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摘要:我國是一個地震多發(fā)的國家。因此,現(xiàn)在越來越多的人非常重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)問題。所以,本文主要就建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題、具體的抗震設(shè)計(jì)舉措進(jìn)行研究與分析。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);關(guān)鍵問題;具體舉措
【中圖分類號】TU318【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2236-1879(2017)20-0217-01
引言:隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,一棟棟高樓大廈拔地而起,但與此同時,在我國是地震多發(fā)國家的背景下,建筑抗震等安全因素成為設(shè)計(jì)需要考慮的因素之一,現(xiàn)階段,我國的建筑抗震水平較高,但因地震導(dǎo)致房屋倒塌的情況時有發(fā)生,為了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震設(shè)計(jì)方面更加合理,作為中學(xué)生了解建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題、具體的抗震設(shè)計(jì)舉措是很有必要的。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題
(一)場地的科學(xué)選擇。
建筑場地的科學(xué)選擇,直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的水平與質(zhì)量。因此,有關(guān)的工程設(shè)計(jì)人員需要對于建筑物建設(shè)的場地進(jìn)行全面的考察工作,選擇具有土質(zhì)松軟、地質(zhì)元素分布不均衡的區(qū)域來進(jìn)行地段的選擇,避免地震發(fā)生時產(chǎn)生出地裂或者是地表錯動問題。
(二)建筑結(jié)構(gòu)的合理化抗震設(shè)計(jì)。
建筑結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)也對于提升建筑抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量與水平發(fā)揮著重要的作用。比如:使用高強(qiáng)度的建筑材料使得建筑物的結(jié)構(gòu)框架具有完整性的構(gòu)造。而高質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的應(yīng)用,可以使得建筑物的各個部位進(jìn)行更加合理、科學(xué)的布局,最終形成強(qiáng)有力的抗震效果。
(三)建筑平面布置的規(guī)則性。
進(jìn)行滿足有關(guān)抗震設(shè)計(jì)要求的施工,可以極大提高建筑的抗震水平與能力。比如:綜合的考慮到各個方面的因素,應(yīng)用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行對稱性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將會對于建筑的抗震實(shí)際效果進(jìn)行科學(xué)的提升。同時,我們需要清楚的了解到各種科學(xué)的設(shè)計(jì)需要真正的落實(shí)到施工實(shí)踐中,使得設(shè)計(jì)的成果真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的應(yīng)用成果[1]。
一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體舉措
(一)基礎(chǔ)隔震措施。
所謂的基礎(chǔ)隔震指的是應(yīng)用各種各樣的減震裝置來完成有關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。具體來講,將有效的抗震、隔震的裝置應(yīng)用到建筑物自身的部位中,從而達(dá)到保護(hù)建筑物,使其具有良好抗震、隔震效果的一種方式。但是,這種方式不適用于高大的建筑物中。原因在于,在高大建筑物中應(yīng)用抗震裝置會導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生出自振周期問題,無法達(dá)到應(yīng)有的抗震效果。在我國的生活中常見的抗震裝置有橡膠墊裝置、混合隔震裝置等。對于這些裝置應(yīng)用摩擦移動或者是粘彈性隔震的方式就可以進(jìn)行有效的防震,保障建筑物具有良好的防震要求[2]。
(二)特殊材料在地基隔震中的應(yīng)用。
應(yīng)用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能,也是一個重要的防震舉措。具體來講,應(yīng)用高效的瀝青原料與粘土、砂子等進(jìn)行混合性的應(yīng)用,可以提高建筑物整體的質(zhì)量與水平,保障建筑物的安全。目前這種方法已經(jīng)在建筑物的防震設(shè)計(jì)中進(jìn)行了一定程度的應(yīng)用,并且取得了不錯的應(yīng)用效果[3]。
(三)建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震。
所謂的建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震指的是在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用懸掛的方式來對于建筑物大部分結(jié)構(gòu)或者是整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效減震處理,使得地震發(fā)生時地震災(zāi)害的破壞力量對于懸掛的建筑結(jié)構(gòu)沒有非常大的影響,最終減輕地震對建筑的破壞程度,避免重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。比如:在一些大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用懸掛的方式來進(jìn)行有關(guān)的設(shè)計(jì),使得有關(guān)的子框架通過鎖鏈或者是吊桿方式的應(yīng)用懸掛在主框架上。這種設(shè)計(jì)方式應(yīng)用的意義在于地震發(fā)生之后,地震一部分破壞力量會傳導(dǎo)在這些鎖鏈或者是吊桿上,降低了地震對于建筑物地基以及墻面的影響,提高了建筑物地基抗震的實(shí)際效果[4]。
(四)建筑層間的隔震。
對于建筑物層間進(jìn)行有效的隔震是一種操作簡單、工序簡單的應(yīng)用方式。但是,這種方式與其它方面的隔震使用舉措比較起來只能對于地震破壞力量的10%到30%進(jìn)行有效的預(yù)防,無法從根本上形成強(qiáng)有力的抗震效果。因此,這種方式需要與其它模式的抗震舉措進(jìn)行綜合性的應(yīng)用,形成對于建筑物的有力保護(hù),全面提高其應(yīng)對地震破壞力量的能力。
(五)建筑結(jié)構(gòu)的加固隔震。
為了全面提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震能力,我們需要采取各種的方式對于建筑物進(jìn)行必要的加固處理,提升建筑物的質(zhì)量。具體來講,第一,在建筑物竣工之后,有關(guān)的工程施工技術(shù)人員可以應(yīng)用阻尼的方式對于建筑物進(jìn)行全面的加固,最終使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果得到加強(qiáng)。第二,為了提高高層建筑的抗震效果,我們可以應(yīng)用消能減震裝置來提高其抗震的能力,使得高層建筑也可以在地震發(fā)生時具有對地震破壞力的抵御能力,避免重大的財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡。比如:消能減震裝置在建筑物隔震夾層中進(jìn)行應(yīng)用,可以極大提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震效果[5]。
二、結(jié)論:
通過上述幾個方面,對于建筑物結(jié)構(gòu)抗震若干問題進(jìn)行科學(xué)的研究與探討,有利于建筑物施工的企業(yè)應(yīng)用眾多的具體方法全面提高建筑物結(jié)構(gòu)抗震的質(zhì)量與水平,保障建筑物在地震發(fā)生時具有強(qiáng)有力抵御地震的能力,減少人員的傷亡與財(cái)產(chǎn)上的損失。如今總體的設(shè)計(jì)理念與方式比較先進(jìn),但也需要與時俱進(jìn),不斷提高建筑抗震等級,為人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全提高保障。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震;設(shè)計(jì);措施
中圖分類號:TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
地震災(zāi)害涉及到人類的生命和財(cái)產(chǎn)安全,是人類生活面臨的重要的問題,也是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的主題之一。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候,必須充分考慮到抗震設(shè)計(jì),這已經(jīng)在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中占據(jù)非常重要的位置,在設(shè)計(jì)時只有采取適當(dāng)?shù)拇胧苑乐沟卣饘ㄖ锏脑斐傻木薮笃茐?,為減少地震的損失與危害在設(shè)計(jì)上做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),以保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
