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关键词:断层;土地;利用
强震产生的地表破裂效应,从目前的研究成果看,其破坏力是不可抗拒的,只能通过避让加以解决。从国内外研究和规范法规的规定来看,美国、欧盟、日本、中国和中国台湾对于断层场地,在城市建设中都要进行有效的避让。我国大陆版块分布着23条主要地震带,他们穿越或影响着我国近三分之二的超百万人口大城市,对于寸土寸金的城市用地,充分利用避让区域内的土地就显得很重要。
一、活断层地表断裂的特性
目前,活断层避让区域的划分,主要以距离作为界定标准。避让距离设定划分区域的标准主要是断层迹线和断裂带,向两侧各设定一定的避让距离。断层带指一系列破裂面或次级断层组成的带,一般是同时形成、相互平行、性质相同的带状地质结构。断层线是指断层与地面的交线。断层迹线的产状是空间二斜面相交线用立体几何方法进行确定。目前国内外对断层避让距离的研究成果,对于出露的断层带一般都是以断层带作为避让的依据。徐锡伟、韩竹军采取实际地震情况调查和模拟分析等方式进行研究,认为对于一般的隐伏断层地表劈裂带宽度在20~50m的范围,也就是说对于一般的断层,可能产生的地表破裂宽度在50m以内。根据蒋溥等人针对我国大陆浅源地震数据统计,得出构造地震造成地表断错变形宽度不超过100m的概率指数为0.5,而宽度在100~300m的概率指数为0.4,超过300的概率指数仅为0.25。从构造断层的不同区域对地表的断裂影响看,断错形变幅度分布是不均匀的,基本上是按照,自震中区向断裂带或形变带延伸方逐渐递减的。除了震源机制的影响外,介质机制和覆盖层厚度也控制着断裂的发生和发展,我国规范中对于抗震设防烈度为8度时覆盖层厚度大于60m和抗震设防烈度为9度时,覆盖层厚度大90m时均不考虑地表断裂的影响。
各国对一般建筑的活动断层的避让距离的设定见表一,可见这一距离的设定都是严格限制在15米以上,我国建筑抗震规范对于丙类以上的建筑,在考虑覆盖层厚度的前提下,给定的避让距离是200米以上。
二、避让区内危险区的划分
根据我国东部和西部地区的场地条件和地震强度及频度的差异,本文对东部和西部进行区分对待。根据张国民等人对我国地震震源深度的统计,我国大陆的震源深度在9~23km,均为浅源地震,其中东部地区的震源深度在7~19km,西部地区的震源深度在10~26km,东部比西部平均偏浅5km。这一统计数据也印证了我国东部和西部的差异,因此考虑我国的人口分布和地震灾害影响因素,避让区土地的利用按照东部和西部分别确定,从对工程建设需要避让发震断裂的要求出发,按照分级划分的原则设置避让区。
根据强震产生的地表破裂程度将地面断裂带按照危险程度划分危险区域:
1. 地震时直通地表的断裂区域为一级危险区域,相应的避让距离为一级避让距离。该区域所有工程规划用地时均应避开。
2. 地震时可能造成的除主干断裂之外的分支断裂和次生断裂造成地表破裂区域为二级危险区域,相应的避让距离为二级避让距离。该区域重大工程设施应选择避开。
3. 抗震不利地段和危险地段,历史地震形成的地表疏松的破碎带和地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、非构造性地裂、泥石流区域为强震地面断裂的三级避让区域,相应的避让距离为三级避让距离。该区域根据地震灾害评价具体确定。
由于我国东部和西部的第四纪沉积土层厚度的不同,断层地震的发育条件也不同,因此在确定避让距离的过程中,应该区分对待。对于断裂带可以确定的情况下,避让距离取断裂带宽度和反映了断层破裂模式及破裂传播不确定性的断裂带影响宽度之和,二级和三级避让距离分别引入不同的影响系数;对于地面断裂位置确定、断裂宽度不确定的情况下,东部和西部区分对待,根据目前我国西部最大宽度为500m,东部最大宽度为70m,可以按照一级避让距离东部和西部分别取30m和300m,二级避让距离东部和西部分别取50m和500m;当地面断裂的位置和断裂宽度均不明确时,设防烈度8度地区,一级避让距离取200m、二级避让距离取300m。设防烈度9度地区一级避让距离取300m、二级避让距离取500m。
三、活断层避让区的土地利用
地震构造性地表破裂的两盘在水平和垂直方向上都有明显的位移,一般上盘震害大于下盘震害,因此,在选择避让距离和建设厂址时,建议选取断层的下盘建设,对各级危险区开发利用建议:
1. 一级危险区内严禁建造建筑,重要工程不应建设。长大线性生命线工程无法避开时,应进行强震地面断裂影响评定,并针对强震地面断裂的可能作用情况进行评价后进行规划和设计。建议植树造林,用于绿化用地。
2. 二级危险区内不应建设重要工程,严禁建二层以上建筑物,禁止建造长期居住群体性建筑,严禁建造大型水利核电等重要工程,长大线性生命线工程无法避开时,应评定强震地面断裂影响,并采取响应措施。建议用于农、林、牧业用地。
3. 三级危险区以内,属于建筑不利地段,不宜建设重要工程,其他各类工程宜避开,长大生命线工程应采取响应措施,建议用于农、林、牧、副业用地。
参考文献:
[1]徐锡伟.活断层地震地表破裂“避让带”宽度确定的依据与方法[J].地震地质,2002(04).
[2]韩竹军,冉勇康,徐锡伟.隐伏活断层未来地表破裂带宽度与位错量初步研究[J].地震地质,2002(04).
