src 柱不同性能水平的失效判別標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)。 傳統(tǒng)的 rc 結(jié)構(gòu)采用層間位移角這種單一指標(biāo)作為量化參數(shù),對于 src 結(jié)構(gòu),可以利用層 間位移角、裂縫寬度、塑形耗能、塑形轉(zhuǎn)角和延性系數(shù)等加以描述和量化。
src 壓彎構(gòu)件經(jīng)歷了混凝土開裂、裂縫延伸擴(kuò)展,直到壓區(qū)混凝土剝落,受壓縱筋和 型鋼受壓翼緣屈服,承載力達(dá)到峰值的一系列過程,構(gòu)件最終以受壓區(qū)混凝土破碎作為喪失 承載力的標(biāo)志。為了與上述四檔性能水平相對應(yīng),可將其整個(gè)受力過程劃分為彈性階段、帶 裂縫工作階段、彈塑性工作階段和破壞階段。
在前述 src 柱破壞形態(tài)與剪跨比的定量關(guān)系基礎(chǔ)上,可以建立 src 柱三種破壞模式各 自的失效判別標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過分析,發(fā)現(xiàn)得出的三種失效判別標(biāo)準(zhǔn)之間有很多共同點(diǎn),因此可將 其歸納為統(tǒng)一的判別標(biāo)準(zhǔn)以便應(yīng)用。對于 src 柱,從開始加載到沿柱身出現(xiàn)剪切斜裂縫或 彎曲裂縫為正常使用性能階段,此為彈性工作階段,以開始出現(xiàn)斜裂縫或彎曲裂縫為正常使
用性能極限狀態(tài);從混凝土開始出現(xiàn)裂縫到受拉鋼筋或型鋼受拉翼緣屈服為暫時(shí)使用性能階
段,此階段是帶裂縫工作階段,以受拉縱筋或型鋼翼緣屈服為暫時(shí)使用性能極限狀態(tài);從型 鋼開始出現(xiàn)屈服到外圍混凝土剝落,縱筋壓屈且水平荷載達(dá)到最大值為生命安全性能階段, 此為彈塑性工作階段,以水平荷載達(dá)最大值為生命安全性能極限狀態(tài);從 src 柱承載力達(dá) 最大值到混凝土保護(hù)層嚴(yán)重剝落,直至核芯混凝土發(fā)生局部破碎且承載力嚴(yán)重下降為接近倒 塌性能階段,此階段為塑形階段,以核芯混凝土發(fā)生局部破碎為接近倒塌性能極限狀態(tài)。
4.3 不同性能水平的容許變形值
結(jié)合上述判別標(biāo)準(zhǔn),可分別以層間位移角、裂縫寬度、塑形耗能和延性系數(shù)等作為 src 結(jié)構(gòu)四個(gè)性能水平極限狀態(tài)的判別參數(shù)??紤]到其中一些指標(biāo)計(jì)算的難度,并為了與我國抗 震規(guī)范的性能指標(biāo)相一致,這里以層間位移角和框架柱的裂縫寬度作為各種性能水平極限狀 態(tài)的判別指標(biāo)。
為了得到各種性能水平的層間位移角范圍,本文對國內(nèi)外 src 試驗(yàn)柱、src 平面框架 試驗(yàn)共約 90 個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,試驗(yàn)框架柱大部分為實(shí)腹式 src 構(gòu)件,軸壓比范圍為
0.3~0.8,體積配箍率為 0.8%~2.2%。通過分析文獻(xiàn)[4]-[20]中試驗(yàn)柱和平面框架的變形性能, 以及對各個(gè)性能水平極限狀態(tài)的層間位移角統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看,所有試件在未開裂彈性階段的層 間位移角分布范圍為 1/400~1/185,其中 1/400 對應(yīng)的 src 柱僅有不到 4%的配鋼率且軸壓 比較高,大部分試件的彈性位移角集中在 1/350~1/200 范圍內(nèi);僅有少數(shù)試件測到 src 柱 受拉鋼筋或型鋼屈服時(shí)的層間位移角,分布范圍為 1/120~1/100,有的學(xué)者統(tǒng)計(jì)為 1/133~
1/100,但大部分集中在 1/120 左右;所有試件均得到了 src 構(gòu)件在接近倒塌極限狀態(tài)的層 間位移角,其分布范圍為 1/53~1/11。
表 3 src 結(jié)構(gòu)各性能水平的層間位移角分布范圍及分布比
tab. 3 distribution range and proportion of inter-storey drift
正常使用階段
從上表各性能階段的層間位移角分布情況來看,src律性較好。按照各個(gè)性能水平層間位移角的分布比例,在達(dá)到一定安全保證率的情況下,將
src 框架結(jié)構(gòu)正常使用、暫時(shí)使用和接近倒塌三個(gè)性能水平極限狀態(tài)的層間位移角限值定
為 1/350、1/120 和 1/35;同時(shí),將生命安全狀態(tài)的層間位移角限值設(shè)在 1/120 和 1/30 之間, 取為 1/75。
另外,框架柱的裂縫寬度也易于作為各種性能水平極限狀態(tài)的判別指標(biāo)。文獻(xiàn)[4]-[20]
所做的 src 框架柱抗震性能試驗(yàn)中,在對層間和柱端位移角測量的同時(shí),考察到的柱端裂
縫寬度 在正 常使用 、暫 時(shí)使用 、生 命安全 和接 近倒塌 四個(gè) 性能水 平的 分布范 圍為
0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和大于 2mm。
綜上所述,本文提出的 src 框架結(jié)構(gòu)在不同性能水平時(shí)的層間位移角限值和柱端裂縫 寬度可總結(jié)為表 4。
表 4 src 框架結(jié)構(gòu)性能水平量化指標(biāo)限值
tab. 4 limit value of quantitative index for src structures
5. 結(jié)論及建議
1) 提出基于性能的 src 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論這一新課題,結(jié)合國內(nèi)外對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 性能水平的劃分標(biāo)準(zhǔn),將 src 結(jié)構(gòu)的性能水平劃分為正常使用、暫時(shí)使用、生命安全和接 近倒塌四個(gè)等級,在此基礎(chǔ)上建立了 src 結(jié)構(gòu)的 10 個(gè)抗震設(shè)防目標(biāo);
2) 總結(jié)了 src 柱在不同剪跨比時(shí)的破壞形態(tài),提出了四個(gè)性能水平的失效判別標(biāo)準(zhǔn)和 參數(shù),建議各自的層間位移角限值分別取 1/350、1/120、1/75 和 1/35,并將對應(yīng)的柱端裂縫 寬度范圍定為 0.05~0.1mm、0.5~1mm、1~2mm 和>2mm;
3) 本文所提四個(gè)性能水平的容許變形值僅建立在少量試驗(yàn)基礎(chǔ)上,還需要將試驗(yàn)量測 結(jié)果和大量數(shù)值模擬結(jié)合起來,從理論上建立容許變形值的計(jì)算公式;同時(shí),已有的 src 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究主要針對框架結(jié)構(gòu),目前迫切需要開展型鋼混凝土組合件和型鋼混凝土剪力墻 的試驗(yàn)研究,以便為全面實(shí)現(xiàn) src 結(jié)構(gòu)性態(tài)抗震設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
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