一、 建筑結(jié)構(gòu)抗震的重要性
在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),首先能夠保證人員的生命安全,為內(nèi)部人員的逃生以及求救爭取寶貴的時間; 其次,強(qiáng)化了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),增加了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性,也將是建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命得到提升,使其利用價值得到不同程度的飛躍。建筑的基本功能是供人們居住,隨后才是審美價值的體現(xiàn)。就建筑的基本功能來說,其能夠供人居住的首要前提是安全,包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是說,建筑物只有在保證了自身安全的前提之下,才能夠供人們使用。因此,在建筑物的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中,往往需要對影響建筑安全性的因素作全方位考慮。地震作為一種不可預(yù)知的自然災(zāi)害,其對建筑物安全性能的影響極大。而建筑物的安全一旦遭受威脅,必然會出現(xiàn)倒塌事件,從而砸傷和掩埋生命,給人們帶來物質(zhì)和精神上的雙重?fù)p失。因此,建筑物在建設(shè)初期就必須做好抗震的準(zhǔn)備工作,從根本上確保人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。
二、提高建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的措施
1、合理選址以提高建筑物的抗震能力
地震發(fā)生時,如果建筑物本身抗震能力弱,結(jié)構(gòu)不堅(jiān)固或者建筑剛性強(qiáng)而韌性不足,很容易遭到嚴(yán)重的破壞神之倒塌。如果建筑物選址不合理,地基建在地質(zhì)不穩(wěn)固的地方,地震會引起地表的地裂和錯動以及地面沉降,這種破壞在地基不穩(wěn)固的地方更加明顯,因此合理選址以提高建筑物的抗震能力非常重要。在建筑物選址時,易選擇地層穩(wěn)固地帶,應(yīng)盡量避開地質(zhì)不穩(wěn)固的地方,如斷層帶、地下采空區(qū)、地下水空洞區(qū)、易液化土等地方。如果沒有條件避開上述不適合建造建筑物的地區(qū)時,應(yīng)采取相應(yīng)的抗震應(yīng)對措施。依據(jù)國家對建筑物抗震的類別等級,采取人工加固地基、注意建筑結(jié)構(gòu)的整體性、建筑物的外形勻稱、建筑物的結(jié)構(gòu)簡單減輕建筑物自重等,都可以消除地基液化沉陷。還有一種特殊的地質(zhì)構(gòu)造,那就是在地基的主要受力層內(nèi)還存在土質(zhì)較軟的粘性土層或者不均勻的土層面時,這種地質(zhì)構(gòu)造若發(fā)生地震,地基會發(fā)生不均勻沉降。在此種地質(zhì)構(gòu)造地帶施工時,應(yīng)采用樁基和加強(qiáng)基礎(chǔ)的措施來加固地基。
2、使用科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式
目前,我國常用的建筑結(jié)構(gòu)有:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)。防裂度和地區(qū)不同都是造成結(jié)構(gòu)不同的主要因素, 通常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力相對較強(qiáng),由于自身柔韌性較好, 所以鋼筋混凝土在建筑物變形能力控制中,具有良好的承載能力。因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,必須根據(jù)抗震要求以及功能特征選用合理的結(jié)構(gòu)方案,在審核結(jié)構(gòu)體系中,也必須考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移度,特別是高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)高度增加,不僅會讓建筑結(jié)構(gòu)在地震作用以及其他負(fù)荷作用影響下增大水平位移,也會讓建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)移的剛度增加。而對于不同的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系、組成方式、構(gòu)建以及受力特征,在抵抗側(cè)移剛度等方面都具有很大的差異性,所以在使用中,必須根據(jù)具體情況,選用合理的高度。
3、強(qiáng)化設(shè)計(jì)質(zhì)量
由于地震具有超強(qiáng)的危害性,所以在地震設(shè)計(jì)時,必須注重各項(xiàng)影響因素。由于我國建筑設(shè)計(jì)水平相對落后,很多建筑結(jié)構(gòu)使用的方案不夠合理,在不能科學(xué)布置建筑結(jié)構(gòu)方案的過程中,不僅增加了建筑成本和自身重量,也加大了地震危害。因此,在建筑抗震設(shè)計(jì)中,必須正確運(yùn)用抗震理論,根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)原則,不斷保障或者提高建筑結(jié)構(gòu)可靠性與安全性。具體原則包括:努力降低地震作用時結(jié)構(gòu)位移與扭轉(zhuǎn),并且建筑結(jié)構(gòu)必須擁有足夠的剛度;結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力相對較高,同時具有足夠的耗能能力與延性。在這過程中,延性大說明變形能力相對較高,承載力與強(qiáng)度減小速度緩慢,不能有足夠的空間吸收,還能耗散地震能量,從自身結(jié)構(gòu)避免坍塌。
4、選擇合理的建筑材料
在設(shè)計(jì)階段,要進(jìn)行抗震分析和計(jì)算,在選擇建筑材料時,要對其參數(shù)進(jìn)行可靠度分析,也要充分考慮材料參數(shù)的變異性,而且盡可能選擇自振頻率不同的材料,避免在地震作用時結(jié)構(gòu)物局部或者整體發(fā)生共振,造成嚴(yán)重破壞。
5、合理的平立面布置
建筑物的動力性能基本上取決于它的建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理,結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則,從而確保房屋具有良好的抗震性能。建筑物的平、立面布置宜規(guī)則、對稱,質(zhì)量和剛度變化均勻,避免樓層錯層。對體形復(fù)雜的建筑物合理設(shè)置變形縫,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時要進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整,并應(yīng)對薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施,嚴(yán)格控制建筑物的高度和高寬比。
6、多道抗震防線的設(shè)置
這樣可以避免在地震作用下,由于局部損壞而造成整個建筑結(jié)構(gòu)的損壞,例如框架----抗震墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng),抗震墻可以抵抗較大的側(cè)壓力,是第一道防線,當(dāng)在地震作用下抗震墻發(fā)生破壞時,框架結(jié)構(gòu)就起到抗震的第二道防線。 多道抗震防線可以極大的消耗地震能量,延緩或者減輕地震作用對高層建筑的損壞。
7、加強(qiáng)建筑物內(nèi)部的薄弱部分
在高層建筑中,由于層數(shù)較多,建筑面積較大,難免存在一些受力比較大而比較薄弱部分,在建設(shè)過程中,要及時對薄弱部分進(jìn)行加強(qiáng),采取有效措施增強(qiáng)其強(qiáng)度和剛度,這樣就可以極大提高其承載力,避免在地震作用下過早的屈服產(chǎn)生較大變形,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)局部損壞或者整個結(jié)構(gòu)的損壞。
8、保障結(jié)構(gòu)的延性
(1)對于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中柱、梁等構(gòu)件,應(yīng)該按照強(qiáng)柱弱梁的原則,增加柱子的抗彎能力。鋼筋混凝土的框架在強(qiáng)震發(fā)生時,當(dāng)?shù)卣鹜χ率菇ㄖY(jié)構(gòu)達(dá)到最大的非線性位移時,梁端的塑性鉸的塑性轉(zhuǎn)動會比較大。當(dāng)柱端的塑性鉸出現(xiàn)比較晚,那么建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到最大的非線性位移時它的塑性轉(zhuǎn)動會比較小。這樣就保證了框架有了比較穩(wěn)定的塑性耗能構(gòu)件。
(2)要提高結(jié)構(gòu)的延性,還要采取強(qiáng)剪弱彎的措施。因?yàn)榧羟袑τ谄茐母緵]有延性,如果某個部位一旦發(fā)生剪切破壞時,這個部位在整個抗震結(jié)構(gòu)中的作用就會喪失,柱端發(fā)生剪切破壞,建筑結(jié)構(gòu)的局部就會發(fā)生坍塌,局部坍塌有可能導(dǎo)致整個建筑物的坍塌。因此,要采取措施來增大梁柱和柱端的組合剪力值,保證任何構(gòu)件在強(qiáng)震發(fā)生時都不會損壞其剪力。
