時間:2023-03-17 18:08:25
序論:在您撰寫建筑抗震論文時,參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
1.1新疆地震活動的分布及主要特點新疆地震活動的主要特點是地震發(fā)生的頻率高、強度大,在歷史上發(fā)生過強烈地震,如富蘊縣的8.1級大地震,昭蘇縣的8.0級大地震,1985年烏恰縣的7.4級大地震,使整個縣城嚴重損壞,易地重新建城。1997年的伽師縣6.9級地震,2003年的巴楚—伽師縣6.8級地震,2008年的于田—策勒縣7.0級大地震都造成了人員傷亡和經(jīng)濟損失。2008烏恰發(fā)生的6.8級地震,2011年尼勒克縣、鞏留縣交界處發(fā)生的6.0級地震,2012和田地區(qū)洛浦縣發(fā)生的6.0級地震,阿圖什市發(fā)生的5.2級地震,新源縣、和靜縣交界處發(fā)生的6.6級地震,和田地區(qū)于田縣發(fā)生的6.2級地震,若羌縣發(fā)生的5.5級地震,2013年阿圖什市發(fā)生的5.2級地震均造成了人員傷亡,并給震區(qū)人民造成了巨大的財產(chǎn)損失。2008年國家確定5個重點防御區(qū)中有2個在新疆,全疆87個縣市設(shè)防烈度都在6度以上,7度以上的縣市占84%,8度以上的縣市占34%。
1.2新疆村鎮(zhèn)建筑抗震研究進展新疆地域遼闊,村鎮(zhèn)建筑的建筑風格、結(jié)構(gòu)形式、建造材料及建造方式等因所處的地理環(huán)境、氣候條件、歷史傳統(tǒng)、生活習慣、民族習俗等不同而有較大差別。根據(jù)調(diào)查,新疆地區(qū)的建造材料主要利用當?shù)夭牧喜捎脗鹘y(tǒng)的建造方法,常見的結(jié)構(gòu)形式有石木結(jié)構(gòu)、木構(gòu)架-生土墻結(jié)構(gòu)、木板夾心結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)和木構(gòu)架土坯圍護墻等。新疆對現(xiàn)有建筑的抗震設(shè)計標準都是參照國家現(xiàn)行標準來控制的,還沒有根據(jù)新疆村鎮(zhèn)建筑所處區(qū)域的特點來單獨研究并制定抗震設(shè)防要求。例如,磚混結(jié)構(gòu)房屋按照國家現(xiàn)行多層砌體設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計、施工;磚木結(jié)構(gòu)房屋墻體抗震構(gòu)造措施按普通磚混結(jié)構(gòu)進行設(shè)置;對于木板夾芯結(jié)構(gòu)與木構(gòu)架-土坯墻結(jié)構(gòu)只是給出了防止房屋傾倒的建議;對單層石木結(jié)構(gòu)僅是給了簡單的抗震建議措施。目前,有個別學(xué)者針對新疆村鎮(zhèn)建筑的特點進行了抗震研究。曾廣群等闡述了新疆村鎮(zhèn)建筑的抗震性能及目前主要存在的問題,并提出了相應(yīng)的解決和改進措施。阿肯江•托呼提等通過對歷次大地震中新疆村鎮(zhèn)土坯房屋的震害特點研究,提出了木柱、梁-土坯組合墻結(jié)構(gòu)體系,以簡便易行的手段提高新疆土坯房屋結(jié)構(gòu)的抗震能力。王瑾采用理論分析和試驗相結(jié)合的方法對石木結(jié)構(gòu)進行抗震性能研究。陳漢清對木柱梁-土坯組合墻體進行數(shù)值模擬及抗震性能分析。陳嘉對生土結(jié)構(gòu)材料的物理性質(zhì)及力學(xué)性能進行了試驗研究。趙成對改性土坯砌體進行了試驗研究。夏多田分析了新疆村鎮(zhèn)建筑的抗震性能,提出了未來村鎮(zhèn)建筑抗震技術(shù)發(fā)展的趨勢。
2新疆村鎮(zhèn)房屋節(jié)能研究現(xiàn)狀
就新疆村鎮(zhèn)建筑建造現(xiàn)狀節(jié)能而言,村鎮(zhèn)建房節(jié)地、節(jié)材、資源的重復(fù)利用及房屋保溫隔熱意識非常淡薄。
2.1村鎮(zhèn)房屋使用土地資源狀況砌體結(jié)構(gòu)材料主要以粘土磚為主,而粘土磚的生產(chǎn)原料又主要來自于耕地。隨著建設(shè)的迅速發(fā)展,建筑材料需求量急劇增加,加劇了對粘土資源的破壞性使用,造成大量土地毀壞,生態(tài)環(huán)境遭到破壞。
2.2村鎮(zhèn)房屋使用建筑材料狀況農(nóng)村居民文化水平不高,節(jié)能與環(huán)保意識欠缺。有些地區(qū),農(nóng)村居民在住宅建設(shè)中,房屋高度不僅有攀比現(xiàn)象,還普遍認為層高越高夏天會越?jīng)鏊?。其實,增加層高不僅使建筑材料用量增加,而且加大了建筑物采暖與制冷的能耗?,F(xiàn)有極少一部分經(jīng)濟條件較好的地方,在政策鼓勵下,建造時選用輕質(zhì)高性能的材料,并且盡量使材料循環(huán)使用。
2.3村鎮(zhèn)建筑保溫狀況村鎮(zhèn)建筑圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能差,圍護結(jié)構(gòu)是建筑物構(gòu)成的主體,據(jù)統(tǒng)計通過護結(jié)構(gòu)的熱損失約占建筑物總耗熱量的70%~80%。絕大部分農(nóng)村住宅墻體均無保溫層,且窗戶、屋頂?shù)让芊庑圆?。近些年,隨著農(nóng)村經(jīng)濟水平的提高、農(nóng)民收入的增長,農(nóng)民在建造新房時片面地追求面積大、外觀美,但只是改變了瓦材、墻體、窗戶等面層材料,而忽視了保溫隔熱材料的重要性。有極個別的學(xué)者認識到新疆地區(qū)村鎮(zhèn)建筑節(jié)能的重要性,對其村鎮(zhèn)建筑節(jié)能進行了研究。原甲在對新疆不同寒區(qū)村鎮(zhèn)住宅建設(shè)現(xiàn)狀進行調(diào)研的基礎(chǔ)上,提出住宅節(jié)能設(shè)計的方法與思路。馮偉剛研究了棉稈植物纖維砌塊用來替代粘土磚,既充分利用新疆當?shù)爻渥愕拿薅捹Y源,又同時使村鎮(zhèn)建筑抗震性能和保溫性能得到極大的提高。姜曙光等通過對新疆暴風雪災(zāi)害的調(diào)研,分析了村鎮(zhèn)建筑磚木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)和輕型鋼結(jié)構(gòu)的房屋受損特點,提出了建筑修復(fù)加固的原則和方法,以及在修復(fù)加固的同時兼顧對既有建筑保溫節(jié)能的改造方案。
3綠色建筑展望
新疆地域遼闊,村鎮(zhèn)區(qū)域地理位置復(fù)雜,各地區(qū)災(zāi)害分布不均,經(jīng)濟發(fā)展水平相差很大,缺乏具有針對性、切實可行的新型抗震節(jié)能綠色建筑結(jié)構(gòu)體系的研究。隨著村鎮(zhèn)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化和居住生活水平的提高,村鎮(zhèn)建筑應(yīng)將逐步由“粗放型”向“細致化”轉(zhuǎn)變,由“面積型需求”向“舒適型需求”轉(zhuǎn)變。為此,需加大研究力度,針對各個地區(qū)的特點,把村鎮(zhèn)建筑建成綠色建筑,把村鎮(zhèn)建筑的抗震、節(jié)地、節(jié)材、資源的重復(fù)利用及房屋保溫隔熱有機結(jié)合起來,在各要素間尋找到平衡點,精心構(gòu)思、設(shè)計、精選材料、合理構(gòu)造,同時嚴格控制建設(shè)成本,研究出抗震、節(jié)能、經(jīng)濟、適用并且村鎮(zhèn)居民能接受的綠色建筑,這也是新農(nóng)村建設(shè)、村鎮(zhèn)防震減災(zāi)和節(jié)能減排以及國家對綠色建筑的戰(zhàn)略需求。新疆村鎮(zhèn)綠色建筑面臨著抗震與節(jié)能的迫切要求,從設(shè)計、施工技術(shù)、質(zhì)量驗收和管理等方面,將村鎮(zhèn)綠色建筑的抗震與節(jié)能有機結(jié)合,使綠色建筑抗震與節(jié)能實現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一,進行抗震節(jié)能綜合研究設(shè)計。新疆村鎮(zhèn)綠色建筑應(yīng)從以下幾個方面來考慮抗震與節(jié)能結(jié)構(gòu)體系的研究與設(shè)計:
1)考慮抗震問題時,必須保證采取的抗震措施造價低,適應(yīng)性強,村鎮(zhèn)居民能接受,易于推廣。
