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摘 要:近年来,随着国内外地震自然灾害的频发,我国建筑结构的设计与建造正面临着高难度的挑战。因此,有效提高建筑结构抗地震倒塌能力,延长建筑物的寿命和稳固性,使其发挥最佳的抗震效果,以保证人们日常生产生活安全,对促进社会和谐稳定发展,推动经济增长具有重要的作用。本文从如何提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计方法入手分析,总结归纳了优化措施,旨在为我国建筑结构的创新发展提供新思路。
关键词:建筑结构;抗震能力;措施与方法
引言
地震自然灾害具有突发性和不可预见性的特点,其破坏范围广、程度大是人类面臨的重大自然灾难,对人们的生产生活有着严重的影响。在建筑早期设计时,由于建筑物抗地震倒塌能力设计水平和建造质量不高,地震来袭时,房屋建筑出现了不同程度的破坏甚至倒塌,造成大量人员伤亡和财产损失。随着国内外地震灾害的频发,如何增加房屋的抗震抗倒塌能力,减少人员伤亡和财产损失,建筑结构的抗地震倒塌能力设计将面临更大的挑战。
我们知道地震能量主要通过横波、纵波和混合波三种形式传播,横波和混合波的破坏性较大,纵波的破坏性较小。混合波凭借对建筑物的强大冲击力,造成建筑物的震荡,倘若建筑物抗地震倒塌能力不够,那么势必会造成建筑物的损毁,甚至倒塌。因此,在建筑结构设计过程中,如何以科学的设计方法和设计理念,对建筑的抗震性能进行有效提升,已经成为现代建筑结构设计的重要内容。在建筑结构设计中,设计人员应围绕抗地震倒塌能力采用科学、有效的设计方法和设计思路,最大程度提高建筑结构的塑性变形能力和抗震能力,减缓或吸收地震能。具体提高建筑结构抗地震倒塌能力,笔者认为仍应从材料选用、结构设计、施工质量几个方面综合控制,方能起到实效。
一、建筑原材料的选择
在建筑物建设过程中,必须选择质量较好的原材料,建筑物材料具有很好的塑性变形能力、耗能能力,从而提高建筑结构抗地震倒塌能力。这里的材料选择、材料质量控制主要针对材料的塑性变形能力。如《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.9.2条强制规定:抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件,其纵向钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不应小于1.25,钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值之比不应大于1.3且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于0.09。此规定即是保证当构件出现塑性铰后,塑性铰处有足够的转动能力和耗能能力,从材料控制角度最大限度的减少地震对建筑的损坏程度。也就是说,质量优异的原材料在很大程度上影响着建筑结构的抗震性能。因此大到结构主体钢筋、混凝土材料的选取小到填充墙用料的选取,都应选用抗震性能好的材料,以保证抗震能力,延长建筑结构的使用寿命。
二、建筑结构抗地震倒塌能力设计
就目前我国建筑结构抗地震倒塌能力设计水平来看,我国建筑设计企业对抗震抗倒塌设计的认识还存在明显不足,建筑大小、类型等不同,则所受到的地震侵害不同,抗震抗倒塌方法控制也应不同,即在抗地震倒塌能力设计中应根据建筑物的实际情况来具体分析、具体设计,然而部分建筑结构设计人员在设计中并没有过多地考虑这些问题,仅从建筑结构整体概念设计和一般抗震构造措施设计、控制房屋的抗震能力,并没有对其抗倒塌承载力进行不同计算、不同控制,这样一来地震自然灾害发生之时就无法估测不同建筑的受损程度,无法采取行之有效的防御措施。从而造成建筑结构抗地震倒塌能力如何,具体设计控制房屋安全性能的设计人员也不很清楚。故此《建筑抗震设计规范》GB50011-2010新增3.10建筑抗震性能化设计一章,明确引导广大结构设计人员通过各种方法,分析各种不利因素如地震、撞击,爆炸等对房屋造成的局部破坏情况,及其对房屋造成的内力重分布、传力路线的改变进行分析,采取相应的结构措施,使结构破坏限制在设计允许范围内,避免连锁破坏的发生,从而提高结构系统的抗倒塌能力。