关键词:砌体房屋;抗震性能;构造柱;圈梁
中图分类号:TU223
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2008)08-0166-02
1 前言
目前,抗震设防区不按规范要求设置构造柱和圈梁的现象十分普遍,此类房屋在汶川大地震中很多损坏或完全倒塌。由于砖混结构中的主要承重构件是砖墙,而砖砌体的抗拉强度很低以及极差的抗弯曲性能,建筑物在破坏力极强的地震力作用下,很容易破坏或者倒塌。图1和图2为汶川大地震中砌体结构破坏的照片,由图中可以看到砌体结构由于整体性不足,在地震下局部(图1)或整体出现垮塌(图2)而且极为脆性,房屋垮塌后都碎成了小块体。
实震和试验表明,通过增加构造柱和圈梁,可以改善砌体结构的变形性能,提高房屋的整体性。在地震区砌体结构房屋设计应该特别重视构造柱和圈梁的有效设计。
2构造柱
钢筋混凝土构造柱,是指先砌筑墙体,然后在墙体两端或纵横墙交接处现浇钢筋混凝土形成的柱。在砌体墙中设置构造柱的重要目的是约束砌体、增强延性、提高房屋的变形能力。另外,根据实验研究表明,带构造柱的墙体的强度可以得到一定的提高。在唐山大地震中,构造柱被称之为救命柱。可以看出其对房屋抗震的重要作用。
2.1构造柱位置的设置
抗震区砌体房屋构造柱的设置应满足表1和表2的要求:
2.1.1多层普通砖、多孔砖房屋应按表1规定的部位设置构造柱;
2.1.2多层灰砂砖、粉煤灰砖房屋,由于块材表面光滑,砌体抗剪强度低,其构造柱的设置要求比普通砖多孔砖要更严格,砌体结构设计规范要求按表2规定的部位设置构造柱;
这次地震教学楼和医院破坏比较严重,建议在设计时:
1)外廊式和单面走廊式的多层房屋,按增加一层后的层数设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均按外墙设置;
2)教学楼、医院等横墙较少的房屋,按增加一层后的层数设置构造柱;当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,按注1设置构造柱,但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过两层时,按增加两层后的层数设置构造柱。
另外,对局部小墙垛宜增设构造柱,这样可以防止墙体在地震时过早破坏,而不能与其它墙体共同工作,从而降低结构的整体抗震能力。
2.2构造柱配筋设计
2.2.1构造柱中的纵向钢筋属于构造配筋,规范只规定了最少根数和直径,一般选用延性较好的钢筋,纵向受力钢筋宜选用HRB335级,箍筋宜选用HRB235级。
2.2.2构造柱最小截面尺寸采用240mm × 180mm,纵向钢筋宜不小于4 Φ12,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱上下端宜适当加密;7度时超过六层、8度时超过五层和9度时,构造柱纵向钢筋宜采用4Φ14,箍筋间距不应大于200mm;房屋四角的构造柱尺寸宜适当加大截面及配筋。另外在挑梁下构造柱宜加大配筋,建议不小于4Φ14。
2.2.3构造柱与墙连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500mm设2Φ6拉结钢筋,每边伸入墙内不宜小于lm。
3圈梁
圈梁可以提高房屋的整体性,可在房屋中和构造柱一起共同约束砖砌体,限制墙体裂缝的开展和延伸,减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的不利影响,抑制地震时裂缝的开展。
3.1圈梁位置的设置
圈梁如果设置不当将不能达到增强房屋抗震性能的预期目的。地震区砌体结构房屋圈梁设置要求:
3.1.1对装配式混凝土楼、屋盖和木楼、屋盖的砖砌体房屋,横墙承重时圈梁的设置要求如表3 ;纵墙承重时每层均应设置圈梁,且抗震横墙上的圈梁间距比表内要求适当加密。
3.1.2现浇钢筋混凝土楼、屋盖的砖房建议设置圈梁。为了使构造柱在楼盖标高处有牢固的支承点,规范要求现浇楼、屋盖在楼板内沿墙体周边加强配筋并与构造柱钢筋可靠连接。
3.2圈梁的构造要求
圈梁在构造中应做到连续、连接可靠、便于施工,应符合下列构造要求:
1)圈梁宜连续地设在同一水平面上,并形成封闭状;当圈梁被门窗洞口截断时,应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中到中垂直间距的二倍,且不得小于1m;
2)纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。刚弹性和弹性方案房屋,圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接;
3)钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同,当墙厚h≥240mm时,其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋6、7度时不应少于4Φ10,8度时不少于4Φ12,9度时不少于4Φ14,绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑,箍筋间距非抗震区房屋时不应大于300mm ,6、7度时不应大于250mm,8度时不应大于200mm,9度时不应大于150mm;
4)圈梁兼作过梁时,过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。
4弱框架
在设计中如能合理设计构造柱和圈梁,使之在墙体中形成弱框架,将会较大地提高砌体结构的抗震性能。为了保证弱框架得以实现,作者根据实际设计经验,总结了以下设计意见,可供设计人员参考:
4.1构造柱与圈梁连接处,构造柱的纵筋应穿过圈梁,保证构造柱纵筋上下贯通。
4.2对与构造柱相连的梁或圈梁,梁两端1.5倍梁高范围内宜加密箍筋,间距100mm。
4.3构造柱可不单独设置基础,但应伸入室外地面下500mm,或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。
4.4构造柱应沿整个建筑物高度对正贯通设置,构造柱在层与层之间不要错位。如遇局部突出屋顶的水箱间、楼梯间等,当构造柱不是自下部建筑物直通至顶时,则可将突出建筑物的四角构造柱插入到主建筑物顶层的砌体内,并应与相应的圈梁锚固。
4.5从圈梁与楼板的相对位置看,圈梁可以分成板平圈梁、板下圈梁和高低圈梁,就所起的抗震能力讲,以板平圈梁最好,他不但直接将楼板箍住,形成一个封闭的受力体系,而且还可以通过楼板钢筋出头,与圈粱混凝土整浇一体。
4.6房屋外墙四角是容易损坏的部位,其构造柱的配筋和断面要适度加强。
4.7对由于地基土地耐力不大或土质不一致须增设基础圈梁,则不应小于l 80ram。凡内横墙与外纵墙的接头部位,未设贯通圈梁的,宜设圈粱拐角接头,拐角接头长度为Im,可从圈梁内甩出墙体拉结,也可按圈梁作法拐作lm。这样就保证了在房屋抗震时应力集中部位得到很好的拉结。
4.8加强构造柱与预制构件和现浇构件的连接,凡遇构造柱的预制构件,为充分发挥构造柱的作用,可改预制构件为现浇构件,也可设置埋件将预制构件与构造柱焊接在一起。对现浇的钢筋混凝土楼板,由于其可以不再单独设置圈梁,故可直接与构造柱相连。此时,现浇钢筋混凝土楼板至少应有两根附加钢筋或一根附加钢筋和一根架立筋伸入构造柱内与之相连接。