2)研究的結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)易于就地取材,并充分利用秸稈,建筑垃圾等生態(tài)綠色環(huán)保建材,遵循經(jīng)濟、實用、生態(tài)、環(huán)保、抗震、節(jié)能的原則。
3)所研究的村鎮(zhèn)建筑抗震與節(jié)能結(jié)構(gòu)體系在保證結(jié)構(gòu)的抗震安全性的同時,還需綜合考慮建筑墻體、屋面及門窗的保溫需求。同時,建筑墻體、屋面及門窗的保溫措施不僅使房屋達到預(yù)期的保溫效果,同時還應(yīng)兼顧提高抗震效果。
論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型,建筑平面布置和豎向布置、規(guī)范中設(shè)計限值的控制、屋頂建筑等設(shè)計問題。
建筑設(shè)計是否考慮抗震要求,從總體上起著直接的控制主導(dǎo)作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計很難對建筑設(shè)計有較大的修改,建筑設(shè)計定了,結(jié)構(gòu)設(shè)計原則上只能是服從于建筑設(shè)計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設(shè)計階段中較好地考慮抗震的要求,則結(jié)構(gòu)工程師就可以對結(jié)構(gòu)構(gòu)件系統(tǒng)進行合理的布置,建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布以及相應(yīng)產(chǎn)生的地震作用和結(jié)構(gòu)受力與變形比較均勻協(xié)調(diào),使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高;如果建筑師提供的建筑設(shè)計沒有很好地考慮抗震要求,那就會給結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計帶來較多困難,使結(jié)構(gòu)的抗震布置和設(shè)計受到建筑布置的限制,甚至造成設(shè)計的不合理。有時為了提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力,不得不增大構(gòu)件的截面或配筋用量,造成不必要的投資浪費。由此可見,建筑
設(shè)計是否考慮抗震要求,對整個建筑起著很重要的作用。因此,我們在建筑抗震設(shè)計過程別要注重以下幾個問題。
一、建筑體型設(shè)計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計。震害表明,許多平面形狀復(fù)雜,如平面上的外凸和凹進、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞,有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計中,應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型,盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體型不對稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。
二、建筑平面布置設(shè)計問題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且,由于建筑使用功能不同,每個樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻等等布置不對稱,墻體與柱子分布的不對稱、不協(xié)調(diào),使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用,對抗震很不利。有的建筑物,其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側(cè),結(jié)果在地震中造成靠電梯一側(cè)建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側(cè)力剛度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一側(cè)的墻體很多,而另一側(cè)的墻體稀少,這就造成平面上剛度分布的很不對稱,質(zhì)量分布也偏心,使結(jié)構(gòu)的受力和變形不協(xié)調(diào),導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)地震作用效應(yīng),帶來局部墻面的破壞。有的建筑物,如底層為商場的臨街建筑,臨街一側(cè)往往不設(shè)墻體,而其另一側(cè)則有剛度很大的墻體封閉,兩側(cè)在剛度上相差很多,也將在地震時引起扭轉(zhuǎn)地震作用,對抗震不利。還有的建筑平面布置上,經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對齊或中斷,使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻,對抗震也帶來不利,客易引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。建筑平面布置設(shè)計對建筑抗震關(guān)系很大,從概念上要解決的一個核心問題是:建筑平面布置設(shè)計上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻,對稱協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設(shè)計在建筑抗震中的作用。
三、建筑豎向布置設(shè)計問題
建筑的豎向布置設(shè)計問題在建筑設(shè)計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計上。無論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設(shè)柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設(shè)有大會議廳、展廳、報告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質(zhì)量和剛度的嚴重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)量和剛度相差過大,形成突變[3]。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設(shè)計中必須高度重視的問題。在實際設(shè)計中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊,柱子不對齊,墻體不連續(xù),不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無柱等,使地震力的傳遞受阻或不通;抗震用的剪力墻設(shè)置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數(shù)量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉(zhuǎn)作用。多次大震害表明,建筑物豎向樓層剛度的過大變化,給建筑物造成很多破壞,甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多棟鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部,不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少,盡量避免產(chǎn)生地震時的鈕轉(zhuǎn)效應(yīng)。
四、建筑上應(yīng)滿足的設(shè)計限值控制問題
根據(jù)大量震害的經(jīng)驗總結(jié),現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設(shè)計中應(yīng)考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定,建筑設(shè)計應(yīng)予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數(shù);二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。