正向我们常规设计超限审查,首先审查是否高度超限一样,提高建筑物抗倒塌能力,首先同样要控制建筑总高度,建筑高度越高其抗倒塌能力越差。在建筑结构抗地震倒塌能力设计中,对建筑物的高度有一定的要求,并且其设计方式受建筑物高度的束缚,设计方法、设计手段亦不同,建造成本也很高。但是一些建设单位并未意识到这一点,一味地建造高层建筑,只为了缩小土地的使用,降低土地使用成本,然而却不知,这一行为会大大降低建筑物的抗地震能力,当地震等自然灾害发生时,给建筑物造成一定的威胁。因此从提高结构抗倒塌能力讲,建筑物建造高度不宜太高。
建筑物总高度确定后,结构设计的另一个重要环节就是概念设计,在进行建筑结构设计时,除常规选用平面对称、体系刚度和承载能力连续变化、质量变化均匀的建筑结构设计方案外,对建筑结构抗倒塌能力也要作为一个重要指标进行考虑,在进行建筑结构设计时,将建筑结构的抗地震倒塌能力作为一个重要的出发点,提高设计人员的抗震意识,进一步增强结构的整体性、冗余度和延性。在计算环节,正确确定计算简图、计算模型、计算软件及计算模块,计算建筑结构抗倒塌承载力,能够更好地对建筑结构抗地震倒塌能力进行设计,使其更加坚固,提高建筑结构抗地震倒塌的能力。
采用新技术隔震减震法进行结构设计,以提高建筑结构抗地震倒塌的能力。采用传统的减震技术增加建筑结构本身对地震的延性耗散来降低地震力,从而提高建筑物的抗地震倒塌的能力。如1972年建成的110层纽约世贸大厦共安装了1万个粘弹性耗能装置;西雅图76层哥伦比亚大厦安装了260个粘弹性耗能装置;1988年北京饭店和北京火车站在抗震加固中,分别采用了法国和美国生产的粘弹性耗能装置,减少建筑结构受地震的影响,均取得了良好的效果。
采用隔震技术提高建筑结构抗地震倒塌的能力。如1994年1月17日,美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震,震级M=6.7,直下型地震,死亡56人,伤7300人,损失很大。震中附近有两座医院,一座为隔震结构,另一座为抗震结构。中南加州大学医院(The University of Southern California Teaching Hospital)是橡胶支座隔震系统,这栋八层医院基础加速度为 0.49g,而顶层加速度只有0.21g, 加速度折减系数为1.8。中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中,6-8英尺高的花瓶等没有一个掉下来,建筑物内的各种机器等均未损坏,医院功能得到维持,成为防灾中心,起到十分重要的作用。而抗震结构橄榄景医院(The Olive View Hospital)的底层加速度为 0.82g,而顶层加速度为2.31g, 加速度放大系数为2.8,由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。在此次地震中,该建筑物剪力墙产生剪切裂缝,设备机器、医疗机械及家具等翻倒,病历等资料掉下、散乱。而且水管破裂,各层浸水,建筑物不能使用,完全丧失了医院的功能。橄榄景医院在1971年圣费尔南多地震中受到较大损害,10年后重建,并增加了抗震强度。隔震技术建造的建筑物抗震抗倒塌能力是普通建筑无法达到的。
三、建筑施工质量的把控
建筑物的建设质量在某种程度上直接影响建筑结构的抗倒塌能力,是影响建筑物抗倒塌能力重要的直接影响因素。但是有的施工企业为了缩短工期,提高经济效益,往往存在偷工减料,忽略对施工质量控制,这就对建筑结构抗地震倒塌能力造成了严重威胁。所以,在建筑施工过程中,我们应以建筑结构的质量为前提,最大限度的提高建筑物的抗震能力。
在建筑施工方面,应加强对其建筑施工水平和能力的控制,建筑施工队伍的施工水平和质量对建筑结构的抗震能力有很大影响。因此,在实际的施工过程中,应该要加强对施工队伍的质量控制,把好人、财、物质量关。建筑施工单位应严格按照相应的技术标准和法律法规进行施工,严格执行具体的建筑结构设计标准,提高建筑结构的抗震能力。此外还要加强对结构系统的整体性研究,重视对建筑结构系统的整体性、稳定性方面的研究,通过科学合理的施工方案、施工技术措施控制,增强房屋结构的整体性能,提高房屋抗震抗倒塌能力。
结束语:
综上所述,建筑结构的抗地震倒塌能力与多种因素息息相关,我们应综合、系统考虑各方面的影响要素,根据建筑物的现场施工环境和条件,优化结构设计方法,切实提高建筑物的抗震能力,以保证人们的财产生命安全。
参考文献
[1] 陈晓红.建筑结构抗震措施研究[J].建材与装饰.2016(04).