總之,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有許多不確定或不確知的因素,很難做到對結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的抗震計(jì)算,并得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的真實(shí)反應(yīng)。因此結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)除了必須進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算分析外,要特別注重結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。如選取對建筑抗震適宜的建筑場地,設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu),采用輕質(zhì)高強(qiáng)建筑材料,設(shè)置多道抗震設(shè)防,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,重視結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施等方面,只有這樣才能保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。
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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);若干問題;思考
中圖分類號:TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,城市中的高層建筑逐漸增多,建筑的安全性和穩(wěn)定性受到人們的關(guān)注,設(shè)計(jì)者需要加強(qiáng)對建筑的抗震性設(shè)計(jì),減少建筑在地震災(zāi)害中的破壞,提高建筑的抗震能力。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是專業(yè)性技術(shù)性極強(qiáng)的工作,設(shè)計(jì)者需要加強(qiáng)抗震場地的選擇,提高建筑的整體性和剛度,合理的計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的參數(shù),整體上提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。
建筑結(jié)構(gòu)抗震的基本要求
1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件要具備相關(guān)性能。建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件是建筑的重要組成部分,構(gòu)件要具備必要的穩(wěn)定性、承載力、延性和剛度,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)該遵循強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的設(shè)計(jì)原則,結(jié)構(gòu)的薄弱部位應(yīng)該進(jìn)行重點(diǎn)的設(shè)計(jì),已經(jīng)承載了豎向荷載的構(gòu)件不宜作為主要的耗能構(gòu)件,結(jié)構(gòu)的構(gòu)件要滿足建筑抗震性的要求。
2、抗震防線的設(shè)置。建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分,設(shè)計(jì)者需要按照建筑設(shè)計(jì)的要求來設(shè)置抗震防線,實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的協(xié)同作業(yè)。建筑多道抗震防線設(shè)置的目的是減少地震對建筑的損壞,實(shí)現(xiàn)建筑的內(nèi)部和外部贅余度設(shè)計(jì),建立建筑的屈服區(qū),提高構(gòu)件的適當(dāng)剛度和延性,處理好建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的強(qiáng)弱關(guān)系。建筑抗震防線的設(shè)計(jì)要避免部分設(shè)計(jì)過強(qiáng)和部分設(shè)計(jì)過弱的問題,避免建筑的不合理設(shè)計(jì),提高建筑的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)。
3、加強(qiáng)薄弱部位的抗震性設(shè)計(jì)。建筑抗震性的設(shè)計(jì)需要從整體的角度進(jìn)行,薄弱部位的結(jié)構(gòu)部件要加強(qiáng)設(shè)計(jì),提高構(gòu)件的實(shí)際承載力。設(shè)計(jì)者要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算的彈力值和實(shí)際受力值之間的均勻變化,防止變形力的集中,實(shí)現(xiàn)建筑部件之間承載力和剛度的協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)者要在設(shè)計(jì)的過程中有目的加強(qiáng)薄弱部位的抗震設(shè)計(jì),對建筑的變形能力進(jìn)行控制,提高建筑的總體抗震能力。
二、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
1、抗震場地的選擇。施工場地的地質(zhì)情況直接影響著建筑的穩(wěn)定性,建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)對地基的勘察和檢驗(yàn),在地基穩(wěn)定性不足的情況下要對樁基進(jìn)行施工,加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性,減輕地震災(zāi)害對建筑的影響。設(shè)計(jì)者需要選擇有利的建筑抗震場地,在加強(qiáng)建筑本身穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上減小地基等外部因素對建筑穩(wěn)定性的影響。在施工場地?zé)o法滿足有利抗震要求的情況下,設(shè)計(jì)人員和施工人員可以首先加強(qiáng)地基的穩(wěn)定性,采取地基液化的方式來消除地基的缺陷,提高建筑上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
2、建筑結(jié)構(gòu)的選型和布置要求?,F(xiàn)在城市中的高層建筑逐漸增多,建筑的形式逐漸多樣化,設(shè)計(jì)者需要在加強(qiáng)形態(tài)設(shè)計(jì)的同時提高建筑的穩(wěn)定性。一般而言,建筑的抗震性要求建筑結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)該簡單,建筑的凹角是不可避免的,房屋突出部分的長度應(yīng)和寬度保持一定的比例,房屋立面的局部收進(jìn)尺寸應(yīng)該嚴(yán)格按照建筑設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)平面長度不應(yīng)該過大。此外,設(shè)計(jì)者還要實(shí)現(xiàn)建筑平立面質(zhì)量和剛度分布的均勻和對稱,減小建筑的剛度偏心,對建筑薄弱部位的構(gòu)件要進(jìn)行充分的計(jì)算和設(shè)計(jì),避免構(gòu)件的變形,實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對稱性。設(shè)計(jì)者可以對地震縫進(jìn)行利用,將建筑的結(jié)構(gòu)分成具有規(guī)則和簡單的小單元。
3、建筑的整體性和剛度設(shè)計(jì)。城市中的高層建筑都是具有空間剛度的由樓蓋和承重構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)體系,建筑的抗震性主要是由建筑的穩(wěn)定性和空間的剛度來決定的,剛性樓蓋實(shí)現(xiàn)了地震作用的分配。近年來,鋼筋混凝土在建筑結(jié)構(gòu)中得到了重要的應(yīng)用,現(xiàn)場澆筑的鋼筋混凝土具有水平剛度大和整體性好的優(yōu)點(diǎn),可以有效的避免散落和滑移問題,增加建筑整體性,是比較理想的建筑抗震構(gòu)件。鋼筋混凝土樓板還可以控制建筑的層間變形,實(shí)現(xiàn)荷載的有效傳遞,減輕樓板和墻體之間的約束力。因此,設(shè)計(jì)者需要對現(xiàn)行的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,通過增設(shè)構(gòu)造柱和配置鋼筋的方法來加強(qiáng)建筑的整體性,提高建筑的空間強(qiáng)度,整體上提升建筑的抗震性能。
4、建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算。建筑抗震性設(shè)計(jì)中包括了房屋構(gòu)件的變形計(jì)算和墻梁柱板的承載力計(jì)算,設(shè)計(jì)者在計(jì)算之前需要根據(jù)建筑的實(shí)際要求和建筑設(shè)計(jì)規(guī)范來建立有效的計(jì)算模型,根據(jù)模型來簡化建筑構(gòu)件的計(jì)算和處理。設(shè)計(jì)者可以將有關(guān)的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中,對復(fù)雜構(gòu)件的變形和內(nèi)力進(jìn)行系統(tǒng)的分析和計(jì)算,設(shè)計(jì)者要對結(jié)構(gòu)的位移、自振周期、層間剛度比、扭轉(zhuǎn)系數(shù)以及剪重比進(jìn)行計(jì)算,對結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)行考慮。建筑抗震性設(shè)計(jì)是專業(yè)性技術(shù)性極強(qiáng)的工作,構(gòu)件的計(jì)算和分析工作很難一次完成,設(shè)計(jì)者要在設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)模型的指導(dǎo)下對試算的結(jié)果進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整,提高建筑防震性設(shè)計(jì)的合理性。