五、屋頂建筑的抗震設(shè)計問題
在高層和超高層建筑設(shè)計中,屋頂建筑是一個重要的設(shè)計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設(shè)計審查結(jié)果來看,屋頂建筑存在的主要問題,一是過高,二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側(cè)力墻與其下樓層的抗側(cè)力墻體上下不連續(xù)時,更會帶來地震的扭轉(zhuǎn)作用,對建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設(shè)計中,宜盡量降低其高度。采用高強輕質(zhì)的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結(jié)構(gòu)的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當屋頂建筑較高時,要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發(fā)生扭轉(zhuǎn)地震作用。
六、結(jié)束語
總的來說,建筑設(shè)計是建筑杭震設(shè)計的一個重要方面,建筑設(shè)計與建筑
抗震設(shè)計有著密切關(guān)系。它對建筑抗震起著重要的基礎(chǔ)作用。一個優(yōu)良的建筑抗震設(shè)計,必須是在建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設(shè)計基礎(chǔ)上完成。為此,要充分重視建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的重要性,在建筑抗震設(shè)計中更好地發(fā)揮建筑設(shè)計應(yīng)有的作用。
參考文獻:
[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(CBJll-89),中國建筑工業(yè)出版社,2005。
[2]包世華、方鄂華,《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》,清華大學(xué)出版社,2003。
1.1材料對超限高層建筑抗震設(shè)計的影響
質(zhì)量是建筑的核心,而建筑的抗震性能是體現(xiàn)建筑質(zhì)量的主要因素,對建筑質(zhì)量的影響極大,然而,在當今超限高層建筑抗震設(shè)計中,卻由于由于多種原因造成抗震設(shè)計的質(zhì)量出現(xiàn)了嚴重的問題,材料對其造成的影響只是其中一個重點要素。材料的影響主要現(xiàn)在材料的質(zhì)量、材料的不匹配等問題,在超限高層建筑工程設(shè)計中,有很多工作人員為某一己之私而在施工中用一些質(zhì)量不達標的材料,嚴重影響的建筑的抗震性能;另外,還有些工作人員在設(shè)計中會將一些其他的建筑抗震設(shè)計方案引入到該建筑物中,而由于建筑物的高度以及整體結(jié)構(gòu)都有所不同,導(dǎo)致出現(xiàn)“張冠李戴”的現(xiàn)象,與實際的建筑缺乏匹配度,導(dǎo)致超限高層建筑抗震設(shè)計受到了一定的影響,使建筑的安全性降低達不到超限高層建筑抗震的標準。
1.2平面結(jié)構(gòu)設(shè)計對超限高層建筑物抗震設(shè)計的影響
超限高層建筑物的平面結(jié)構(gòu)設(shè)計是與建筑物外形有著直接的聯(lián)系,當然也與建筑物抗震設(shè)計有著密切的關(guān)系,同時超限高層建筑的平面設(shè)計與施工難度有著直接的聯(lián)系,然而,在當今超限高層建筑平面設(shè)計中卻存在一定的問題,平面結(jié)構(gòu)設(shè)計引起的施工難度過大,而導(dǎo)致的超限高層建筑抗震的施工也受到了一定的阻礙,即使能順利施工也會因為結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理對超限高層建筑抗震性能造成一定的影響,在后期的使用中依舊存在重大的安全隱患[3]。另外,如果平面結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理,會造成無法準確的確定超限高層建筑抗震的均衡點的位置,尤其是超限高層建筑設(shè)計中需要考慮的因素較多,可能會在平面結(jié)構(gòu)設(shè)計中會漏掉某些細節(jié)的設(shè)計,一些結(jié)構(gòu)細節(jié)出現(xiàn)問題也會導(dǎo)致超限高層建筑整體的抗震性安全性受到一定的影響。
1.3受力體系對超限高層建筑抗震設(shè)計帶來的影響
受力體系是建筑抗震設(shè)計中需要考慮的重要因素,而且每個建筑的受力體系也各不相同,這與設(shè)計者的經(jīng)驗沒有太大的聯(lián)系,因此,在設(shè)計的過程中不能光憑經(jīng)驗來完成設(shè)計,而且,確實有這種情況發(fā)生,覺得自己有著多年的設(shè)計經(jīng)驗,就沒有詳細的對建筑受力體系進行分析,通過以前的經(jīng)驗直接按部就班的放到設(shè)計里,最終導(dǎo)致建筑的受力體系與抗震設(shè)計發(fā)生了矛盾,造成超限高層建筑抗震的性能降低,使得建筑整體缺乏安全性和穩(wěn)定性。
2超限高層建筑抗震設(shè)計優(yōu)化
2.1做好超限高層建筑設(shè)計的前期工作
由第一部分得知,建筑材料對超限高層建筑設(shè)計抗震設(shè)計的影響及其的嚴重,因此在設(shè)計前要做好前期的準備工作,主要對設(shè)計中涉及到的材料質(zhì)量、數(shù)量、規(guī)格等做好相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計,通過對材料的了解再進行相應(yīng)的設(shè)計,尤其是材料的性能參數(shù)一定要做好詳細的分析,因為有很多材料類型差不多,但是,還是有著細節(jié)上的差別。另外,還應(yīng)對超限高層建筑地點的地質(zhì)地貌、周邊環(huán)境等進行詳細的分析,這些因素對超限高層建筑抗震設(shè)計也有著一定的影響。因此,要做好前期的材料搜集、整理的工作,要確保相關(guān)數(shù)據(jù)材料收集的全面性和準確性。通過做好前期的準備工作,不管是在超限高層建筑的整體設(shè)計還是對建筑的抗震設(shè)計需要將這些數(shù)據(jù)作為設(shè)計的基礎(chǔ),進而確保設(shè)計過程中避免出現(xiàn)一些誤差。
2.2對超限高層建筑物平面結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化
超限高層建筑的設(shè)計要比平常的多層、高層的設(shè)計特點復(fù)雜的多,而且對超限高層建筑抗震設(shè)計的本身要求也特別高,因此,在這種情況下超限高層建筑抗震設(shè)計中,應(yīng)全面的考慮各種因素,將其作為優(yōu)化方案的因素。另外,在對超限高層建筑抗震設(shè)計的過程中,設(shè)計者要根據(jù)實際情況,再結(jié)合多種有關(guān)設(shè)計因素,如,抗震指數(shù)、施工方式等,設(shè)計出多種超限高層建筑抗震設(shè)計方案,然后再通過多種方案的相互比較,選擇出最優(yōu)化的方案,通過這種優(yōu)化方式,能更好的做好超限高層建筑的抗震設(shè)計,而且,以這種設(shè)計優(yōu)化方式,一旦發(fā)現(xiàn)方案中存在設(shè)計問題或安全隱患能及時的比較出來,并及時的改正,對建筑抗震性能具有很大的保障。
2.3明確超限高層建筑抗震設(shè)計中的受力體系
隨著社會不斷的發(fā)展,人們不僅對建筑的質(zhì)量要求提高了,同時也對建筑物的外觀有著一定的要求,美觀、大氣、上檔次是建筑外觀現(xiàn)出來的典型特點,但是有很多建筑物只考慮到外觀設(shè)計,卻忽略了建筑的受力體系,對建筑物的抗震性能帶來直接的影響,如果這種現(xiàn)象出現(xiàn)在超限高層建筑的設(shè)計中,勢必會為建筑物帶來更大的安全隱患,因此,在對超限高層建筑物抗震設(shè)計中一定要明確建筑物的受力體系。建筑的外觀要求是要滿足的,而在達到這個要求的同時,還需要設(shè)計者充分考慮到超限高層的抗震設(shè)計,要盡量以后者為主,畢竟后者是關(guān)乎到建筑物使用的安全性。可以通過力學(xué)的知識來尋找超限高層建筑抗震設(shè)計受力體系中的平衡點,以此來實現(xiàn)超限高層建筑的抗震要求。