4.9对于现浇和装配式钢筋混凝土等钢性屋盖的砖房,裂度较高时易在屋盖的板底或圈梁底面下l~4皮砖范围出现周围水平裂缝。为此,可在顶层砖墙在灰缝中适当设置水平钢筋,提高其抗剪性能。
汶川大地震已经过去一段时间了,与唐山大地震不同的是,这场地震发生在抗震设防区,对结构在这场地震中破坏的研究分析以及对以后结构设计改进的探讨显得尤为有意义,本文详细探讨了地震区砌体结构的圈梁和构造柱的设计,希望对工程设计人员提供有益参考。
参考文献:
[1] 施楚贤主编.砌体结构理论与设计(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
关键词:高中英语;阅读教学;翻转教学;学习任务单;自主学习;设计;应用
从Unit 4 Earthquakes中节选Period 2 Reading来探讨如何有效设计“学习任务单”,其中主要从学习指南、学习任务和学习困惑等三个部分着手开展探索设计。
一、设计学习指南
(一)课题名称
“人教版高中必修1Unit 4 Earthquakes Period 2 Reading”。
(二)学习目标
(1)通过自主阅读学习,认识地震对城市的毁灭性破坏,了解唐山大地震以及救援等有关情况;(2)通过阅读学习认识道理:能了解并认识地震前的预兆,提前做好准备,获得求生的机会,减少或避免不必要的损失;(3)进一步掌握必要的阅读方法与技能;(4)学习掌握本课中的重要词汇和短语、典型表达方式、重要语法结构。
(三)学法建议
“自主阅读;精泛结合;适当借助相关辞典工具和资料;在线初步交流”。
(四)学习预告
活动形式一:展示和分享(小组代表展示成果,共同分享学习收获);活动形式二:交流和探究(①教师巡视,小组交流;②解答小疑问,记录疑难问题;③加强小组合作,鼓励释疑解惑);活动形式三:检测和点评(随堂训练,小组互评,教师点评);活有问剿模鹤芙岷吐涫担课堂小结,审视易错点)。
(五)学习资源
(1)教科书必修1Unit 4 Earthquakes;(2)教学微视频;(3)互联网络、微信、QQ、短信以及其他可利用资源要素。
二、设计学习任务
优化设计学习任务是“学习任务单”的主体部分,学习目标的达成主要靠学生自主自觉完成学习任务来体现和保证的。
如,针对Period 2 Reading教学要求,设计了学习任务:“认真观看微视频,并结合课本阅读材料以及自己的有效学习资源,努力完成任务:‘1)Try to remember these important words and phrases,and know the meanings of these words and phrases:earthquake, quake, well (n.) , million, event, pipe, burst, nation, canal, steam ... dig out, a (great) number of, run out of, think little of... 2) Try to remember these Key sentence patterns(重点句型): ___________ the world was at end;Everywhere they looked nearly everything was destroyed;__________ hope was _______ lost. 3) Learn to use some reading strategies such as guessing, key sentences, skimmimg, scanning and so on so as to get the main idea and find some detail information of the reading quickly. ’”
教师在设计学习任务时,必须让学生能在明确的具有层次性和梯度性的任务要求和学法建议的指引下达成目标;同时又要引导学生在完成各个任务的过程中适时对照自己的阅读学习情况。
三、提出学习困惑
提出学习困惑是学生开展自主学习后的重要一环,是对自己学习的有效反思和总结。如,在Period 2 Reading这一课时自主学习后,笔者发现学生提出了许多有价值的学习困惑和建议,有的学生提出了自己在英语词汇和短语的积累上很薄弱,在英语语音读法不够到位;有的学生提到自己的英语阅读技巧较差,在guessing、skimmimg、scanning等方面能力不足,把握英文篇章和段落的主要意旨和关键句词的敏锐性差……这些都表明了学生真正融入了自主学习进程中去,获取了难得的心得体会。
四、应用建议
(一)要防止“习题化”倾向
“习题化”倾向是“学习任务单”设计活动中必须注意的问题。如果将“学习任务单”变成了“导练单”,失去了利用精简有效的典例训练来测试学生自主学习效果、激发学生的学习问题的积极作用。
(二)要始终关注的核心
“问题”是我们在阅读翻转教学前后必须始终关注的核心。科学设计“学习任务单”,目的在于通过引导学生有效利用“学习任务单”,由自主自觉的阅读活动中发现自己的学习困难或问题,并积极准备“带好问题进课堂”。
参考文献:
[关键词] 防震减灾 案例 应急管理 政策建议
我国是灾害多发国家,其中,地震在所有的灾害中造成的损失最大。中国位于世界两大地震带――环太平洋地震带与欧亚地震带之间,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海洋板块的挤压,地震断裂带十分发育。因此,我国的地震十分频繁。虽然我们无法阻止突发灾害的发生,但是有效的应急管理可以减少其对人民生命、财产造成的损失。
一、案例
我们以2008年日本岩手•宫城内陆地震和中国汶川地震为例看一下灾害受损情况。
1.日本岩手•宫城内陆地震介绍
东京时间2008年6月14日上午8时43分,日本东北地区发生里氏7.2级、最大震度达6强(日本标准)的内陆直下型地震。地震震中位于岩手县内陆南部,震源深度约为8公里。其中,岩手县奥州市和宫城县栗原市的震度达到6级强。余震发生420多次,摇摆强度与阪神大地震相当,是日本观测史上地震加速度最大的一次。地震共造成2.9万多户停电,3800户断水,75所学校设施受损,13人死亡,10人失踪。
2.中国汶川地震介绍
2008年5月12日14时28分,四川省发生了8.0级强烈地震,震中位于四川省汶川县映秀镇。此次地震直接严重受灾地区达10万平方公里。遇难人数和失踪人数总共已超过8万人,不可计价和间接损失不计其数,文物损失、档案损失和生态环境破坏等未入统计,建筑物和基础设施占总损失的七成,地质灾害发生1.2万多处,直接经济损失8451.4亿元。全国多个省市有明显震感,其中以川陕甘三省震情最为严重。汶川大地震是浅源地震,因此破坏性巨大。
这两次地震都使得城市中的基础设施及生命线遭到破坏,给人民的生活带来了极大的不便。尽管日本岩手、宫城内陆地震是直下型的,震级比中国小,但我国所遭受的损失是惨重的,究其原因固然有我们反思的地方。
二、目前存在的问题
在防震减灾方面,我国已经做出了明显的成绩,如在2008年汶川地震中,我国的救援工作得到了国际和国内的肯定,但是目前我国的防震减灾体制还不够完善,仍然存在着很多问题。
1.我国的法律体系不够健全