5、建筑結(jié)構(gòu)的延性抗震設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)延性是建筑抵御地震災(zāi)害的關(guān)鍵,結(jié)構(gòu)的延性抗震設(shè)計(jì)是建筑抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分。設(shè)計(jì)者要按照強(qiáng)柱弱梁的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),將柱截面的彎矩進(jìn)行增大設(shè)計(jì),對控制截面的整體承載力進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。構(gòu)件抗剪能力是建筑抗震性的重要組成部分,設(shè)計(jì)者要人為的增大構(gòu)件抗剪能力,通過增大剪力墻端、梁柱節(jié)點(diǎn)、柱端和梁端的系數(shù)來提高建筑的剪力值,提高驗(yàn)算和設(shè)計(jì)的精確度,減小建筑在地震中的剪切破壞。此外,設(shè)計(jì)者還要提高建筑的塑性耗能能力和建筑的塑性轉(zhuǎn)動能力,對可能出現(xiàn)塑性鉸的部位進(jìn)行重點(diǎn)的設(shè)計(jì),加密箍筋,對軸壓比進(jìn)行有效的限制,提高建筑整體穩(wěn)定性。
三、我國建筑抗震性設(shè)計(jì)中存在的問題
建筑抗震性要求是建筑穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵,設(shè)計(jì)者要按照設(shè)計(jì)規(guī)范和建筑抗震要求來加強(qiáng)對關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的控制,整體上提升建筑抗震性的設(shè)計(jì)質(zhì)量。在建筑抗震性設(shè)計(jì)的過程中也存在建筑高度、建筑結(jié)構(gòu)體系、材料選用以及軸壓比等問題,設(shè)計(jì)者需要采取有效的措施進(jìn)行預(yù)防。首先,建筑高度需要符合城市發(fā)展的需要,要和施工技術(shù)和城市發(fā)展水平相適應(yīng)。其次,設(shè)計(jì)者要進(jìn)行轉(zhuǎn)換層和加強(qiáng)層的設(shè)計(jì),提高柱結(jié)構(gòu)的抗剪力程度,盡量選用混凝土結(jié)構(gòu)。再次,短柱和軸壓比問題會大大削弱結(jié)構(gòu)的延性和塑性變形能力,設(shè)計(jì)者要加強(qiáng)強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì),對柱的剪跨比和軸壓比進(jìn)行確定,避免短柱問題的發(fā)生,按照建筑的施工要求進(jìn)行軸壓比限值的調(diào)整。此外,設(shè)計(jì)者還要提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度系數(shù),對抗震設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行重新的審視,提高建筑的抗震設(shè)防烈度,采用彈性設(shè)計(jì)來提高建筑的安全性,減輕地震對建筑安全性和穩(wěn)定性的破壞。
結(jié)語:
隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和城市建設(shè)進(jìn)程的加快,城市中的高層建筑甚至是超高層建筑逐漸增多,建筑的抗震性設(shè)計(jì)逐漸受到人們的關(guān)注。建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)是專業(yè)性技術(shù)性極強(qiáng)的工作,設(shè)計(jì)者需要加強(qiáng)對建筑場地的選擇,對建筑構(gòu)件和整體的彈性和塑性進(jìn)行設(shè)計(jì),利用計(jì)算機(jī)來提高各項(xiàng)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性,整體上提升建筑的穩(wěn)定性設(shè)計(jì),減輕建筑在地震災(zāi)害中的損失。
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【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計(jì),抗震設(shè)計(jì),重要作用
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一.前言
建筑設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì),關(guān)乎民生,關(guān)乎經(jīng)濟(jì)發(fā)展,社會穩(wěn)定,對房屋建筑實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要涉及對建筑高度,承載力,總體結(jié)構(gòu),各個部件的性能規(guī)劃等一系列的因素,要求通過對各個構(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)價值。增強(qiáng)房建結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì),必須綜合考慮地基,房屋的結(jié)構(gòu)體系選擇,綜合布局等多方面建設(shè)因素,是一項(xiàng)及其專業(yè),嚴(yán)謹(jǐn),復(fù)雜的高技術(shù)工作。
二.建筑設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)的作用和關(guān)系分析
建筑設(shè)計(jì)對建筑抗震起重要的基礎(chǔ)作用。建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難以對建筑設(shè)計(jì)有很大的改動,建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)初步形成了,建筑結(jié)構(gòu)就必須按照原則服從建筑設(shè)計(jì)的要求。設(shè)計(jì)師在建筑方案能夠全面的考慮到抗震設(shè)計(jì)的要求,那么結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員按照建筑方案對結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行科學(xué)、合理的布置,保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量與結(jié)構(gòu)剛度均勻分布,結(jié)構(gòu)受力和結(jié)構(gòu)變形共同協(xié)調(diào),提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能和抗震承載能力;如果建筑方案沒有考慮到抗震的要求,直接給結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)帶來更大的難題,建筑布局設(shè)計(jì)限制結(jié)構(gòu)抗震布局設(shè)計(jì)。為了進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)部件抗震承載能力,就必須增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積,這樣又會造成很多不必要的浪費(fèi)。所以,在建筑抗震設(shè)計(jì)的過程中建筑單位要對建筑體型設(shè)計(jì)、建筑平面布置設(shè)計(jì)、屋頂建筑抗震設(shè)計(jì)等問題加以關(guān)注。
三.我建筑抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
在建筑抗震設(shè)計(jì)領(lǐng)域,雖然我國在近年來有了長足的發(fā)展,但是,相比西方發(fā)達(dá)國家而言,發(fā)展緩慢,尤其是在抗震設(shè)計(jì)上,沒有能夠正確的處理好建筑設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系,雖然引進(jìn)了一些西方歐美抗震設(shè)計(jì)理念,但缺乏符合本國實(shí)際的理論技術(shù)創(chuàng)新。很大方面存在著缺陷,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.建筑抗震設(shè)計(jì)中缺乏科學(xué)規(guī)范的理論指導(dǎo),缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累;我國對地質(zhì)地震的認(rèn)識尚不夠完善,對地震的成因,預(yù)測,防治研究不夠深入,地震防治規(guī)范不夠科學(xué)。因此,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時候,缺乏一定的科學(xué)依據(jù),或依據(jù)的是不完善的理論。因此,難以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中完美融合防震設(shè)計(jì)理念。
2.建筑抗震設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)立足于固定參數(shù),而忽視了實(shí)際情況,設(shè)計(jì)完全依據(jù)“計(jì)算設(shè)計(jì)”完成。而且將一定的地震或力學(xué)參數(shù)做出固定的規(guī)范,比如,在我國地震設(shè)計(jì)研究中,把地震的降級系數(shù)統(tǒng)一規(guī)定為2.81,將小震賦予固定統(tǒng)計(jì)意義。而小震多用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)截面承載能力設(shè)計(jì)和變形的檢驗(yàn)計(jì)算,需要依據(jù)一定的實(shí)際情況而行的。
3.設(shè)計(jì)中,沒有能夠深入研究地震對建筑結(jié)構(gòu)破壞的層次和順序,難以做到重視主體的設(shè)計(jì)而兼顧細(xì)節(jié)問題。沒有能根據(jù)實(shí)際情況靈活變通的運(yùn)用抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