3結(jié)語
該斷裂大致沿合肥市長江路呈東西走向縱貫市區(qū),為隱伏斷裂,在五里墩南斷面向南陡傾,為張性斷裂。該斷裂在新第三紀至第四紀初曾強烈活動,大蜀山橄欖玄武巖噴溢可能與其有關(guān)。但晚更新世以來沒明顯的活動,對小震活動的控制作用不明顯。
2合肥地區(qū)地震歷史學(xué)習分析
2.1合肥地區(qū)歷史地震記錄據(jù)史料記載
公元288年至今,區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生過7級以上強震。
2.21970年以來地震記錄資料
2.3對地震記錄資料的分析
合肥地區(qū)據(jù)史料記載,自公元288年至今區(qū)域內(nèi)沒有發(fā)生過7級以上強震;1673年3月~1962年8月史料中,1673年合肥南部發(fā)生的5級地震,位置在橋頭集-東關(guān)斷裂、大蜀山-長臨河斷裂與烏云山-合肥斷裂的交匯部位,據(jù)專家推斷該三條斷裂為活動斷裂,且合肥地區(qū)具備發(fā)生5.5級~6級地震構(gòu)造。此外,鄰區(qū)地震也影響合肥,如1668年山東郯城-莒縣間發(fā)生的8.5級地震,造成合肥大約7度的破壞;1917年霍山6.25級地震和1954年在合肥六安間發(fā)生的5.5級地震均造成大約6度的破壞。據(jù)有關(guān)部門從1973年至1994年發(fā)生的MS≥1級地震震中分布與斷裂關(guān)系研究發(fā)現(xiàn):合肥地區(qū)小震活動主要集中于區(qū)域東部,形成一個小震叢集區(qū)和兩個密集帶:
①一個小震叢集區(qū)位于池河-西山驛和烏云山-合肥斷裂之間,反映區(qū)域東部地殼活動性明顯強于西部;
②巢湖內(nèi)的姥山-中廟一線存在著一個近東西向展布的小震密集帶,線狀特征明顯;
③元瞳-梁園-石塘一帶小震呈密集帶,暗示有北西向隱伏線性構(gòu)造的存在。
3合肥地區(qū)地震評價和抗震烈度區(qū)劃現(xiàn)狀
合肥市是距離郯廬斷裂帶最近的省會城市,經(jīng)權(quán)威部門研究認為:
①郯廬斷裂安徽段為中強震低頻地段;
②合肥地區(qū)未來的地震危險性主要來自華北地震區(qū)的長江下游-黃海地震帶和郯廬地震帶;
③未來可能發(fā)生在安徽六安-霍山地震區(qū)、渦陽—鳳臺地震區(qū)和江蘇溧陽地震區(qū)的強震,會對合肥地區(qū)有較大潛在地震影響;
④綜合各方面情況,合肥區(qū)域發(fā)生6級以上地震或受到大于7度地震影響的概率極低。國務(wù)院把合肥列為全國13個地震重點監(jiān)視防御城市之一,2010年抗震規(guī)范規(guī)定合肥市四區(qū)(蜀山、瑤海、廬陽、包河)及四縣(長豐、肥東、肥西、廬江),建筑抗震設(shè)防基本烈度為7度、第一組、地震加速度為0.10g;巢湖市列為建筑抗震設(shè)防基本烈度為6度、第二組、地震加速度為0.05g。
4合肥地區(qū)工程抗震淺析
4.1合肥地區(qū)抗震措施一般不需要考慮“避讓斷裂帶”的要求
根據(jù)2010年抗震規(guī)范第4.1.7條規(guī)定“抗震設(shè)防小于8度區(qū)域,建筑抗震不用考慮避讓斷裂帶”的要求,原因是通過國內(nèi)外大量地震資料在小于8度地震區(qū),地面一般不發(fā)生斷裂錯動。合肥市四區(qū)、四縣、一市抗震設(shè)防基本烈度皆小于8度。
4.2合肥地區(qū)建設(shè)工程時地貌單元勘察要求
合肥地區(qū)要注意在河、湖岸邊漫灘及一級階地等地貌單元上建設(shè)工程時,應(yīng)該注意場地土(砂土和粉土)的液化問題。在這些地貌單元勘察時必須進行有關(guān)技術(shù)測試,如對砂土要進行標準貫入試驗,對粉土要進行顆粒分析試驗和標準貫入試驗,并進行有關(guān)液化土評價和場地液化指數(shù)的綜合計算,進而提供設(shè)計對地基基礎(chǔ)的技術(shù)措施依據(jù),施工中嚴格按照勘察設(shè)計要求進行,使建筑滿足抗震規(guī)范要求。必須注意:本次規(guī)范修訂依據(jù)國家標準《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》(GB50223—2008),修訂中總結(jié)汶川大地震的經(jīng)巖土工程與基礎(chǔ)處理336驗教訓(xùn)考慮到我國經(jīng)濟已有較大發(fā)展,把“未成年的學(xué)校、醫(yī)院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、大商場、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù)設(shè)施”劃為重點設(shè)防類,其地基基礎(chǔ)抗震設(shè)防措施比基本烈度提高一度的要求進行設(shè)計。對抗震基本烈度為6度區(qū)的巢湖市,建筑抗震乙類(重點設(shè)防類,如中小學(xué)、幼兒園等)及甲類建筑,嚴格注意勘察時應(yīng)對場地在7度地震力作用下有液化的土層進行技術(shù)測試與液化評價,進而在設(shè)計時考慮要按照“比基本烈度提高一度(7度)設(shè)防”的要求采取措施處理,以達到抗震規(guī)范規(guī)定的抗震要求。
4.3對重要的、體型復(fù)雜的高層建筑應(yīng)該進行地基動參數(shù)檢測、地震力衰減和時程分析
在地震過程中,土的剪切模量和阻尼比隨剪應(yīng)變的加大而呈現(xiàn)出明顯的非線性變化。在有限的范圍內(nèi)剪切模量G與剪切模量Gmax的比值隨剪應(yīng)變γ的變化曲線僅與土類有關(guān),故土的非線性動力特性可以用G/Gmax~r曲線描述。而Gmax由原位剪切波速測試出的S波速Vs由下式算出:Gmax=ρVS2。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)要求,地震作用計算擬采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算。通過對場地原位剪切波速測試和人工模擬的加速度時程曲線,計算各層土層地震動力反應(yīng),給出地表加速度時程,再進行有關(guān)加速度時程合成。通過地震危險性分析給出了場地基巖地震動時程的動力學(xué)特性:峰值加速度及加速度反應(yīng)譜。人工合成地震動就是計算滿足這些特性的加速度時程,其方法是不斷調(diào)整初時時程Ra(t)的幅值譜,使Ra(t)的動力特性(包括加速度反應(yīng)譜及峰值加速度)均滿足危險性分析的要求。地震動時程的強度包線采用如下形式:(t/c1)2×Agmaxt≤c1Agmaxc1≤t≤c2exp(-c3(t-c2)Agmaxt>c2f(t)={其中:c1、c2、c3是確定包絡(luò)線的3個參數(shù);Agmax是最大加速度;t是從地震初至開始的時間。對合肥周圍地區(qū),在考察每個潛源的最大震級和潛源內(nèi)發(fā)生最大震級地震對場地影響兩個方面的因素后,多遇地震各參數(shù):c1=17.76,c2=26.52,c3=0.12。為反映地震全過程,對多遇地震時程長度為20.48s,采樣步長0.02s,相應(yīng)的采樣點數(shù)分別為1024。
4.4建設(shè)工程勘察、設(shè)計、施工必須嚴格按照國家抗震設(shè)防分類
標準(2008)和2010抗震規(guī)范執(zhí)行新規(guī)范繼續(xù)保持著“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防方針。所有建筑只要嚴格按規(guī)范設(shè)計和施工,可以在遇到高于區(qū)基本烈度1度的地震下沒有倒塌的危險,從而實現(xiàn)生命安全的目標。其中:所指的“小震即多遇地震、中震即基本烈度地震、大震即罕遇地震”,其對應(yīng)的50年“超越概率63%、10%和2%~3%的地震”,對應(yīng)的“重現(xiàn)期分別為50年一遇、約500年一遇和約2000年一遇的地震”。
4.5對既有建筑抗震的現(xiàn)狀分析與抗震措施的建議
4.5.1既有建筑抗震的現(xiàn)狀