中国在防震减灾方面的法律、法规有《突发事件应对法》、《防震减灾法》、《破坏性地震应急条例》、《地震预报管理条例》、《地震安全性评价管理条例》、《地震监测管理条例》、《地质灾害防治条例》、《汶川地震灾后恢复重建条例》等,目前,国家突发公共事件总体应急预案和部门预案,以及大部分省市级应急预案的编制已基本完成。日本的灾害对策法律共53部,按照内容和性质分为灾害对策基本法、灾害预防和防灾规划相关法、灾害紧急对应相关法、灾后重建和复兴法以及灾害管理组织法五大类。因此,与日本相比,中国的条例多,法律少,灾害管理组织和规划体系还不够完善,有待进一步健全。
2.保险机制
(1)缺乏保险机制。我国基本上没有地震险,并且在其它大部分可能涉及的险种中,地震险也被排除在外。比如,在房屋险、财产险中,保险公司不赔偿由于地震带来的这两种财产的损失。只有寿险、个人意外伤害险可能对地震造成的损失进行赔付,但也要看保险公司的合同规定。我国的灾害损失远大于一些发达国家,但是在巨灾保险赔付数额及风险转移上还远不及发达国家。
(2)缺乏国家的支持。我国巨灾保险业务的经营模式是商业化模式,保险业总体规模较小,缺乏精确的巨灾风险评估技术,巨灾承保能力有限。由于以上特点决定了巨灾保险不是保险公司所能承担的,需要国家层面的支持与协调。
3.应急物资
(1)数量不足。地震发生后,一方面,由于灾区受灾可能非常严重,致使基础设施,生命线工程等可能遭到严重破坏,此时灾区需要大量救援与生活物资等。另一方面,由于震前国家没有做好充分准备,中央储备库中物资数量不足。因此,需要同时从全国各地调运物资,运输路程远,时间长,应急物资数量不足的问题表现得尤为突出。
(2)种类不足。目前,我国储备的应急物资主要是食品,其中水的供应仍然比较缺乏,医疗、防疫、救生器械也严重不足,不能满足救援的需要。并且由于灾后交通不便,有些手术需在野外进行,与之配套的野战手术车也严重紧缺。其它的一些生活必需品,如妇婴用品,衣物等也存在着不足。
总体来说,目前,国家储备物资调配仍然捉襟见肘,国家物资储备库也并未充分展现其战略意义,国家物资储备应对重大突发事件的能力仍然欠缺,进一步加强和完善国家物资储备的体系和能力建设迫在眉睫。
4.震前预报
目前,中国内地尚未建立规模性的城市和重大工程地震预警系统,仅在少数重大工程中建立了小规模的地震报警系统或地震人工紧急处置系统。其中,广东大亚湾核电站1994年建成地震预警与紧急处置系统。此后,秦山核电站、岭澳核电站也相继建成了类似的地震预警与紧急处置系统。2007年,冀宁输气管线也建立了地震监测与报警系统。而日本拥有全球首个紧急地震速报系统,与日本相比我国还相差很远。
5.应急指挥系统
目前,我国的应急指挥系统多分布于相应的行政系统,如地震应急指挥中心要由地震系统建立,水灾应急指挥中心主要由水利系统建立,这些并非属于政府的综合性应急指挥系统。所以,如何发挥各应急指挥中心的作用,使其成为综合性救灾指挥系统是值得研究的课题。尤其作为应急指挥中的情报体系,更应该统一化和标准化,使灾害发生时,各部门的灾害情报都能汇总到应急指挥中心,有效地进行救灾抢险的指挥和调度。
6.教育体制
日本为了增强国民的防灾意识,把每年的9月1日定为防灾训练日,建立了相关的培训制度和协作体制。地方政府免费提供防灾手册,学校开设防灾必修课,企业和家庭平时备有必要的救灾食品和手电筒等物品,防灾知识做到全民皆知。而我国只是初步建立了防震减灾管理体系,下发了关于加强学校减灾工作的若干意见、全国学校减灾应急预案等,缺乏具体、统一、标准的明文规定。相对于日本来说,中国的防震减灾教育还不够健全,没有普及。
7.避难场所
一方面,房地产开发商将大部分土地用来做楼盘开发,很少考虑公益性的设施,在居民点和附近设立的一些小公园和小广场,也只是用做休闲的,没有考虑特定时期避难空间对于居民的重要性。因此,造成了在地震来临时没有避难场所的局面。另一方面,在我国的幼儿园、各学校体育场、各类主题公园、大小广场、绿地等,虽有避难通道,但没有标示出避难场所的名称、面积、容纳的人员数、交通通达方向、收容居民的地理范围。因此,地震来临时会造成很大的盲目性。
三、政策建议
针对我国在防震减灾工作方面存在的不足,本文提出了如下建议:
1.制定防震减灾规划、计划
政府应组织相关部门根据国家地质状况,按地震易发性分门别类地制定防震减灾规划、计划。国务院防震减灾会议负责编制实施防震减灾基本计划:发生警戒宣告时关于国家防震减灾的基本方针,防震减灾强化、应急计划,综合防灾训练;指定行政、公共机关,防灾会议,特定的民间组织负责编制实施防震减灾强化计划:防震减灾应急对策,灾害发生时能够紧急利用的设施,大型防震减灾训练等;市街村的防灾会议负责编制实施:防震减灾应急计划,防震减灾应急对策,大型防震减灾训练。
发现异常现象时,应按下面顺序以各种计划为基础实施防震减灾应急对策:连续观测,气象局发现异常现象,观测信息,气象局向中央汇报地震预知情况,宣告警戒,实施防震减灾应急对策。要高度重视常态下防震减灾管理体制的建设,强化灾害应急机制的建设。
2.完善物资储备体制
借鉴日本的经验,按最小单位街村确定避难场所、储备救灾物资。救灾物资的储备也可以利用街村内的商店、药店等。物资的储备要由专人负责,既要保证一定的库存又要及时更新避免浪费。开展必要的防震演习和自救互救技能的培训,提高国民的防震减灾素质,在全国普及防震减灾教育。
3.完善法律体系
要建立建筑基本法,依法解决建筑中的各种问题。要严格审查建筑物的设计标准,严格执行抗震标准,施工现场要严格检查,提高各种建筑物的抗震性。对于一些老旧的建筑应加以翻新、加固、甚至进行重建。要建立灾害保险法,落实巨灾保险机制,使人民群众的财产通过投资的形式依法得到保障。建立灾害管理组织法,依法实行灾害救助工作。
4.应大力投资研究、建设紧急地震速报系统
健全预警网络及社会预警体系,将预防与应急有机地结合起来,使预警在预防与应急中起到良好的作用,从被动应付型向主动保障型转变,开创政府应急信息化建设,尽快提升我国的地震测报速报水平。
5.规划应急避难疏散路线和场所
在人员集中的公共场所,如影剧院、商场、图书馆、学校、车站等应设置宽敞的安全出口并标明疏散标志,避免混乱、拥挤、堵塞等事件。在选择地震应急避难场所时,面积要开阔,高大建筑、电线,地下管线要少。避难场所可以利用现有的公共设施如广场、绿地、公园、体育场等,且尽量使其均匀分布,以利于群众迅速到达。
四、结语
我国是自然灾害多发国家,因此要充分做好应对各种灾害的准备。虽然我国在防震减灾方面已经取得了一定的成果,但是防震减灾体制还不够完善,还需要进一步完善灾害应急体制。只要不断地吸取各国防震减灾的成功经验,并在实践中不断总结,防震减灾体制才能建设得更加完善。
参考文献:
[1]岩手•城内陆地震[EB/OL].
[2]赵亚辉.中国坚信:一切可以从头再来[EB/OL].
[3]杨华.日本防震减灾经验借鉴[J].首都经济贸易大学学报,2008,(4):19-26.
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[5]谢世清.我国巨灾保险制度的缺位及其原因[J].经济研究参考,2008,(60):18.
[6]刘宗熹,章竟.由汶川地震看应急物资的储备与管理[J].物流工程与管理,2008,11(30):52-55.
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[8]滕五晓.日美地震灾害紧急对应对中国灾害应急体制建立的启示[J].防灾减灾工程学报,2004,24(3):323-328.
[9]日本重大气候灾害的影响及其对策与技术措施研究[EB/OL].