四,我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
1.我國的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要遵循中華人民共和國GB 500112010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。辯證靈活運(yùn)用其中抗震設(shè)計(jì)原則,嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn),借鑒其中經(jīng)驗(yàn),結(jié)合房建本地實(shí)際,科學(xué)設(shè)計(jì)。
2.要堅(jiān)持實(shí)施多級防震措施。傳統(tǒng)房建結(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。但在新的時期,房建結(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.將概念設(shè)計(jì)理論和基于性能的設(shè)計(jì)理論相結(jié)合。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工地的具體實(shí)際情況,做出科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)勘探,掌握第一手資料,綜合分析考慮,做出最優(yōu)勢的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)組合。
五.建筑設(shè)計(jì)在建筑抗震設(shè)計(jì)中的幾個主要設(shè)計(jì)問題
1.建筑體型設(shè)計(jì)問題
建筑體型包括建筑的平面形狀和立體的空問形狀的設(shè)計(jì)。在建筑體型的設(shè)計(jì)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、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,盡量避免不對稱的側(cè)翼和過長的側(cè)翼,在體型布置上使建筑結(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)量與剛度不對稱而引起建筑物在抗震時發(fā)生扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。在建筑設(shè)計(jì)中,為了建筑立面美觀和藝術(shù)上的創(chuàng)意,復(fù)雜的建筑體型是難以避免的,但是,在設(shè)計(jì)時一定要把建筑藝術(shù)、建筑使用功能同結(jié)構(gòu)抗震安全很好地結(jié)合起來。
2.建筑平面布置設(shè)計(jì)問題
建筑物的平面布置在建筑設(shè)計(jì)中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求,同時它與建筑抗震關(guān)系很大,因此從概念上要解決的一個核心問題是,建筑平面設(shè)計(jì)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)。在墻體布置上要均勻?qū)ΨQ;在抗震墻(剪力墻)布置上盡量與結(jié)構(gòu)抗震要求相結(jié)合;對剛度很大的樓、電梯井簡要居中布置,避免偏心扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)。在建筑平面布置的總體設(shè)計(jì)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(jì)在建筑抗震中的基礎(chǔ)作用。
3.建筑豎向布置設(shè)計(jì)問題
建筑的豎向布置設(shè)計(jì)問題在建筑設(shè)計(jì)中主要反映在建筑物沿高度(沿樓層)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度分布設(shè)計(jì)上。在工業(yè)和民用建筑中,無論單層和多層都存在此類問題。在建筑設(shè)計(jì)中,盡可能使建筑物沿豎向的剛度分布比較接近,應(yīng)特別重視使剪力墻布置比較均勻并使其能沿豎向貫通到建筑底部,不應(yīng)中斷或不到底;盡量避免某一樓層剛度過小;盡量避免產(chǎn)生
4.屋頂建筑抗震設(shè)計(jì)問題
設(shè)計(jì)高層和超高層建筑時,屋頂建筑抗震設(shè)計(jì)也是整個設(shè)計(jì)的一個重要環(huán)節(jié)。近幾十年來,從多數(shù)高層建筑抗震設(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,帶來的地震扭轉(zhuǎn)作用也會更嚴(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,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)。
六.結(jié)束語
建筑行業(yè)關(guān)系到我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定,關(guān)系到國民的生命財(cái)產(chǎn)安全,加強(qiáng)建筑抗震設(shè)計(jì),設(shè)計(jì),提高抗震能力,是促進(jìn)社會和諧穩(wěn)定的客觀要求。因此實(shí)施科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法,科學(xué)處理建筑設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)的關(guān)系。建筑設(shè)計(jì)是整個建筑抗震設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),二者存在著密切的聯(lián)系,共同為提高建筑整體抗震性能提供了強(qiáng)大的支撐。在進(jìn)行建筑的抗震設(shè)計(jì)時候,必須要將建筑的建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合協(xié)調(diào)起來,實(shí)現(xiàn)二者的配合,共同為建筑整體的抗震設(shè)計(jì)發(fā)揮出更強(qiáng)大的作用。
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關(guān)鍵詞:高層建筑,抗震設(shè)計(jì),抗震結(jié)構(gòu),抗震技術(shù)
2008年的汶川地震和2010年的玉樹地震對中國來說無不是沉重的打擊,不但造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,更心痛的是有那么的生命離開了我們,這不得不讓人們反思我們建筑的抗震設(shè)防能力。在地震中,幾乎所有的建筑都倒塌了,相對于低層建筑而言,高層建筑破壞和倒塌的后果就更加嚴(yán)重。近年來國內(nèi)國外高層、超高層建筑的高度不斷攀升,就在2010年正式開放的哈利法塔的高度達(dá)到了驚人的828米,而且建筑的體型越來越復(fù)雜,不規(guī)則結(jié)構(gòu)越來越多,這對于結(jié)構(gòu)的抗震都是十分不利的。為保證高層結(jié)構(gòu)的抗震安全,達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一,有必要對高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)、抗震結(jié)構(gòu)和抗震技術(shù)進(jìn)行探討。
1.地震導(dǎo)致建筑破壞的原因
根據(jù)地震經(jīng)驗(yàn),地震期間導(dǎo)致高層建筑破壞的直接原因可分為以下三種情況:
(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位等地面變形,對其上部建筑的直接危害;
(2)地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效,對上面建筑物所造成的破壞;
(3)建筑物在地面運(yùn)動激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動過程中,因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、過大變形、連接破壞、構(gòu)件失穩(wěn)或整體傾覆而破壞;
2.建筑的抗震概念設(shè)計(jì)
所謂“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,依此進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程??萍颊撐?。
3.建筑抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展過程
3.1、靜力理論階段
水平靜力抗震理論始創(chuàng)于意大利,發(fā)展于日本,1900年日本學(xué)者大森房吉提出“震度法”的概念。該理論認(rèn)為:結(jié)構(gòu)物所收到的地震作用,可以簡化為作用于結(jié)構(gòu)的等效水平靜力,其大小等于結(jié)構(gòu)重力荷載乘以一個系數(shù)。
3.2、反應(yīng)譜理論階段
我國及國際上多數(shù)國家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范本質(zhì)上都采用了反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)能力設(shè)計(jì)原則。其主要特點(diǎn)如下:
(1) 用規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)線彈性分析。