根據(jù)筆者參加的安徽省住建廳與安徽建筑工業(yè)學(xué)院2009年對“安徽省城市重要市政基礎(chǔ)設(shè)施和公共建筑的抗震性能調(diào)查”研究,既有建筑物抗震隱患主要存在如下幾種情況。
①抗震設(shè)計標準的變化引起建筑物抗震性能不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,如原抗震設(shè)防分類標準為丙類而現(xiàn)行規(guī)范定為乙類建筑,如教育建筑、醫(yī)療建筑、大型公用建筑等,因為現(xiàn)在新規(guī)范要求要比基本抗震烈度提高1度設(shè)計,所以現(xiàn)在不能滿足新規(guī)范要求抗震。
②7度區(qū)1978年前建造使用的建筑和6度區(qū)1989年前建造使用的建筑,由于之前沒有進行抗震設(shè)計建造,因此其安全性較低,達不到現(xiàn)行抗震要求。
③對于1978年前建造的建筑雖然進行了一些抗震加固,但其整體性差,很多建筑根本不能抵抗基本烈度的地震作用。
④1978年以后建造的抗震房屋,但根據(jù)對部分建筑(如合肥市西苑新村某樓,6層,二層)現(xiàn)場檢測其承重墻砌體砂漿標號很低,已很多達不到M25,不能抵抗基本烈度7度時的地震力作用。
⑤其他問題諸如:部分建筑結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則和設(shè)計缺陷,引起的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力薄弱;部分建筑由于施工質(zhì)量較差和建筑材料性能指標不合格導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震性能不滿足設(shè)計要求;有些建筑未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計許可,擅自加層或改變使用功能而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震性能存在隱患;個別建筑建造在沒有處理的坑道上、液化場地上、可能造成的滑坡上等等。
4.5.2對既有建筑的抗震措施的建議
對重要公共建筑設(shè)施應(yīng)該積極進行鑒定、加固。對過去設(shè)計符合老規(guī)范沒有達到新規(guī)范標準的如未成年的學(xué)校、醫(yī)院、體育場館、博物館、文化館、圖書館、影劇院、大商場、交通樞紐等人員密集的公共服務(wù)設(shè)施,應(yīng)該重點實施加固改造。對民房、危房應(yīng)積極宣傳,鼓勵自行委托鑒定、加固或拆除。
5結(jié)語
原建筑竣工于1984年,按7度(0.15g)抗震設(shè)防,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別為丙類。依據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》第4.0.3條規(guī)定,改造后的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別為乙類。鑒于醫(yī)院實際需求及《建筑抗震鑒定標準》第1.0.6條規(guī)定,該病房樓進行改造設(shè)計前需對原結(jié)構(gòu)進行抗震鑒定,并確定其后續(xù)使用年限為40a。
2建筑現(xiàn)狀調(diào)查
抗震鑒定前應(yīng)進行建筑現(xiàn)狀調(diào)查,包括搜集勘察、施工及竣工驗收的相關(guān)原始資料;當資料不全時,應(yīng)根據(jù)鑒定的需要進行補充實測。調(diào)查建筑現(xiàn)狀與原始資料相符程度、施工質(zhì)量和維護狀況。
2.1原始資料調(diào)查
該住院樓巖土工程勘察報告、竣工圖紙、竣工驗收資料等原始資料均較齊全。
2.2外觀質(zhì)量檢查
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要檢查結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫及劣化程度等。經(jīng)檢查個別框架柱及剪力墻表面存在蜂窩、麻面現(xiàn)象;少數(shù)框架梁存在梁底鋼筋銹蝕現(xiàn)象;個別屋面板板底存在堿蝕、露筋現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)構(gòu)件未發(fā)現(xiàn)明顯開裂、較大變形等嚴重結(jié)構(gòu)性損壞現(xiàn)象。
2.3材料性能檢測
建筑結(jié)構(gòu)的材料性能是結(jié)構(gòu)安全的基本保證。本工程混凝土強度采用超聲-回彈綜合法對混凝土抗壓強度進行現(xiàn)場取樣檢測,檢測混凝土強度摘錄如表1所示?,F(xiàn)場采用鋼筋探測儀對部分梁、板、柱、剪力墻的鋼筋配置、分布及混凝土保護層厚度進行檢測,檢測結(jié)果基本符合原圖紙設(shè)計要求。
3抗震鑒定
3.1抗震鑒定原則
本工程屬于B類建筑,應(yīng)進行兩級鑒定。
(1)第一級鑒定對現(xiàn)有房屋的宏觀控制和構(gòu)造鑒定為主進行綜合評價;
(2)第二級鑒定:對現(xiàn)有房屋進行抗震驗算為主結(jié)合構(gòu)造影響進行綜合評價。(1)和(2)同時滿足的建筑評定為滿足抗震要求,可不進行加固處理;(1)滿足而主要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力不低于規(guī)定的95%、次要抗側(cè)力構(gòu)件的抗震承載力不低于規(guī)定的90%,可不進行加固處理;(1)不滿足而抗震承載力較高時,可通過構(gòu)造影響系數(shù)進行綜合抗震能力的評定;(1)和(2)均不滿足要求時,應(yīng)采取加固或其他相應(yīng)措施。
3.2抗震等級確定
本工程使用功能為病房樓,根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》第4.0.3條,二三級醫(yī)院的門診、醫(yī)技、住院用房,抗震設(shè)防類別應(yīng)劃分為重點設(shè)防類(乙類)。依據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第6.1.2條規(guī)定,本樓框架抗震等級為二級、剪力墻抗震等級為一級。依據(jù)現(xiàn)行《建筑抗震鑒定標準》第6.3.1條規(guī)定,框架抗震等級為三級、剪力墻抗震等級為二級。改造工程的抗震設(shè)防目標及抗震設(shè)防水準,按照安全、經(jīng)濟、合理的要求,結(jié)合其后續(xù)使用年限40年相協(xié)調(diào),確定框架抗震等級為三級、剪力墻抗震等級為二級。
3.3場地、地基和基礎(chǔ)
查閱原地勘報告,本樓建造于對抗震有利的地段,場地類別為II類,其地基主要受力范圍內(nèi)不存在軟弱土、飽和砂土和飽和粉土或嚴重不均勻土層。依據(jù)《建筑抗震鑒定標準》第4.1條、4.2條規(guī)定,可不進行場地對建筑影響的抗震鑒定,同時也可不進行地基基礎(chǔ)的抗震鑒定。
3.4抗震措施鑒定(第一級鑒定)
3.4.1結(jié)構(gòu)高度
本工程結(jié)構(gòu)總高26.90m,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.1.1條,7度框架-抗震墻結(jié)構(gòu)適用的最大高度為120m的要求。
3.4.2房屋的結(jié)構(gòu)體系
本工程為雙向多跨框架-抗震墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)布置及框架梁、柱、剪力墻截面滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.2條房屋結(jié)構(gòu)體系要求。本工程建筑平面形狀為矩形,平面沒有局部突出,立面沒有局部縮進,均滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條房屋結(jié)構(gòu)體系要求。樓層剛度大于其相鄰上層剛度的70%,且連續(xù)3層總的剛度降低小于50%,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條房屋結(jié)構(gòu)體系要求。首層個別框架柱軸壓比為0.98,不滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.2.1條框架-抗震墻柱(抗震等級三級)軸壓比≤0.95的要求。