【关键词】概念;设计;建筑结构;设计原则;措施建议;
随着社会经济的繁荣,城市建筑业的蓬勃发展,各类功能、造型的建筑在城市中已经遍地开花。在大量的建筑群涌现的情况下人们对建筑的功能、造型以及施工有了更高的要求。从而促使结构工程师对建筑工程结构设计的合理性、安全性也需要进一步的思考,这就需要结构设计工程师在建筑设计初期提出完善的设计概念,遵循设计基本原则,借鉴一些先进的技术,使房屋建筑结构设计更安全、可靠。
一、概念设计存在的重要性
概念设计是一个优先于建筑工程的初步设计,它所需要达到的目标就是在总体方案的设计阶段使建筑物的功能优越、造型美观、技术先进。结构概念设计的重要性主要体现在力学概念、材料性能、结构体系以及建造技术的娴熟运用,同时还要有审美的眼光、工程的意识和丰富的实践经验。要做好结构概念设计的重要条件就是透彻理解建筑意图、使用功能及相应的地区规划和自然环境,掌握结构受力的规律和真实情况,运用正确的概念指导工作,把握重点,突破对问题的狭隘经验所产生的障碍和束缚,才能避免在设计中发生原则性的错误。这就需要建筑结构工程师经过不断的学习和总结设计经验,在工作中勤于思考,及时了解学习设计成果和技术资料,深入实践了解施工现场,以探索结构的真实工作情况。从而做到建筑空间和形式与结构体系和材料、建造方法和效益之间的协调一致。
二、建筑结构设计的基本原则
1、刚柔并济的设计原则
结构的塑性变形可以消耗地震能量,具有延性的结构变形可以有效地抵抗地震,而结构的变形能力不足又是结构破坏和倒塌的重要原因。这就要求建筑结构的合理体系一定要遵循刚柔并济的原则。这是因为在设计中结构刚度太大,在地震力作用下结构吸收的地震作用也会增大,结构的变形协调能力就较差、结构的延性差从而导致结构的脆性破坏,这样就违背了抗震设防的基本原则。相反,如果结构刚度过小,虽然减少了地震作用效应,但结构变形的增大也同样会导致结构破坏使得建筑物无法正常使用。所以在结构选型及布置上我们要做到刚度、质量分布比较均匀,不出现平面布置不规则、严重的凹凸以及竖向构件刚度突变而导致的传力途径突变。这就有效地避免了由于忽视以上问题而导致结构的薄弱部位将产生过大的应力集中或过大的变形,容易导致结构过早地倒塌。因此结构构建的合理布置的,有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌,使地震作用能在各子结构之间重分布,增加结构的赘余度数量,发挥整个结构耗散地震能量的作用。而并非结构梁、柱及抗震墙越多就越好,钢筋配越足就越结实。
2、多道设防的设计原则
多道设防就是在同一工程中,通过控制各次要部件和主体结构在地震中破坏的顺序来达到抗震防御目标的一种抗震概念设计原则。一个良好的抗震结构体系应该由若干个延性较好的结构构件连接起来协同工作。例如框架-抗震墙结构是由延性较好的框架和剪力墙两个抵抗体系组成;剪力墙结构是由若干个单肢、双肢甚至多肢墙系组成。抗震结构体系应有最大可能数量的赘余度,并且有意识的建立起一系列分布的屈服区,使结构能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破坏也易于修复。在实际的地震中,能造成建筑物破坏的强震持续时间少则几秒,多则几十秒甚至更长时间。在这样长的时间内,多次的地震脉冲对建筑屋产生多次往复式冲击,如果建筑物只有一道抗震设防线,该设防一旦破坏,接踵而来的地震波就会促使整个建筑的垮塌。特别是建筑屋的自振周期与地震波周期相近时会使建筑物发生共振,从而加速其倒塌进程。而建筑物采用了多道抗侧力体系时就不至于在强地震力作用下这些构件全部破坏从而使建筑物免于倒塌。在我国08年发生的汶川大地震中,各种建筑的破坏形态更为有力地证明了这一点。所以建筑结构工程师一定要在设计的初期就对房屋建筑的整体概念上加入多层设防的设计理念,以确保结构安全可靠,保证人民生命财产。
3、强柱弱梁,强剪弱弯,强节点弱构件的设计原则
“强柱弱梁”就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全---可能会整体倒塌,后果严重,因此要保证柱子更“相对”安全。强柱弱梁是保证框架结构的延性,如果塑性铰过早出现在柱中,对结构破坏是很大的,所以设计成强柱弱梁,让塑性铰首先出现在框梁中,这样结构就具有了较好的变形的能力,延性变强。
“强剪弱弯”是指构件的抗剪能力应好于抗弯能力。“弯曲破坏”是延性破坏,是有预兆的,如开裂或挠度较大等;而“剪切破坏”是一种脆性破坏,没有预兆的,瞬时发生,没有防范,所以我们要避免结构构件发生剪切破坏,保证弯曲破坏之前不发生剪切破坏,充分发挥塑性铰的能力。
“强节点弱构件”是指节点的承载力应高于连接构件,因为节点不但承担了构件之间的连接而且是构件传力的重要环节,因此节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效。对于节点重要性的认识,在各个规范及标准图集中都有明确的要求和深刻的体现,我们在应用时须认真体会。
仔细分析以上三点设计原则,它们共同的特点就在于保证结构的具有良好的延性,方能减少地震作用所带来的破坏。
4、以人为本的设计原则
无论是哪种建筑物都是为了满足于人们的精神和物质需求,服务于人类。近年来经济的发展使得人们对居住环境要求也越来越高。人们的居住、生活都愈想回归自然,享受到健康的自然环境,所以现在越来越多的建筑设计时就提出了生态环保型设计概念,主要原因是生态环保是可持续性发展。利用建筑周边的自然条件结合先进的环保设施共同筑建环保居住环境,充分展现人与自然的和谐。
三、房屋建筑结构概念设计的措施建议
1、在建筑方案前期做好宏观掌控
要将一个优秀的建筑作品去实现就需要结构设计者在建筑方案前期做好结构选型,比较不同结构形式的优越性,权衡其利弊确定合理的结构形式(主要包括楼屋盖形式,承重结构形式以及基础结构形式);选用新型建筑材料提高结构强度,减轻结构自重从而使建筑安全耐用、功能优越、造型美观、合理经济;考虑关键部位的构造措施以及合理的建议先进的施工技术。
2、在编制设计文件阶段做好技术把关,控制各个设计环节
设计文件的编制阶段是概念设计深度的集中体现。所以在编制设计文件时应严格遵循规范的要求,深刻理解规范的编制意图而不拘泥于规范条文,灵活应用。并且多学习已有建筑的设计思想,广集思路,多了解实际施工状况使的设计者的意图更好地被体现,以做到理论与实践的完美结合。选择合适的计算软件及合理的力学计算模型,以确保模型的真实性及计算结果的正确性。正确地借助现代化科技成果及科研结果来做好结构设计,而不依赖于计算软件;正确地判断计算结果,做好构造要求及各个部位构件及节点的设计,满足结构安全性能以及建筑使用功能要求。
四、总结
随着各种建筑物的功能需求的不断提高,这就需要建筑结构设计工程师不断巩固理论基础,更新思想,以及创新性的设计概念。房屋建筑结构设计是实现、美化建筑思想的重要环节,它会影响到建筑物的安全性、可靠性。所以只有合理的建筑结构形式以及正确的计算方法,依靠材料和结构的发展,才能容文化于建筑之中,促使建筑的繁荣。
参考文献:
[1]《建筑结构概念设计及案例》 罗福午著,清华大学出版社,2003-12
