導(dǎo)讀:破壞性地震會給國家經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全造成直接和間接的危害和損失,尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災(zāi)害。因此,如何提高建筑物的抗震能力就成為一個很關(guān)注的問題。施工質(zhì)量的影響是深遠的,在整個施工過程中,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都可能影響建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震能力。
關(guān)鍵詞:地震,建筑結(jié)構(gòu),抗震能力
破壞性地震會給國家經(jīng)濟建設(shè)和人民生命財產(chǎn)安全造成直接和間接的危害和損失,尤其是強烈的地震會給人類帶來巨大的災(zāi)害。目前,每年全世界由地震災(zāi)害造成的平均死亡人數(shù)達8000-10000 人,平均經(jīng)濟損失每次達十億美元。盡管如此,地震造成的慘重人員傷亡和巨大的財產(chǎn)損失,主要卻是由建筑物的破壞所引起。因此,如何提高建筑物的抗震能力就成為一個很關(guān)注的問題。
1.影響建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的主要因素
1.1建造結(jié)構(gòu)所用的材料及施工質(zhì)量
這個因素是顯而易見的,但是也容易被人們忽視。對于材料而言,我們要明確這樣一個道理:地震對結(jié)構(gòu)作用的大小幾乎與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量成正比。一般說在相同條件下,質(zhì)量大,地震作用就大,震害程度就大;質(zhì)量小,地震作用就小,震害就小。所以,在建筑的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構(gòu)件中,廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶;炷、加氣混凝土板、空心塑料板材、瓦楞鐵等輕質(zhì)材料,將能顯著改善建筑的抗震性能。
施工質(zhì)量的影響是深遠的,在整個施工過程中,任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都可能影響建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震能力。施工中造成的材料性能和截面幾何特征在一定范圍內(nèi)變動,砂漿強度、混凝土澆筑質(zhì)量以及延性構(gòu)造措施在施工中的變動等施工質(zhì)量問題,對實際結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要影響。建筑結(jié)構(gòu)抗震研究
1.2建筑物本身的設(shè)計
建筑物如果平面布置復(fù)雜,致使質(zhì)心與剛心不重合,在地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),則會加劇地震的破壞作用。海城地震和唐山地震中有不少這樣的震害實例。臺灣921 地震中,一棟鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則,在水平地震作用下,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而破壞倒塌,同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺。抗震設(shè)計中,要求結(jié)構(gòu)平面布置盡可能地使結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相一致,以減小地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),對于結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則的房屋應(yīng)注意偏離結(jié)構(gòu)剛心遠端抗震墻或框架柱承載力的驗算。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕,結(jié)構(gòu)重心盡可能的降低,出屋面部分如屋頂?shù)呐畠簤、水箱間等,由于根部與下部結(jié)構(gòu)連接薄弱,剛度突變,受鞭梢效應(yīng)影響嚴重,在地震時容易率先破壞傾倒;另外,其地震作用通過周邊的屋面結(jié)構(gòu)傳至下部結(jié)構(gòu),如屋面結(jié)構(gòu)剛度不夠時,在突出屋面結(jié)構(gòu)的下部一定范圍內(nèi)破壞相對集中。
1.3建筑場地
地震造成建筑物的破壞, 情況是各種各樣的。其一,由于地震時的地面強烈運動,使建筑物在振動過程中,因喪失整體性或強度不足,或變形過大而破壞;其二,由于水壩倒塌、海嘯、火災(zāi)、爆炸等次生災(zāi)害所造成;其三,由于斷層錯動、山崖崩塌、河岸滑坡、地層陷落等地面嚴重變形直接造成。前兩種可以通過工程措施加以防治,而后一種情況,單靠工程措施很難達到預(yù)防目的,或者代價昂貴。
2.建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法
建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估方法是高層建筑結(jié)構(gòu)分析的核心內(nèi)容。只有對建筑結(jié)構(gòu)抗震能力正確的評估,才能有預(yù)見性的研究出合理而科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)。
2.1彈塑性計量法