3.4.3混凝土強度等級
本工程混凝土強度實測結(jié)果,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.3條梁、柱、墻實際達到的混凝土強度等級不應(yīng)低于C20要求。
3.4.4框架梁的配筋及構(gòu)造
本工程框架梁縱向受拉鋼筋的配筋率不大于2.5%;梁端截面的底面和頂面配筋量的比值不小于0.3;梁端箍筋實際加密區(qū)的長度大于梁截面高度的1.5倍,箍筋最小直徑為8mm,滿足要求。
3.4.5框架柱的配筋及構(gòu)造
本工程框架柱實際縱向鋼筋的總配筋率,框架中柱、邊柱和角柱均大于1.0%,滿足要求。柱箍筋加密區(qū)的箍筋間距為100mm,箍筋直徑為φ8mm和φ10mm,滿足要求。柱加密區(qū)箍筋肢距不大于200mm,且每隔1根縱向鋼筋在2個方向均有箍筋約束,滿足要求。
3.4.6框架節(jié)點核心區(qū)構(gòu)造
本工程框架節(jié)點核心區(qū)內(nèi)箍筋最大間距為100mm,最小直徑為φ12mm,柱體積配箍率為1.6%~2.1%,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.6條要求。
3.4.7抗震墻的配筋及構(gòu)造
本工程抗震墻墻板豎向、橫向分布鋼筋的配筋率約為0.628%,均大于0.25%,最大間距為150mm,最小直徑φ12mm,滿足要求??拐饓吘墭?gòu)件的配筋,縱向鋼筋配筋率為1.2%~2.0%,箍筋直徑均為φ10mm,間距均為100mm,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.7條要求。
3.4.8填充墻
本工程砌體填充墻在平面和豎向布置均勻?qū)ΨQ,滿足要求。砌體填充墻沿框架柱每隔500mm有2根φ6mm拉筋,拉筋伸入填充墻內(nèi)長度700mm,滿足三四級框架不應(yīng)小于墻長的1/5且不小于700mm的要求。墻長度大于5m時,墻頂部與梁設(shè)有拉結(jié)措施,滿足《建筑抗震鑒定標準》第6.3.9條要求。
3.5抗震承載力驗算(第二級鑒定)
第二級鑒定是以抗震驗算為主,結(jié)合構(gòu)造影響進行綜合評價。第二級鑒定可采用樓層綜合抗震能力指數(shù)法與《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定方法進行抗震計算分析。本工程采用中國建筑科學(xué)研究院編制的《PKPM混凝土結(jié)構(gòu)鑒定加固》軟件進行抗震承載力計算。在建立計算模型和選擇計算方法時采取了如下處理。
1)在PKPM軟件計算中,依據(jù)原設(shè)計施工圖、本次改造建筑圖,并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果,確定結(jié)構(gòu)布置及荷載分布,建立計算空間計算模型
2)抗震計算的有關(guān)參數(shù)抗震設(shè)防烈度:7度;設(shè)計基本地震加速:0.15g;設(shè)計地震分組:第一組;設(shè)計特征周期值:0.30s;建筑場地類別:II類;地面粗糙類別:C類;框架抗震等級:三級;剪力墻抗震等級:二級。
3)梁柱節(jié)點重合部分,梁端簡化為剛域。
4)考慮填充墻對于結(jié)構(gòu)總體剛度的影響,計算時取周期折減系數(shù)為0.75。
5)根據(jù)第一級鑒定結(jié)果,體系影響系數(shù)取0.95。經(jīng)計算首層個別框架柱抗剪不滿足要求,首層、2層部分框架梁、板承載力不滿足要求,3層、5層改造為設(shè)備機房位置樓板承載力不滿足要求。
3.6抗震鑒定結(jié)論
1)個別框架柱軸壓比不滿足要求;
2)個別框架柱抗剪不滿足要求;
3)部分框架梁承載力不滿足要求;
4)部分樓板承載力不滿足要求。
4抗震加固設(shè)計
4.1框架柱加固
軸壓比不足的框架柱采用加大截面法進行加固處理。該方法是在框架柱構(gòu)件表面鑿毛和清潔處理后用鋼筋混凝土圍套,圍套內(nèi)的縱向受力鋼筋由計算確定,并與原框架柱內(nèi)縱向受力鋼筋共同工作。采用加大截面法不僅提高框架柱的承載力,并且在一定程度上提高了結(jié)構(gòu)的剛度。加大截面的尺寸一般在100mm左右,采用混凝土加大截面,澆筑時很難振搗密實,加固質(zhì)量難以保證。本工程采用高強灌漿料代替混凝土,保證了混凝土的密實度。抗剪承載力不足的框架柱采用橫向粘貼碳纖維的方法進行加固處理??蚣苤迟N環(huán)向碳纖維箍,纏繞3圈且搭接長度應(yīng)超過200mm。碳纖維箍外側(cè)抹厚度不小于25mm的高強度水泥砂漿,以滿足防火及防護要求。框架柱頂部及底部設(shè)置4mm厚鋼板封閉箍進行附加錨固。
4.2混凝土梁加固
混凝土梁采用型鋼加固法。此方法適用于不允許增大構(gòu)件截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結(jié)構(gòu)加固。型鋼加固法是在混凝土構(gòu)件四周包以型鋼,型鋼與被加固梁之間用聚合物砂漿或結(jié)構(gòu)膠等方法黏結(jié)。型鋼表面抹厚度不小于25mm的高強度水泥砂漿(應(yīng)加鋼絲網(wǎng)防裂)作防護層,具體做法
4.3樓板加固
樓板采用粘貼碳纖維加固法。碳纖維復(fù)合材加固混凝土結(jié)構(gòu),主要是利用纖維抗拉的高強度、高彈性模量、高應(yīng)變性能及利用改性環(huán)氧樹脂類膠結(jié)材料,使碳纖維與混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生良好的黏結(jié)性,加固補強原結(jié)構(gòu)受拉縱向鋼筋和受剪、抗扭箍筋的不足,從而提高結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪、抗扭承載力。該方法用高性能黏結(jié)劑將碳纖維布黏貼在樓板表面(纖維粘貼方向應(yīng)平行于構(gòu)件的主受力方向),使兩者共同工作,提高樓板的抗彎承載力。為提高碳纖維布黏結(jié)加固耐久性,碳纖維表面采用壓結(jié)鋼片加射釘進行附加錨固,壓結(jié)鋼片長度宜為碳纖維布寬+60mm,射釘應(yīng)不打穿碳纖維布。
5結(jié)語
1)抗震鑒定應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、后續(xù)使用年限等因素,結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),采用逐級鑒定的方法,進行抗震性能分析。
建筑的抗震設(shè)計對于國家財產(chǎn)的保護,人民生命安全都有著極其重要的意義,當?shù)卣饋砼R時,建筑抗震設(shè)計不僅僅能夠保護人們的生命安全,還保護了國家財產(chǎn),為國家經(jīng)濟建設(shè)做出了貢獻。所以建筑抗震設(shè)計是建筑設(shè)計中極其重要的內(nèi)容。但是,由于地震等災(zāi)害的發(fā)生具有不確定性,隨時性,破壞性等的特點。房屋的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計對于房屋的建筑結(jié)構(gòu)有及其重要的作用。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計是屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計,能夠在概念設(shè)計中清晰的表達。為了更好的做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計,在設(shè)計之前需要精確的掌控災(zāi)害能量的最大輸入,結(jié)構(gòu)體系,建筑結(jié)構(gòu)的類型,剛度分布等相關(guān)問題。這樣就可以從根本上消除房屋建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。
2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要點