[2]《高层建筑结构概念设计》 郁 彦著,中国铁道出版社,1999-07
关键词:重型钢结构结构选型
中图分类号:TU391文献标识码: A 文章编号:
前言
常见的重型工业钢结构厂房的结构形式是多种多样的, 任何形式的厂房钢结构只有按照正确的施工方法进行施工, 才能保证钢结构厂房安装精度。由于钢结构能更好地实现大跨度、大柱距、大吊车的结构布局,所以能满足多样化的工艺平面布局要求,加上钢结构厂房可采用轻质围护结构,故而此类结构受到了更多用户的青睐,被更广泛地推广到各行各业。
本文主要就典型重型厂房进行设计的例证,总结此类项目的基本设计要则,以更好地缩短设计周期,降低设计人为成本,在结构方案上合理化控制工程造价,实现工业项目的人性化设计。设计时应以满足平面工艺布局、建筑物使用功能、室内外综合公用管道空间布设为前提,根据各地不同的自然条件,如风雪荷载、抗震设防等进行方案对比分析。
1、结构平面布局选型方面:
经济合理的结构布局往往以合理的结构单元划分为前提。结构单元的划分基本考虑因素有如下几项:工艺布局、吊车设置、建筑物平面投影尺寸等。
(1)结构单元平面尺寸基本要求:在满足生产工艺布局、人流入口、货流入口、参观通道等要求前提下,重型钢结构厂房结构单元经济控制尺寸基本为长度方向总尺寸不超过220 米,跨度方向不超过150m。
(2)能归并为一个结构单元的吊车使用要求:尽量使轨高差异不大,檐口高度或刚架端部下沿高度在12m 以上的合并为一个单元进行计算。因为, 鉴于轻钢规程(CECS 102:2002) 的使用范围,没有必要将轻重吊车合并为一个单元进行计算。如果主跨为大吨位吊车,附跨为轻型吊车,设计时应尽量合理分配结构单元。在保证主跨横向刚度足够抵抗侧向风荷载、地震力的前提下,公共轴处建议设双柱,总结原因主要有两个:(1)设双柱能合理利用轻钢规程与钢结构规范的相关控制指标,根据地震力是否是控制指标,合理选择钢柱钢梁的腹板及翼缘的宽厚比及高厚比限值,不再是附跨技术指标从属主跨,将各项设计指标均从严控制,会造成不必要的浪费。(2)主附跨公共轴处一般均为高大型防火隔墙,此类墙体贴砌在主跨钢柱外侧,若不脱缝,则双柱合一,这样为保证公共柱两侧的吊车安全运行距离,则必然会增大厂房横向尺寸,公共柱往往成为三阶柱,柱截面三段变化,柱截面加工焊接量较大。另外,此处公共隔墙也会出现三段式设计,其竖向呈"Z" 字型,墙体构造及安装困难,重型吊车的制动系统、辅助系统安装也会非常困难。
(3)投影尺寸以矩形或方形为主的可化为一个结构单元。若出现长向端部局部收进,则须注意收进尺寸不宜过大,按抗震规范平面布置尽量规则的指导原则,虽然厂房的地震力不一定是主控因素,但符合抗震概念的指导精神要求,也会消除掉后期许多不良隐患。若非收进不可,则应考虑采取在平面凹角处增加补强措施,通过补强措施增强厂房的整体性。
2、重型吊车钢柱选型:
考虑到取材便利、用钢量经济指标等因素,对于吊车吨位超过50 吨的厂房,若采用实腹柱,则为截面高度大于700、翼缘板厚度在18mm以上的钢排架,建议设计人考虑格构柱的设计方案,在综合分析实腹柱与格构柱的用钢量、加工便利、防锈漆防火涂料附着力等方面后,再予以定案,确保设计不返工。
3、普钢厂房屋面变形控制指标:
从计算假定看,普钢排架厂房一般假定屋面刚度无穷大,挠度太大不行。从厂房变形要求看,规范对吊车轨顶处的水平位移有较严格的规定,如果屋面梁刚度太小,钢柱则成了悬臂柱,位移不能满足,用钢量则转移到柱子上了,即柱子截面要很大。
一些老前辈偏向于用桁架屋面梁(屋架与柱子铰接,这其实也是以前没有计算机,为了方便采用手算而采用的一种结构形式),因为当时采用大型屋面板,荷载较大,容易出现漏水问题,而桁架屋面梁的刚度大,结构安全度高。桁架梁在国内的使用时间比较长了,积累的经验也比较多,技术已经比较成熟,以致沿用至今。实际上,现在普通厂房中使用实腹式梁(梁柱刚接,刚度也不小;采用轻型彩钢板屋面,其对屋面梁变形要求不严,不会产生漏水等问题),从结构体系来说是没有问题的,已通过实践的检验。
所以建议:
(1)大吨位吊车轻型屋面的钢结构厂房,屋面钢梁的挠度问题,也超出了《门钢规程》的范围,如果钢梁挠度控制得太严格的话,会出现浪费的问题,现在许多工程已经将钢梁挠度指标放宽了,可以参考《门钢规程》,但支撑系统最好采用普钢设计,不能采用圆钢。
(2)对于采用轻型屋面的大吨位吊车轻型屋面的钢结构厂房,钢梁挠度可以取L/250。对于采用大型屋面板的大吨位吊车轻型屋面的钢结构厂房,钢梁挠度仍取L/400。对于采用轻型屋面的但钢梁上带有悬挂吊车的大吨位吊车轻型屋面的钢结构厂房,钢梁挠度取L/400。
4、排架柱顶位移设计指标:
结合钢结构设计规范,对排架柱顶水平位移(挠度)限值进行灵活取值,以根本措施来确保重型吊车运行稳定,减小吊车卡轨力对主体的不利影响。
5、肩梁设计要点:
阶形柱肩梁处用转换桁架的概念进行验证与实施。通过肩梁的合理设计与应用,将柱屋盖肢内力竖向传递并合理分配给下柱的屋盖肢和吊车肢。
6、柱脚形式选取:
由于重型吊车的吊车荷载较大,柱脚弯矩太大,常规的平接式柱脚不能满足受力需要,故建议重型钢柱的柱脚以插入式为主,插入深度的计算既要满足截面本身的高宽比例要求,尚应满足抗震要求的截面塑性要求。
如:双肢柱截面尺寸为:全截面高度hc=2375mm,全截面短边尺寸bc=700mm。
(1)构造计算时:杯口插入长度H1 应为1.5xbc 和0.5xhc 的最大值,即最少插入深度
应为1188mm。
(2)抗震计算时:H1 应为2xbc=1400mm 和squa(6M/bf.fc)的最大值,其中bf为吊车肢翼缘宽度,fc 为混凝土抗压强度。上述两项的最大值才符合柱脚的插入深度要求。
7、抗风系统的设计:
高大厂房往往轨高在15m 以上,山墙整体刚度较弱,单纯设抗风柱已不能满足抵抗风荷载的要求和跨向整体刚度的要求,于是,在设计时建议综合考虑上层吊车轨高和抗风柱的竖向布置,以抗风柱为抗风系统的竖向支撑点,在上层吊车梁顶部沿山墙方向设置抗风桁架,此大跨度桁架水平放置。
8、关于设备基础的设计:
关键词:拱桥;抗震;性能分析
中图分类号:U448 文献标识码:A
1 概述
拱结构是一种常见的建筑结构类型,具有历史悠久,造型优美细腻、抗压能力强等特点,因而被广泛运用于桥梁、隧道以及房屋建筑中,其中拱桥就是拱结构应用的典范之一。拱桥在桥梁的发展史上占有重要的地位,迄今已有三千多年的历史。拱桥的承载能力强,其跨越性能强于梁式桥。由于拱桥大部分分布在西南地区,在西南地区几乎很少有地震的发生,因为其有岩石基础,即使是发生地震,也不会对结构有太大的损害,对整个结构的固有周期影响的非常小,所以,对拱桥抗震的研究仅仅停留在一些弹性范围内。然而,在1995年的日本神户地震发生后,设计者开始逐渐的认识到了只在弹性范围内研究结构的抗震性能是远远不够的。针对震后灾害,并结合延性设计理念,日本桥梁规范进行了修改,提出了两水准的设计要求,分别是水准一(在多遇地震的情况下)及水准二(在罕遇地震的情况下)。
2 建立模型以及特征值分析