(2) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力是根據(jù)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜所作的結(jié)構(gòu)線彈性計(jì)算通過荷載和地震作用效應(yīng)組合后內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(3) 在早期方案設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性及結(jié)構(gòu)的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定,以使結(jié)構(gòu)能可靠地發(fā)揮非彈性延性變形能力。
3.3、動力理論階段
1971年美國圣費(fèi)南多地震的震害,使人們清楚地認(rèn)識到“反應(yīng)譜理論只說出了問題的一大半,而地震持時對結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響沒有得到考慮”,從而推動了采用地震加速度過程a(t)來計(jì)算結(jié)構(gòu)反應(yīng)過程的動力法的研究。此一新理論不但考慮了地震的持時,還更近一步地考慮了地震過程中反應(yīng)譜所不能概括的其他特性。
4.高層建筑結(jié)構(gòu)體系
設(shè)計(jì)地震區(qū)的高層建筑,在確定結(jié)構(gòu)體系時,除了要考慮前面所提到的材料用量、建筑內(nèi)部空間和使用的房屋高度等因素外,還需進(jìn)一步考慮下列抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:
(1)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震力傳遞路線;
(2)具備多道抗震防線,不會因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個體系喪失抵抗側(cè)力或承受重力荷載的能力
(3)具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力,從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時有足夠的防倒塌潛力;
(4)沿水平和豎向,結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度分布均勻,或按需要合理分布,避免出現(xiàn)局部削弱或突變形成薄弱環(huán)節(jié),從而防止地震時出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。
在確定建筑方案的同時,應(yīng)綜合考慮房屋的重要性、設(shè)防烈度、場地條件、房屋高度、地基基礎(chǔ)以及材料供應(yīng)和施工條件,并結(jié)合體系的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo),選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。
5.建筑抗震措施或設(shè)計(jì)
5.1、錯開地震動卓越周期
一個場地的地面運(yùn)動,一般均存在著一個破壞性最強(qiáng)的主振周期,如果建筑物的自振周期與這個卓越周期相等或相近,建筑物的破壞程度就會因共振而加重。地震動卓越周期又稱地震動主導(dǎo)周期。
從眾多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期與地震動卓越周期相接近,是引起建筑共振破壞的主要因素和直接原因。因此,在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時,首先要估計(jì)地震引起該建筑所在場地的地震動卓越周期;然后,在進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時,通過改變房屋層數(shù)和結(jié)構(gòu)類型,盡量加大建筑物基本周期與地震動卓越周期的差距。
5.2、采取基礎(chǔ)隔震措施
傳統(tǒng)的抗震方法是依靠結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力,來耗散地震能量,使結(jié)構(gòu)免于倒塌,但由于是一種“被動防震”,就不免存在許多不足之處。地震對建筑的破壞作用,是由于地面運(yùn)動激發(fā)起建筑的強(qiáng)烈振動所造成的,也就是說,破壞能量來自地面,通過基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞。人們總結(jié)地震經(jīng)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),地震時結(jié)構(gòu)底部的有限滑動,能大幅度地減輕上部結(jié)構(gòu)的破壞程度。科技論文。
基于可動概念的基礎(chǔ)隔震方案很多,主要有:(1)軟墊式隔震。在房屋底部設(shè)置若干個帶鉛芯的鋼板橡膠隔振裝置,使整個房屋坐落在軟墊層上,遭遇地震時,樓房底面與地面之間產(chǎn)生相對水平位移,房屋自振周期加長,主要變形都發(fā)生在軟墊塊處,上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移變得很小,從而保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭破壞。(2)滑移式隔震。在房屋基礎(chǔ)底面處設(shè)置鋼珠、鋼球、石墨、砂粒等材料形成的滑移層或滾動層,使建筑物遇地震時在該處發(fā)生較大位移的滑動,達(dá)到隔震目的。(3)擺動式隔震??萍颊撐摹[動式隔震方式實(shí)質(zhì)上是柔性底層概念的改進(jìn)和引伸。(4)懸吊式隔震。這一隔震方式的構(gòu)思是,將整個建筑懸吊在支架下面,避免地震的直接沖擊,從而大幅度較小建筑物所受到的地震慣力。
5.3、削減地震反應(yīng)——提高結(jié)構(gòu)阻尼
為了提高結(jié)構(gòu)阻尼,可以在結(jié)構(gòu)上設(shè)置阻尼器,以吸收地震輸入的能量,減小結(jié)構(gòu)變形。臺北101大樓在87~92樓安裝了一個巨大的鋼球風(fēng)阻尼器,是世界上目前最大的大樓風(fēng)阻尼器,它的球體直徑5.5米,由四十一層12.5厘米厚鋼板結(jié)合為球形,重量660噸,可以有效減輕由于颶風(fēng)和地震所引起的震動和側(cè)移。
為高層建筑提供附加阻尼的另一新途徑,是利用主體結(jié)構(gòu)與剛性掛板之間特殊裝置的非彈性性能和摩擦。采取這一措施后,可以使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架,有效粘滯阻尼比增加到8%或更多,從而使底部地震剪力和頂點(diǎn)側(cè)移降低50%。
此外,通過采用高延性構(gòu)件和附設(shè)耗能裝置也能有效削減地震反應(yīng)。
6.高層建筑抗震技術(shù)發(fā)展展望
未來高層建筑的發(fā)展趨勢,體型將更趨復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體系將更趨多樣化。出于對建筑藝術(shù)上的要求,高層建筑的體型將會更為復(fù)雜和多樣,許多高層建筑都是綜合性的和多用途的,因此對建筑和結(jié)構(gòu)必然提出新的更高的要求。從結(jié)構(gòu)體系上看,也決不會停留在原有的幾種形式上,而會更好地滿足功能和藝術(shù)上的需求,創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)體系。
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關(guān)鍵詞:砌體結(jié)構(gòu),抗震加固,綜合抗震能力指數(shù)
2008年5月12日,在我國四川省汶川縣發(fā)生了里氏8.0級大地震,震害較為嚴(yán)重地集中在砌體結(jié)構(gòu)房屋,最典型的就是預(yù)制板結(jié)構(gòu)的多層住宅樓和學(xué)校教學(xué)樓。汶川地震中砌體結(jié)構(gòu)房屋的震害情況,為我們敲響了警鐘,同時也提供了十分重要的借鑒經(jīng)驗(yàn),對改進(jìn)建筑抗震設(shè)計(jì)和抗震加固技術(shù)具有十分重要的意義。
對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固的方法有很多,主要有增設(shè)抗震墻、外加圈梁-鋼筋混凝土柱加固、鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固、鋼筋混凝土板墻加固、支撐加固、包角加固等等,本文在如何選擇抗震加固技術(shù)時,本著從結(jié)構(gòu)體系——結(jié)構(gòu)材料——結(jié)構(gòu)構(gòu)件——構(gòu)件連接——非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的順序原則來進(jìn)行抗震加固。
1、建筑層數(shù)及總高度超限:歷次震害證明,砌體建筑的層數(shù)越多,高度越高,其地震破壞就越大。因?yàn)榻ㄖ訑?shù)及高度值越大就意味著側(cè)向地震作用就越大,同時也加大了建筑底部的傾覆力矩。因此在地震中,傾覆力矩過大使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力和剪力而被破壞?!督ㄖ拐痂b定標(biāo)準(zhǔn)》(GB50023-2009)第5.2.2節(jié)和第5.3.1節(jié)中分別對A類建筑和B類建筑做出了具體規(guī)定,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2001)(2008年版)第7.1.2節(jié)中對C類建筑也做出了具體規(guī)定。
當(dāng)砌體房屋的總高度及層數(shù)均超限時,應(yīng)采用改變結(jié)構(gòu)體系的加固方案,具體有以下兩種形式:(1)雙面普遍加鋼筋混凝土板墻形成組合墻的方法;(2)增設(shè)一定數(shù)量的鋼筋混凝土單面或雙面板墻的方法,混凝土板墻厚度單面不小于140mm,雙面合計(jì)不小于140mm,且結(jié)構(gòu)全部地震作用分別由兩個方向增設(shè)的鋼筋混凝土板墻承擔(dān),并應(yīng)計(jì)入豎向壓應(yīng)力滯后的影響,墻體配筋按混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算確定(原砌體墻不承擔(dān)地震作用)。