地震的影響范圍一般情況下都很大,一定區(qū)域內(nèi)的建筑物都會受到一定的破壞。所以建筑物場所的選擇對于結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及其總要。在選擇建筑場地時要注意以下幾個方面:地質(zhì)結(jié)構(gòu)堅硬、避開有較大坡度的山腳,周圍地勢開闊和避免地震多發(fā)地帶。在結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于建筑物的高度有一定的規(guī)定和標準。因此建筑物的高度要嚴格按照國家標準設(shè)計。在一些地震多發(fā)地區(qū),不僅僅要設(shè)計合理科學(xué),還要注重建筑材料的性能。通常情況下,不同高度的建筑對于建筑材料也有一定的要求。一般都采用不同規(guī)格的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。同時,為了提高結(jié)構(gòu)的抗震性,在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中,需要減小柱的軸壓比,增大柱的截面尺寸。從抗震設(shè)計的科學(xué)角度來講,減小柱軸壓比主要是為了使柱子處于大偏心受壓狀態(tài),從而避免這樣的情況發(fā)生比如:縱向受力鋼筋未達到受拉屈服但混凝土卻被壓碎。在建筑的抗震設(shè)計時,很多專家認為應(yīng)該會提高建筑物抗震設(shè)計的等級。這主要是考慮到我國是地震多發(fā)國家。大型地震容易出現(xiàn)重現(xiàn)?;蚴?0年,或是200年。建筑的抗震設(shè)計還存在一些其他的問題,比如在選擇結(jié)構(gòu)體系選型時,盡量可以采取承載能力高、延展性好和充足耗能性能的體系,主要是為了在地震發(fā)生時,建筑結(jié)構(gòu)能夠有足夠的抗倒塌能力。同時在結(jié)構(gòu)的剛性和強度方面要水平方向和豎直方向均勻分布。防止出現(xiàn)局部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的倒塌。
3抗震設(shè)計對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的影響
3.1地震作用及倒塌機制地震
可以造成建筑倒塌是地震造成一切破壞的主要形式,是為結(jié)構(gòu)在外部作用力下的倒塌。連續(xù)性的倒塌是因為內(nèi)部內(nèi)力發(fā)生重新分布而造成的。在地震作用下,構(gòu)建的受力和質(zhì)量分布有關(guān)系,構(gòu)建受力分布在整個結(jié)構(gòu)之中。整個結(jié)構(gòu)的非彈性形變能夠很好的減輕地震隊構(gòu)建的破壞。建筑結(jié)構(gòu)的倒塌開始于結(jié)構(gòu)中大部分梁柱節(jié)點的損壞。近而造成其他部件和結(jié)構(gòu)的倒塌和破壞,這也叫做建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌。
3.2抗震設(shè)計與抗連續(xù)倒塌設(shè)計的關(guān)系
抗連續(xù)倒塌設(shè)計的主要目的在于防止建筑結(jié)構(gòu)倒塌的連續(xù)性,連鎖性的發(fā)生??拐鹪O(shè)計的標準是比較小的地震,建筑沒有出現(xiàn)任何的結(jié)構(gòu)的問題。較大的地震建筑結(jié)構(gòu)不會倒塌。一般中等地震造成的破壞仍舊可以重新的進行結(jié)構(gòu)的維修??拐鹪O(shè)計和抗連續(xù)性設(shè)計都有一個共同點就是都特別的注重結(jié)構(gòu)的整體性和連續(xù)性。在地震作用性,建筑結(jié)構(gòu)造成結(jié)構(gòu)一定的破壞,抗倒塌能力的作用主要是在梁抵抗內(nèi)力重分布上。然而結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計能夠使梁中縱向受力鋼筋增加,也提高了結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計和抗連續(xù)倒塌設(shè)計存在很多的相同點,同時也有不同和相互的影響。
3.3抗震設(shè)計對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的影響
目前,抗震設(shè)計對抗倒塌能力的影響有兩種不同的觀點:一種認為抗震設(shè)計通常是可以取代抗連續(xù)倒塌設(shè)計的,主要在于抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)有整體牢固性的特點,使得結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌性能提高。另一種觀點認為,抗震設(shè)計和抗連續(xù)性的倒塌設(shè)計有著不同的出發(fā)點和目的,存在較大的差別。對于每一種設(shè)計都應(yīng)該充分的考慮,不能夠想當然的認為抗震設(shè)計可以取代抗連續(xù)倒塌設(shè)計。因為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的一點點的構(gòu)造的方法可能增加了。雖然一些構(gòu)造措施可增加建筑抵抗倒塌的能力,但是畢竟這樣的一點點增加對于整個建筑抵抗連續(xù)倒塌能力是微乎其微的。于述強等人通過科學(xué)的方法對于抗震設(shè)計對于結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性的影響。主要采取的方法是建立模型進行分析。采用拆除構(gòu)件法通進行實驗的主要方法,這也是美國使用比較科學(xué)的方法。分別拆除了角柱,中柱,拆除內(nèi)柱等,然后分析了模型的抗連續(xù)性倒塌能力。通過模型實驗分析得到了科學(xué)的理論。一是地震作用存在較多的偶然因素在里面,但是有不同于偶然作用,存在較大的差別,所以抗震設(shè)計并不能夠取代抗連續(xù)倒塌設(shè)計。二是雖然抗震設(shè)計不能夠期待連續(xù)性倒塌設(shè)計,但是研究表明抗震設(shè)計對于抗連續(xù)倒塌能力有著極其重要的意義。在較小級別的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力沒有一個明顯的提高,但是當建筑的抗震級別高于8度時,抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力得到增強。
4結(jié)束語
論文摘要:本文從抗震的角度探討建筑的體型,建筑平面布置和豎向布置、規(guī)范中設(shè)計限值的控制、屋頂建筑等設(shè)計問題。
建筑設(shè)計是否考慮抗震要求,從總體上起著直接的控制主導(dǎo)作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計很難對建筑設(shè)計有較大的修改,建筑設(shè)計定了,結(jié)構(gòu)設(shè)計原則上只能是服從于建筑設(shè)計的要求。如果建筑師能在建筑方案、初步設(shè)計階段中較好地考慮抗震的要求,則結(jié)構(gòu)工程師就可以對結(jié)構(gòu)構(gòu)件系統(tǒng)進行合理的布置,建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布以及相應(yīng)產(chǎn)生的地震作用和結(jié)構(gòu)受力與變形比較均勻協(xié)調(diào),使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗震承載力得到較大的改善和提高;如果建筑師提供的建筑設(shè)計沒有很好地考慮抗震要求,那就會給結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計帶來較多困難,使結(jié)構(gòu)的抗震布置和設(shè)計受到建筑布置的限制,甚至造成設(shè)計的不合理。有時為了提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力,不得不增大構(gòu)件的截面或配筋用量,造成不必要的投資浪費。由此可見,建筑設(shè)計是否考慮抗震要求,對整個建筑起著很重要的作用。因此,我們在建筑抗震設(shè)計過程別要注重以下幾個問題。