该拱桥主要由桥面板、钢纵梁、桥墩及拱肋组成。桥的总长是173m,拱长是114m,拱矢高是16.87m,拱桥的矢跨比为1:6.76。其中桥面板是钢筋混凝土结构,截面形式是矩形截面,它的宽度是8.2m,而其厚度为0.22m。钢纵梁的截面形式是工字形梁。桥墩采取的是箱形截面。拱肋是由箱型截面、横隔板、横向支撑以及对角支撑组成。
本文采用Abaqus有限元软件进行分析,分别对顺桥方向及横敲方向输入地震波,该地震波是1995年日本神户地震时所记录的地震波。对一个结构进行动力时程分析,首先第一步要算出它的固有周期,也就是相当于结构的特征值分析,找出质量参与系数在90%以上的所有振动模态,在本结构中取出前20个振动模态的计算结果如表1。从表中可以看出在顺桥方向起主要作用的模态是模态1、5、12,而横桥方向起主要作用的是模态2.
3 结论
通过对时程分析方法的结果作依据,分别对钢拱桥的顺桥方向以及横桥方向的激励,来验证Push-over分析方法的有效性及准确性,总结了以下的结论和建议:与顺桥方向相比,钢拱桥在横桥方向更容易破坏,且破坏的位置一般在拱脚处。
参考文献
关键词:地建筑结构, 抗震设计.抗震分析,概念设计
Abstract: by people for the mountain building structure of the existing security hidden danger to alert and attention, this article through the mountain building structure types of definition. Typical mountain building structure analysis of the earthquake damage of tall the existing design mistakenly classify horse and comb, and find out the mountain building structure existing in the aseismic design of special problems are pointed out, the mountain building structure the particularity of the seismic design of enough attention, theoretical study lags behind in engineering application, the proposal is in complete accumulate some research fruit should develop in a building structure after the code for seismic design of she.
Keywords: to building structure, seismic design. Seismic analysis, concept design
中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A文章编号:
1 引言
虽然国内外不乏山地城市,但铁乏对山地建筑结构抗震设计特殊问题的认识及相关震害的调查和分析,有针对性的研究还较为少见。目前基本投有开展山地建筑结构设计特殊问题方面的系统研究,缺乏对山地建筑结构设计有指导意义的研究成果,更谈不上相关的设计规程或规范,理论研究明显滞后于工程实践的需要。设计人员只能按一般结构和根据设计经验进行设计.当遇到山地建筑结构特殊问题时经常无所适从,可能存在安全隐患。但不幸的是山地建筑结构的特殊性和由此带来的问题还投引起足够的重视。因此,迫切需要根据山地建筑结构的特点,归纳、梳理和总结其特殊阿题,并开展研究和提出对策及解决办法[1,2]。下面将对山地建筑结构的类型界定、建筑震害、设计误区、特殊问题等分别进行归纳和梳理。
2 山地建筑结构类型及设计误区分析
山地建筑结构是指山地建筑特有的结构形式。根据山地建筑特点,我们将山地建筑结构归纳为悬挑、吊脚、掉层、错层、连鏖、附崖等,或由这些形式组台而成。
由于目前现行规范对山地建筑结构没有给出明确的设计方法和指导措施,导致在设计中常常存在一些设计误区。下面通过5.12汶川地震中.典型山地建筑结构房屋的震害,来说明山地建筑结构设计存在的误区及需要注意的问题。
1)山地建筑结构架空层易形成柔弱底层,对于不等高柱架空,容易形成短柱,建议从概念设计上考虑和采取必要的抗震构造措施,尽量避免短柱和上刚下柔。
2)山地建筑架空层常会为了设计和施工方便,直接把桩基础伸出地面当柱使用,由于其抗弯和抗剪都较弱,容易在出地面桩身发生破坏,建议设计时勿用桩代替柱。
3)错层式山地建筑结构房屋在锩层部位楼梯柱(短柱)及梯段板麓害尤其严重,建议采取必要的抗震构造措施,设计时进行必要的抗震验算。
4)对于无法避免在陡坎附近建山地建筑,建议在设计时考虑局部场地的影响及陡坎边坡稳定问题。
5)由于山地建筑结构竖向刚度不规则,扭转效应明显,建议设计时底部加强。
6)从上述山地建筑结构震害可以看出,山地建筑结构抗震设计方法及山地建筑结构地震动输入问题有待进一步研究。
3 山地建筑结构的设计特殊问题
3.1 概念设计
建筑结构的抗震设计分为概念设计、抗震计算和抗震构造措施三个层次。概念设计是对结构整体抗震性能的总体把握,通常采用结构总高度限定、结构高宽比限定、结构的扭转控制等指标来体现。由于山地建筑结构接地方式的复杂性,则将这些指标的应用存在两个问题:一是指标的适用性;二是指标如何计算。概念设计中的指标是综合结构受力性能、经济性等在大量的工程实践和经验的基础上提出的,但没有考虑到山地建筑的特殊性,因此其在山地建筑结构中的合理性有待验证。现行规范对结构的总高度、结构高宽比、结构扭转控制等指标都规定了计算方法,但山地建筑结构中如何确定则有待分析,如吊脚、掉层、错层、连崖、附崖等结构的高度起算点如何定,取最高接地点还是最低接地点;这些结构的高宽比如何计算,也就是高宽比中高度和宽度如何取值等问题。
山地建筑结构概念设计体现可以有两种思路,一是根据概念设计的目的和山地建筑结构特点提出新的控制指标;二是以现有的概念设计指标为依据,考虑山地建筑结构特点加以修正。这两种思路均应以大量的算例分析为依据,但相对而言,第二种思路更具有操作性。
3.2 分析方法与地震作用
分析方法是指采用什么方法进行山地建筑结构的抗震分析。现行的抗震分析方法是基于基础固端且各固端输入相同进行的地震分析,分析方法主要为反应谱法和时程方法。但悬挑、吊脚、掉层、错层、连崖、附崖等形式的山地建筑结构由于接地方式的复杂性,地基相连点间有高差,受局部地形影响明显。现行的结构抗震分析方法在山地建筑结构的抗震分析的适用性有待研究。考虑地基-结构相互作用的精细抗震分析模裂是进行山地建筑结构抗震分析的理想模型,但由于地基影响范围、计算量等影响,难以在结构设计中采用,但可以作为山地建筑结构抗震分析方法研究的基础和依据。在现行的结构抗震分析方法基础上的修正方法不失为一种好的方法,但必须以大量的研究为前提。