目前,彈塑性分析已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的一個重要組成部分。國內(nèi)外大量地震震害教訓(xùn)表明,建于強震區(qū)的早期結(jié)構(gòu),具有較高的地震易損傷性。如何評定這些已建結(jié)構(gòu)的抗震性能,并據(jù)此進行合理的抗震加固,對最大限度的降低地震震害損失以及保護人民生命財產(chǎn)安全,都具有重要意義。彈塑性分析法主要用于對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)或設(shè)計方案進行抗側(cè)力能力的計算,從而估計其抗震能力,自從基于性能的抗震設(shè)計理論提出之后,該方法的應(yīng)用范圍逐漸擴大到新建建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性抗震分析。這種方法與傳統(tǒng)的抗震靜力方法區(qū)別主要在于它考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性性能并將設(shè)計反應(yīng)譜引入了計算過程和計算結(jié)果的解釋;驹硎牵涸诮Y(jié)構(gòu)上施加豎向荷載并保持不變,同時施加某種分布的水平荷載,該水平荷載單調(diào)增加,構(gòu)件逐步屈服,從而得到結(jié)構(gòu)在橫向靜力作用下的彈塑性性能。正因為彈塑性計量法的這種特點,已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)抗震能力評估領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。而其中彈塑性靜力分析作為結(jié)構(gòu)彈塑性變形分析方法之一,以其實用性較強的優(yōu)點正受到越來越多的關(guān)注,已經(jīng)被列入我國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》。
2.2反應(yīng)譜法
用動力方法計算質(zhì)點體系地震反應(yīng),建立反應(yīng)譜;再用加速度反應(yīng)譜計算結(jié)構(gòu)的最大慣性力作為結(jié)構(gòu)的等效地震荷載;然后按靜力方法進行結(jié)構(gòu)計算設(shè)計的方法。因此,是一種擬靜力方法。我國抗震規(guī)范及高層規(guī)范都要求在高層建筑中用反應(yīng)譜方法計算等效地震力,一般有兩種方法:第一種是反應(yīng)譜底部剪力法:當結(jié)構(gòu)高度小于40m,沿高度方向質(zhì)量剛度分布比較均勻,以第一振型為主的高層建筑;第二種反應(yīng)譜振型疊加法:當把結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)進行分析時,采用平方和的平方根法(srss 方法);當采用空間協(xié)同分析或空間分析方法時,考慮空間各振型的相互影響,采用完全二次方程法(cqc 方法)。
3.提高我國建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的建議
3.1對舊有建筑進行加固行動
建成于七十年代前后的建筑物,限于當時的具體條件,基本上都沒有或者很少考慮抗震問題,很多房屋現(xiàn)在已經(jīng)開始出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降、墻體裂縫、傾斜、面層剝落等現(xiàn)象或隱患,其中部分建筑已影響使用,甚至出現(xiàn)危房。免費論文參考網(wǎng)。鑒于拆舊建新投資費用較大,為了確保人民生命財產(chǎn)的安全,充分利用原有舊房,對不符合抗震要求的進行加固,對部分部位及構(gòu)件進行修繕,以滿足抗震設(shè)防目標,是十分必要的。而通常的方法是將結(jié)構(gòu)隔震、消能減震技術(shù)應(yīng)用到建筑物的抗震加固中。這種方法在某些方面具有獨特的優(yōu)點,它擺脫了常規(guī)加固中以構(gòu)件承載力為主的加固模式,尋求通過減小建筑物上地震作用的途徑,使結(jié)構(gòu)及構(gòu)件滿足承載力要求,從而達到加固目的。我國人口眾多,地震災(zāi)害頻繁,因此多途徑研究探索既有建筑物的抗震改造加固方法,以滿足不同的改造加固要求,對工程結(jié)構(gòu)抗震具有積極的意義。
3.2研究開發(fā)更為合理的結(jié)構(gòu)形式
隨著科技日益高速發(fā)展,自重輕、跨度大、功能多樣、施工周期短成為現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。免費論文參考網(wǎng)。因而,研制出輕質(zhì)高強的新型建筑材料,研究開發(fā)合理的結(jié)構(gòu)形式成為各種新型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)運而生的前提和基礎(chǔ)。
我們可以推薦開合屋蓋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是一種在很短時間內(nèi)部分或全部屋蓋結(jié)構(gòu)可以移動或開合的結(jié)構(gòu)形式,它使建筑物在屋頂開啟和關(guān)閉兩個狀態(tài)下使用。開合屋蓋是將一個完整的屋蓋結(jié)構(gòu)劃分成幾個可動和固定單元,使可動單元能夠按照一定軌跡移動達到屋蓋開合運轉(zhuǎn)的目的。根據(jù)開合機理,屋蓋體系的開合移動方式可分為:水平移動方式、水平旋轉(zhuǎn)移動方式、空間移動方式、繞樞軸轉(zhuǎn)動方式、折疊移動方式和組合移動方式等。開合屋蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、機械、控制諸多方面的影響和控制,是一種全方位的知識的理解與運用的結(jié)晶。開合結(jié)構(gòu)體系運用的好壞與它的造型、功能相關(guān),還與其屋蓋在開啟狀態(tài)下的開啟率、天空形狀和亮度,屋蓋關(guān)閉后的形狀、運轉(zhuǎn)和施工難度等許多方面的因素相關(guān)。該種結(jié)構(gòu)在屋頂中心設(shè)置液壓阻尼器減震,避免了在開合過程中振幅過大導(dǎo)致附屬材料之間的互相碰撞。屋蓋移動的軌道上裝有地震儀,這一裝置保證了該結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時的結(jié)構(gòu)安全和正常運轉(zhuǎn)。雖然現(xiàn)在我國的開合結(jié)構(gòu)還處于起始狀態(tài),但是由于開合結(jié)構(gòu)具有的獨特優(yōu)越性,我國的建筑師和結(jié)構(gòu)工程師們已經(jīng)開始關(guān)注這一新型結(jié)構(gòu)體系。建筑結(jié)構(gòu)抗震研究
參考文獻
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