一、建筑體型設(shè)計問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和主體的空間形狀的設(shè)計。震害表明,許多平面形狀復(fù)雜,如平面上的外凸和凹進、側(cè)翼的過多伸懸、不對稱的側(cè)翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破壞。唐山地震就有不少這樣的震例。平面形狀簡單規(guī)則的建筑在地震中未出現(xiàn)較重的破壞,有的甚至保持完好無損。沿高度立體空間形狀上的復(fù)雜和不規(guī)則在地震時都會造成震害。特別是在建筑結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生突變的部位更易產(chǎn)生破壞。因此在建筑體型的設(shè)計中,應(yīng)盡可能地使平面和空間的形狀簡潔、規(guī)則;在平面形狀上,矩形、圓形、扇形、方形等對抗震來說都是較好的體型。盡可能少做外凸和內(nèi)凹的體型,盡可能少做不對稱的側(cè)翼和過長的伸翼。在體型布置上盡可能使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比較均勻地分布,避免產(chǎn)生因體型不對稱導(dǎo)致質(zhì)量與剛度不對稱的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。
二、建筑平面布置設(shè)計問題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距離、內(nèi)墻的布置、空間活動面積的大小、通道和樓梯的位置、電梯井的布置、房間的數(shù)量和布置等,都要在建筑的平面布置圖上明確下來。而且,由于建筑使用功能不同,每個樓層的布置有可能差異很大,建筑平面上的墻體,包括填充墻、內(nèi)隔墻、有相應(yīng)強度和剛度的非承重內(nèi)隔墻等等布置不對稱,墻體與柱子分布的不對稱、不協(xié)調(diào),使建筑物在地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震作用,對抗震很不利。有的建筑物,其剛度很大的電梯井筒被布置在建筑平面的角部或是平面的一側(cè),結(jié)果在地震中造成靠電梯一側(cè)建筑物的嚴重破壞。這是因為電梯井筒具有極大的抗側(cè)力剛度,吸引了地震作用的主要部分[3]。有的建筑物,在平面布置上一側(cè)的墻體很多,而另一側(cè)的墻體稀少,這就造成平面上剛度分布的很不對稱,質(zhì)量分布也偏心,使結(jié)構(gòu)的受力和變形不協(xié)調(diào),導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)地震作用效應(yīng),帶來局部墻面的破壞。有的建筑物,如底層為商場的臨街建筑,臨街一側(cè)往往不設(shè)墻體,而其另一側(cè)則有剛度很大的墻體封閉,兩側(cè)在剛度上相差很多,也將在地震時引起扭轉(zhuǎn)地震作用,對抗震不利。還有的建筑平面布置上,經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)隔墻不對齊或中斷,使剛度發(fā)生突變和地震力傳遞受阻,對抗震也帶來不利,客易引起結(jié)構(gòu)的局部破壞。建筑平面布置設(shè)計對建筑抗震關(guān)系很大,從概念上要解決的一個核心問題是:建筑平面布置設(shè)計上要盡可能做到使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布均勻,對稱協(xié)調(diào),避免突變,防止產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計上要盡可能為結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的合理布置創(chuàng)造條件,使建筑使用功能要求與建筑結(jié)構(gòu)抗震要求融合成一體,充分發(fā)揮建筑設(shè)計在建筑抗震中的作用。
三、建筑豎向布置設(shè)計問題
建筑的豎向布置設(shè)計問題在建筑設(shè)計中主要反映在建筑沿高度(樓層)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計上。無論是單層或多層,還是高層建筑或超高建筑,這個問題是比較突出的。存在的這個主要問題是,由于建筑使用功能的不同要求,如底層或下面幾層是商場、購物中心,建筑上要求是大柱距、大空間;而上面的樓層則是開間較大的寫字樓或布置多樣化的公寓樓,低層設(shè)柱、墻很少,而上面則是以墻為主,柱很少。有的建筑在布置上還設(shè)有面積很大的公用天井大廳,在不同樓層上設(shè)有大會議廳、展廳、報告廳等,建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度分布的質(zhì)量和剛度的嚴重不均勻、不協(xié)調(diào)。突出的問題是沿上下相鄰樓層的質(zhì)量和剛度相差過大,形成突變[3]。在剛度最差的樓層形成對抗震極為不利的抗震承載力不足和變形很大的薄弱層。這是在建筑設(shè)計中必須高度重視的問題。在實際設(shè)計中,在建筑使用功能不同的情況下,很可能出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊,柱子不對齊,墻體不連續(xù),不到底;上層墻多,下層墻少;上層有柱,下層無柱等,使地震力的傳遞受阻或不通;抗震用的剪力墻設(shè)置不能直通到底層、剪力墻布置嚴重不對稱或數(shù)量太少。所有這些布置都將給建筑物帶來地震作用分布的不均勻、不對稱和對建筑物很不利的扭轉(zhuǎn)作用。多次大震害表明,建筑物豎向樓層剛度的過大變化,給建筑物造成很多破壞,甚至是整個樓層的倒塌。在1995年的日本阪神大地震中,有多棟鋼筋混凝土高層建筑發(fā)生了中間樓層的整體坐落倒塌破壞。因此,盡可能使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑物底部,不宜中斷或不到底。盡量避免其某樓層剛度過少,盡量避免產(chǎn)生地震時的鈕轉(zhuǎn)效應(yīng)。
四、建筑上應(yīng)滿足的設(shè)計限值控制問題
根據(jù)大量震害的經(jīng)驗總結(jié),現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GBJll-89)對房屋建筑在建筑設(shè)計中應(yīng)考慮的一些抗震要求的限值控制提出了規(guī)定。這些規(guī)定,建筑設(shè)計應(yīng)予遵守:一是房屋的建筑總高度和層數(shù);二是對房屋抗震橫墻問題和局部墻體尺寸的限值控制。
五、屋頂建筑的抗震設(shè)計問題
在高層和超高層建筑設(shè)計中,屋頂建筑是一個重要的設(shè)計部分。從近幾年對一些高層建筑抗震設(shè)計審查結(jié)果來看,屋頂建筑存在的主要問題,一是過高,二是過重。這樣的屋頂建筑加大了變形,也加大了地震作用。對屋頂建筑自身和其下的建筑物的抗震都不利。屋頂建筑的重心與下部建筑的重心不在一條線上,且前者的抗側(cè)力墻與其下樓層的抗側(cè)力墻體上下不連續(xù)時,更會帶來地震的扭轉(zhuǎn)作用,對建筑物抗震更不利。為此,在屋頂建筑設(shè)計中,宜盡量降低其高度。采用高強輕質(zhì)的建筑材料和剛度分布比較均勻、地震作用沿結(jié)構(gòu)的傳遞比較通暢,使屋頂重心與其下部建筑物的重心盡可能一致;當屋頂建筑較高時,要使其具有較好的抗震定性,使屋頂建筑的地震作用及其變形較小,而且不發(fā)生扭轉(zhuǎn)地震作用。超級秘書網(wǎng)
六、結(jié)束語
總的來說,建筑設(shè)計是建筑杭震設(shè)計的一個重要方面,建筑設(shè)計與建筑
抗震設(shè)計有著密切關(guān)系。它對建筑抗震起著重要的基礎(chǔ)作用。一個優(yōu)良的建筑抗震設(shè)計,必須是在建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計相互配合協(xié)作共同考慮抗震的設(shè)計基礎(chǔ)上完成。為此,要充分重視建筑設(shè)計在建筑抗震設(shè)計中的重要性,在建筑抗震設(shè)計中更好地發(fā)揮建筑設(shè)計應(yīng)有的作用。
參考文獻:
[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(CBJll-89),中國建筑工業(yè)出版社,2005。
[2]包世華、方鄂華,《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》,清華大學(xué)出版社,2003。