地震作用计算是以抗震分析方法相对应的,不同的地抗震分析方法采取的地震作用计算方法不相同。当山地建筑结构仍采用反应谱法分析时,由于局部地形对地震动谱特性的影响,则地震作用计算还有待调整。
3.3 结构抗震分析与计算
山地建筑结构分为悬挑、吊脚、掉层、错层、连崖、附崖等形式,应对这些结构的抗震性能加以分析,包括其受力特点、变形特点、薄弱部位等。在此基础上提出不同结构的适应条件和相应的构造措施。
另外,山地建筑结构会出现一些特殊部位,如山地建筑的吊脚架空结构、地下室、山地建筑转换层、掉层位置等,应对这些特殊部位加以分析。
山地建筑由于地形环境的影响容易形成一侧嵌入、两侧嵌入或三侧嵌入的地下室,这种地下室在地震作用下的性能特点和抗震性能有待研究。如掉层形式的山地建筑结构,基础出现在不同高度,目前没有相应的抗倾覆验算方法,有必要在分析的基础上提出合适的山地建筑抗倾覆验算方法。
3.4抗震构造措施
抗震构造措施是结构抗震性能的重要保障。山地建筑结构除了一般建筑结构的抗震构造措施外还有特殊部位的抗震构造措施,主要涉及吊脚、掉层、错层等结构接地部分的抗震构造措施;吊脚和掉层结构最高接地点处平台的抗震构造措施:错层部位竖向构造的抗震构造措施;连崖结构的连崖构件的抗震构造措施;以及附崖结构的附崖构件的抗震构造措施等。
对吊脚、掉层、错层结构的接地构件是重要的受力构件,也是结构的薄弱位置之一,其受力复杂,应在该类结构抗震分析基础上,分析其抗震特性,提出合理的抗震构造措施以保证结构的抗震性能。吊脚和掉层结构最高接地点处平台类似是结构的转换层,是将上部结构的荷载合理地传至下部结构的关键部位,除从抗震计算进行合理的抗震设计外,还应给出合理的抗震构造措施使该部位具有足够的抗震性能。
错层结构错层处竖向构造受力复杂,往往形成短柱或受力复杂的剪力墙,是结构的关键构件之一,应给出合理的抗震构造措施满足该构件的抗震性能。
连崖结构的连崖构件和附崖结构的附崖构件的可靠性是这两类结构抗震性能的重要保障,因此应提出相应的构造措施保证其地震作用下的安全性。
4 结语
随着城市化的发展山地建筑越来越多。与一般的建筑结构相比,山地建筑结构具有若干特殊的抗震设计问题,但目前山地建筑结构的抗震问题没有得到足够的重视,应该对山地建筑结构的特殊问题应引起重视,在积累了一定研究成果的条件下应编制有关山地建筑结构的抗震设计规程。
参考文献:
【关键词】混凝土房屋;抗震设计
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。
1 搞震设计关键点位
地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。
1.1 结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层
钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性,使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中,13层蒸吸塔框架,由于该结构楼层屈服强度分布不均匀,造成第6层和第11层的弹塑性变形集中,导致该结构6层以上全部倒塌。
1.2 柱端与节点的破坏较为突出
框架结构的构件震害一般是梁轻柱重,柱顶重于柱底,尤其是角杜和边柱易发生破坏。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外,一般柱是柱端的弯曲破坏,轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥,主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时,节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶剪切破坏严重,破坏部位还可能转移至窗洞上下处,甚至出现短柱的剪切破坏。
1.3 砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大而变形能力差,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度和8度以上地震作用下,填充墙的裂缝明显加重,甚至部分倒塌,震害规律一般是上轻下重,空心砌体墙重于实心砌体墙,砌块墙重于砖墙。
2 抗震结构设计
较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。
2.1 抗震计算中的延性保证
从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。规范通过构件承载力调整办法在一定程度上可以体现上述的强弱要求,且考虑了设计者的使用方便,采用地震组合内力的抗震承载力验算表达式,只是要对地震组合内力的设计值按有关公式进行相应的调整。
综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。
2.2 构造措施上的延性保证
四川大地震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。
在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响,要使柱中完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下:
2.2.1 限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。
2.2.2 限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。规范对约束区纵筋的最小直径、最大间距、塑性铰区域的最小长度等做出了详细的规定,并对箍筋肢距及箍筋形式提出了相应要求。
随着工程应用中箍筋强度和混凝土强度不断提高,对塑性铰区域内箍筋布置的要求是抗震构造措施的一个重要方面,这一情况将导致高强度混凝土中约束箍筋配筋率的减少而降低结构的设计可靠度,建议以配筋特征值代替原体积配筋率,同时鉴于约束配筋对柱端塑性铰区的良好约束作用,建议适当增大配筋量。
2.2.3 限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要,为此规范对材料也提出了相应的限制,如保证钢筋强屈比、延伸率及混凝土强度等级等,同时对施工过程中可能出现的钢筋代换也提出了相应的限制。
3 结语
钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一,历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重,其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中,由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议,抗震设计方法值得深入研究。
参考文献