2、平立面不規(guī)則、具有明顯扭轉(zhuǎn)效應(yīng):合理的建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中是頭等重要的,提倡平、立面簡單對稱。因?yàn)檎鸷Ρ砻?,簡單、對稱的建筑在地震時較不容易破壞。而且道理也很清楚,簡單、對稱的結(jié)構(gòu)容易估計(jì)其地震時的反應(yīng),容易采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行細(xì)部處理。“規(guī)則”包含了對建筑的平、立面外形尺寸,抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布,直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。碩士論文,綜合抗震能力指數(shù)。。建筑平面、立面應(yīng)盡可能簡潔、規(guī)整,使結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕,房屋的重心盡可能降低,避免采用錯落凹凸的立面,突出建筑屋面部分的高度不應(yīng)過高,以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng),同時應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。
當(dāng)建筑的平立面、質(zhì)量、剛度分布和墻體等抗側(cè)力構(gòu)件的布置在平面內(nèi)明顯不對稱時,應(yīng)進(jìn)行地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)不利影響的分析,盡量在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫,將體型復(fù)雜、平面不規(guī)則的建筑分割成幾個相對規(guī)整的獨(dú)立單元;當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件上下不連續(xù)或剛度沿高度分布突變時,應(yīng)在缺失部位補(bǔ)砌筑新墻體,使主要受力墻體沿豎向上下連續(xù),并選擇合適部位用鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固墻體,使加固后的樓層綜合抗震能力指數(shù)大于1.0,且不宜超過下一樓層綜合抗震能力指數(shù)的20%。
3、房屋的整體性不滿足要求:在地震中多層砌體結(jié)構(gòu)的縱、橫向地震作用主要由相應(yīng)墻體承擔(dān)。因此,縱、橫墻的合理布置且控制橫墻的間距,可控制縱、橫墻的側(cè)向變形,增強(qiáng)了空間剛度和整體性,對承受縱、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。碩士論文,綜合抗震能力指數(shù)。。墻體布置時,應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置,而當(dāng)縱墻不能貫通布置時,則應(yīng)在墻體交接處采取加強(qiáng)措施。
當(dāng)縱橫墻連接教差時,可采用鋼拉桿、外加柱及圈梁的方法來加固;當(dāng)墻體布置在平面內(nèi)不閉合時,應(yīng)增設(shè)墻段形成閉合,在開口處增設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土框;當(dāng)構(gòu)造柱和圈梁的布置不滿足構(gòu)造要求時,可采用外加柱及圈梁內(nèi)加拉桿的方法,或者采用鋼筋網(wǎng)砂漿面層或鋼筋混凝土板墻加固,在面層及板墻內(nèi)設(shè)置配筋加強(qiáng)帶來代替構(gòu)造柱及圈梁的作用,從而全面提高房屋的整體性及剛度。
4、砌塊及砂漿強(qiáng)度不滿足:采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層。水泥砂漿面層的厚度宜為20mm,鋼筋網(wǎng)砂漿面層的厚度宜為35ram,再厚則己不 經(jīng)濟(jì) 。鋼筋外保護(hù)層厚度不應(yīng)小于10mm鋼筋網(wǎng)與墻面的空隙不宜小于5mm;這是因?yàn)殇摻畹耐獗Wo(hù)層要確保鋼筋避免銹蝕,而試驗(yàn)和現(xiàn)場檢測表明,鋼筋網(wǎng)豎筋緊靠墻面將會導(dǎo)致鋼筋與墻體無粘結(jié),加固效果不好,而采用5mm的間隙有較強(qiáng)的粘結(jié)能力,使得鋼筋網(wǎng)砂漿與原墻體共同作用。鋼筋網(wǎng)的試驗(yàn)結(jié)果表明,鋼筋間距不宜太小或太大,網(wǎng)格尺寸實(shí)心墻宜300mm×300mm,空斗墻宜為200mm×200mm,這樣鋼筋的作用才能發(fā)揮出來。單面加面層的鋼筋網(wǎng)應(yīng)采用L形錨筋,用水泥砂漿固定在墻體上;雙面加面層的鋼筋網(wǎng)應(yīng)采用S形穿墻筋連接,L形錨筋的間距宜為600mm,S形穿墻筋的間距宜900mm,呈梅花狀布置。鋼筋網(wǎng)四周應(yīng)與樓板或大梁、柱或墻體連接,可采用錨筋、插入短筋、拉結(jié)筋等連接方法進(jìn)行連接。碩士論文,綜合抗震能力指數(shù)。。
5、預(yù)制板抗震能力差:屋面和樓層處開間大于11m的房間需對預(yù)制板進(jìn)行加固,具體做法有兩種:底部加角鋼來或上部增設(shè)鋼筋混凝土整澆層。底部加角鋼,角鋼型號可以取L100×6,在墻體和花籃梁上都可使用,采用螺栓和加勁勒可以有效的把預(yù)制板和下部墻或梁連成整體,施工比較麻煩,會破壞吊頂和弄臟整個房間,并且在施工期間得停止使用;在屋面增設(shè)鋼筋混凝土整澆層也是相當(dāng)麻煩的,要把屋面的保溫層和防水層都破壞掉,成本比較高,優(yōu)點(diǎn)是不影響到房屋的正常使用,在住宅中建議使用增設(shè)鋼筋混凝土整澆層,特別是結(jié)合“平改坡”工程一起做就更好了。
結(jié)束語:在對砌體結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行抗震加固時,應(yīng)優(yōu)先從改善結(jié)構(gòu)體系方面入手,使整個結(jié)構(gòu)的抗震能力得到加強(qiáng)才是最重要的,也是加固砌體結(jié)構(gòu)最根本的導(dǎo)向。
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關(guān)鍵詞:地震;設(shè)計(jì)規(guī)范;房屋結(jié)構(gòu);延性設(shè)計(jì);抗震設(shè)計(jì)
在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的過程中,人們對于居住建筑的質(zhì)量要求越來越高,并且在當(dāng)前地震災(zāi)害頻發(fā)的導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失和人身傷亡的情況下,就促使建筑行業(yè)必須要針對建筑自身的抗震性能進(jìn)行加強(qiáng),使得建筑能夠在地震災(zāi)害下表現(xiàn)出更為優(yōu)秀的抗震性能,從而達(dá)到減少財(cái)產(chǎn)損失以及人身傷亡的目的。下文主要針對延性設(shè)計(jì)在房屋結(jié)構(gòu)中的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行了全面詳細(xì)的探討。
1 抗震設(shè)防的目標(biāo)
根據(jù)我國目前的相關(guān)抗震規(guī)范來看,我國的建筑工程抗震目標(biāo)主要是以“小震無礙、中震不倒、震不倒、特大震緩倒”來作為一個基本的修建原則,這類原則不僅是現(xiàn)代建筑修建的需要,同時也是我國國情發(fā)展的需要,在這一標(biāo)準(zhǔn)之下,我國的建筑抗震性能的到了持續(xù)不斷的提升。建筑在面臨強(qiáng)大地震災(zāi)害的情況下,出現(xiàn)傾倒之后所造成的重大傷亡和財(cái)產(chǎn)損失是任何國家都無法承受的,而如果建筑能夠最大限度的抵抗地震所帶來的危害,那么拯救的將是成千上萬的人們,挽回大量的經(jīng)濟(jì)損失。這就是建筑抗震所必須要達(dá)到的一個基本功能,所以現(xiàn)代建筑在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過程中,務(wù)必要以人身安全、財(cái)產(chǎn)安全來作為主導(dǎo),以此為中心來進(jìn)行設(shè)計(jì)。而要達(dá)到這一目標(biāo),僅僅只通過材料提升的方式來加強(qiáng)建筑的強(qiáng)度是無法做到的,必須要通過對延性設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化才能夠使得這一目標(biāo)能夠達(dá)成。
2 抗震的延性設(shè)計(jì)
2.1延性的定義
延性主要是形容構(gòu)件、材料、結(jié)構(gòu)等各個方面的強(qiáng)度在沒有發(fā)生較大降幅的情況下,所擁有的變形、彈性能力。總體來說,延性自身主要包含了兩個方面的性能:首先一個是要能夠承受極大的變形力量,并且在承受這一變形力量的過程中,其自身的強(qiáng)度不會在期間出現(xiàn)顯著的下滑;其次是利用自身所具有的作用力滯回吸收來逐漸消耗能量。通常情況下,結(jié)構(gòu)自身所具有的延性都是利用延性比的方式來呈現(xiàn),而延性比就是形容結(jié)構(gòu)自身的最大程序變形以及屈服變形這兩者的比例,這方面的數(shù)據(jù)能夠明顯地反映出構(gòu)件所擁有的變形能力;而結(jié)構(gòu)所擁有的延性消耗能力強(qiáng)弱則一般是利用位移滯回曲線的方式來體現(xiàn),當(dāng)滯回曲線越發(fā)飽滿的情況下,其自身所具有的耗能能力才能夠更加強(qiáng)大。
3 延性在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
我國現(xiàn)行抗震規(guī)范提出的抗震設(shè)防目標(biāo),是以兩階段設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的,第一階段設(shè)計(jì)保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求及隱含的第二水準(zhǔn)變形要求,故又稱為強(qiáng)度設(shè)計(jì);第二階段設(shè)計(jì)主要以檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)防倒塌的變形能力,故通常稱為變形驗(yàn)算。延性設(shè)計(jì)均在第二階段中加以實(shí)現(xiàn),具體體現(xiàn)如下:
3.1延性設(shè)計(jì)在砌體結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)
在抗震方面,砌體墻承重結(jié)構(gòu)是最危險的結(jié)構(gòu)形式之一。因?yàn)槠鲶w是脆性材料,用砌體砌筑的建筑物整體性差,延性差,并且隨著時間的推移,砌體的強(qiáng)度會嚴(yán)重退化,故而在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下應(yīng)避免采用此種結(jié)構(gòu)形式。但事實(shí)上在我國砌體結(jié)構(gòu)占了相當(dāng)大的比重,這是我國的基本國情決定的;而每次大地震中,造成傷亡最慘重的又是這些砌體結(jié)構(gòu),故研究延性設(shè)計(jì)在砌體結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)就顯得非常的重要。根據(jù)汶川地震災(zāi)害的分析,強(qiáng)度和平面布置是砌體結(jié)構(gòu)抵抗地震的最首要的兩個因素。
在砌體結(jié)構(gòu)中加構(gòu)造柱和圈梁以在砌體周圍形成一個弱型框架體系,用以增加結(jié)構(gòu)的整體延性,能夠提高砌體結(jié)構(gòu)的大震下的彈塑性變形性能。這次的汶川大地震也再次證明這一條的合理性,凡是加了構(gòu)造柱及圈梁的砌體房屋損害就明顯的比周圍沒有加的要輕很多。另外還可以增加增長墻體中的拉筋,利用一些延性好的材料如鋼絲網(wǎng)、鋼薄板、纖維(如碳纖維、玻璃纖維等)與砌體形成一種混和結(jié)構(gòu)以改善原用結(jié)構(gòu)的延性或者直接對砌體施加預(yù)應(yīng)力以改善其延性。
另一個雖非設(shè)計(jì)措施但對砌體結(jié)構(gòu)抗震更為重要的是要加大對農(nóng)民自建房房屋的抗震設(shè)防的宣傳,引導(dǎo)農(nóng)民自覺的在砌體結(jié)構(gòu)中增加改善砌體結(jié)構(gòu)延性的措施。
3.2延性設(shè)計(jì)在混凝土結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)
在混凝土框架、框架-剪力墻及剪力墻結(jié)構(gòu)中抗震的延性設(shè)計(jì)主要是通過概念設(shè)計(jì)及抗震構(gòu)造措施來實(shí)現(xiàn)的。比如概念設(shè)計(jì)里的強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)強(qiáng)錨固弱桿件、強(qiáng)壓弱拉等以及抗震構(gòu)造措施里的限制軸壓比、縱筋最大配筋率、約束箍筋及配箍形式、限制混凝土受壓區(qū)的相對高度等,這些在我國的抗震規(guī)范、混凝土規(guī)范及高規(guī)中以及不少書、論文中都有詳細(xì)的闡述,這里就不再一一重復(fù)。應(yīng)該引起注意的是汶川地震中大量出現(xiàn)的“強(qiáng)梁弱柱”、“柱鉸”破壞機(jī)制,極少出現(xiàn)“梁鉸”,說明由于樓面作用大,框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)柱弱梁機(jī)制很難做到,應(yīng)對框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)柱弱梁機(jī)制保證措施進(jìn)一步研究。
3.3基于性能的位移抗震設(shè)計(jì)
在對延性設(shè)計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用的過程中,務(wù)必要從兩個主要的方面來進(jìn)行考慮,首先一個就是要確定延性自身所具有的確定性設(shè)計(jì),而另外一個就是延性所具有的非確定性設(shè)計(jì)。確定性設(shè)計(jì)的研究工作主要就是形容實(shí)如何將建筑自身的延性進(jìn)行數(shù)字量化,從而使得延性能夠進(jìn)行極為精確的計(jì)算。而在這一方面,我國有大量建筑行業(yè)的學(xué)者都進(jìn)行了深入的研究,但是其總體結(jié)果并不能讓人滿意。所以,我國目前主要的建筑延性設(shè)計(jì)還是以非確定性延性設(shè)計(jì)作為主導(dǎo)。但正如地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)已經(jīng)從強(qiáng)度設(shè)計(jì)即以力為主的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰冃卧O(shè)計(jì)為主一樣,基于位移的抗震延性設(shè)計(jì)是未來必然的抗震設(shè)計(jì)方向。近十年來不少人在這方面做了不少有益的探索與研究,現(xiàn)在比較統(tǒng)一的主要有三個方法:按延性系數(shù)設(shè)計(jì)的方法、能力譜方法和直接基于位移的方法。
4 結(jié)語
綜上所述,在對大量理論進(jìn)行全面詳細(xì)的分析以及對地震實(shí)際損害進(jìn)行考察之后,我們必須要清晰的認(rèn)識到:決定建筑物體是否能夠在地震災(zāi)害下?lián)碛懈玫目拐鹦阅埽潢P(guān)鍵因素就在于建筑的延性。而目前我國在進(jìn)行建筑抗震延性設(shè)計(jì)的過程中,還是應(yīng)當(dāng)把不確定性的延性設(shè)計(jì)作為主流的設(shè)計(jì)方式。而延性設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑工程的建樹為我國的建筑抗震體系提供了良好發(fā)展方向。■
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:工程勘察;剪切波速;場地劃分;地震液化
1 工程概況
沈陽市地鐵十號線工程是沈陽市地鐵線網(wǎng)的東半環(huán)線,北起于洪區(qū),南到蘇家屯地區(qū),連接了皇姑區(qū)、大東區(qū)、沈河區(qū)、渾南新區(qū)中心和蘇家屯副城。地鐵十號線工程線路全長49.9km,共設(shè)車站36座,均為地下站,平均站間距1.377km,換乘車站14座,分別為西江街站(和9號線換乘),百鳥公園站(和6號線換乘),中醫(yī)藥大學(xué)站(和2號線換乘)、長客站(和8號線換乘)。沈陽地鐵工程勘察中波速測試工作主要采的測井方法,每個工點(diǎn)有2個測井。波速測試其目的是測定各層土的壓縮波波速、剪切波速,計(jì)算動力參數(shù)、場地卓越周期,評價場地地震效應(yīng),確定場地類別。
2 測井結(jié)果分析
2.1 淮河街站測井波速結(jié)果
測試中使用武漢巖海公司生產(chǎn)的RS-K(P)系列動測儀,使用的傳感器為中國地震局工程力學(xué)研究所生產(chǎn)的井下三分量檢波器。在沈陽地鐵十號線第一標(biāo)段中淮河街站進(jìn)行波速試驗(yàn)有2個測井,分別為ZHHC05和ZHHX08鉆孔。ZHHC01測井位于淮河街車站東部,孔深55m,其中0~2.7m為雜填土,2.7~6.9m為粉質(zhì)黏土,6.9~25.5m為圓礫,23.5~34m為中粗砂,34~35.2為粉質(zhì)黏土,35.2~43m為圓礫,43~53.2m為泥礫,53.2~55m為花崗巖。圖中1(a)中34~35.2m波速很低為260m/s,因?yàn)橹写稚昂蛨A礫中間有一層粉質(zhì)黏土所致。在53.2~55m是花崗巖,波速489m/s,巖石受到強(qiáng)烈風(fēng)化,結(jié)構(gòu)松散,此處波速較泥礫波速值明顯偏大。ZHHX08測井位于ZHHC01測井西380m處。孔深55m,其中0~2.5m為雜填土,2.5~7.2m為粉質(zhì)黏土,7.2~15.5m為圓礫,15.5~19.3m為礫砂,19.3~24.8m為圓礫,24.8~26.2m為中粗砂,26.2~31m為礫砂31~43.4m為圓礫,43.4~55m為泥礫。圖中1(b)中24.8~26.2m波速很低為245m/s,因?yàn)閳A礫和礫砂中間有一層中粗砂的原因。
由剪切波速測試結(jié)果求的測井ZHHC01和ZHHX08的等效剪切波速分別為221m/s、246m/s,判定該場地土為中軟土?;春咏周囌镜貙痈采w層厚度均在0~55m范圍內(nèi),依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2011)可判定建筑場地類別為Ⅱ類建筑場地,為建筑抗震設(shè)計(jì)提供了準(zhǔn)確詳細(xì)的地層資料。
2.2 砂性土地震液化判別
按地震基本烈度Ⅶ度考慮,對丁香湖車站范圍內(nèi)砂性土層根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)(2009年版)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定,當(dāng)計(jì)算的臨界剪切波速小于砂性土層的剪切波速實(shí)測值時,則判定該砂性土層未出現(xiàn)土體液化現(xiàn)象。
依據(jù)上述判定標(biāo)準(zhǔn)對丁香湖車站地基砂性土層進(jìn)行判別,分析了該車站的2個波速測試孔結(jié)果見表1。
2.3 依據(jù)剪切波速法估算巖土的承載力基本值
土層的剪切波速不僅是劃分場地的重要依據(jù),也一定程度上反映了承載力情況。根據(jù)大量工程實(shí)踐得出沈陽地區(qū)巖土的剪切波速值Vs和對應(yīng)的承載力基本值R(t/m2)關(guān)系見表2。
3 結(jié) 論
本文通過工程實(shí)例證明了單孔檢層法在地鐵勘察中應(yīng)用的有效性,同時說明波速測試在工程勘察具有廣闊應(yīng)用前景。彈性波在巖土層中的傳播速度是反映巖土體的動力特性的一項(xiàng)重要參數(shù),根據(jù)實(shí)測巖土體的彈性波速,能為抗震設(shè)計(jì)提高巖土體的動力參數(shù)、劃分建筑場地類別、評價地震效應(yīng)、估算承載力情況、地震破壞分析。
參考文獻(xiàn)
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