[2] 苏幼坡,张玉敏,王绍杰,徐建新.从汶川地震看提高建筑结构抗倒塌能力的必要性和可行性[J].土木工程学报.2009(05).
[3] 傅学怡,黄俊海.结构抗连续倒塌设计分析方法探讨[J].建筑结构学报. 2009(S1).
关键词:建筑结构;抗震能力;措施与方法
引言
地震自然灾害具有突发性和不可预见性的特点,其破坏范围广、程度大是人类面臨的重大自然灾难,对人们的生产生活有着严重的影响。在建筑早期设计时,由于建筑物抗地震倒塌能力设计水平和建造质量不高,地震来袭时,房屋建筑出现了不同程度的破坏甚至倒塌,造成大量人员伤亡和财产损失。随着国内外地震灾害的频发,如何增加房屋的抗震抗倒塌能力,减少人员伤亡和财产损失,建筑结构的抗地震倒塌能力设计将面临更大的挑战。
我们知道地震能量主要通过横波、纵波和混合波三种形式传播,横波和混合波的破坏性较大,纵波的破坏性较小。混合波凭借对建筑物的强大冲击力,造成建筑物的震荡,倘若建筑物抗地震倒塌能力不够,那么势必会造成建筑物的损毁,甚至倒塌。因此,在建筑结构设计过程中,如何以科学的设计方法和设计理念,对建筑的抗震性能进行有效提升,已经成为现代建筑结构设计的重要内容。在建筑结构设计中,设计人员应围绕抗地震倒塌能力采用科学、有效的设计方法和设计思路,最大程度提高建筑结构的塑性变形能力和抗震能力,减缓或吸收地震能。具体提高建筑结构抗地震倒塌能力,笔者认为仍应从材料选用、结构设计、施工质量几个方面综合控制,方能起到实效。
一、建筑原材料的选择
在建筑物建设过程中,必须选择质量较好的原材料,建筑物材料具有很好的塑性变形能力、耗能能力,从而提高建筑结构抗地震倒塌能力。这里的材料选择、材料质量控制主要针对材料的塑性变形能力。如《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.9.2条强制规定:抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件,其纵向钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不应小于1.25,钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值之比不应大于1.3且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于0.09。此规定即是保证当构件出现塑性铰后,塑性铰处有足够的转动能力和耗能能力,从材料控制角度最大限度的减少地震对建筑的损坏程度。也就是说,质量优异的原材料在很大程度上影响着建筑结构的抗震性能。因此大到结构主体钢筋、混凝土材料的选取小到填充墙用料的选取,都应选用抗震性能好的材料,以保证抗震能力,延长建筑结构的使用寿命。
二、建筑结构抗地震倒塌能力设计
就目前我国建筑结构抗地震倒塌能力设计水平来看,我国建筑设计企业对抗震抗倒塌设计的认识还存在明显不足,建筑大小、类型等不同,则所受到的地震侵害不同,抗震抗倒塌方法控制也应不同,即在抗地震倒塌能力设计中应根据建筑物的实际情况来具体分析、具体设计,然而部分建筑结构设计人员在设计中并没有过多地考虑这些问题,仅从建筑结构整体概念设计和一般抗震构造措施设计、控制房屋的抗震能力,并没有对其抗倒塌承载力进行不同计算、不同控制,这样一来地震自然灾害发生之时就无法估测不同建筑的受损程度,无法采取行之有效的防御措施。从而造成建筑结构抗地震倒塌能力如何,具体设计控制房屋安全性能的设计人员也不很清楚。故此《建筑抗震设计规范》GB50011-2010新增3.10建筑抗震性能化设计一章,明确引导广大结构设计人员通过各种方法,分析各种不利因素如地震、撞击,爆炸等对房屋造成的局部破坏情况,及其对房屋造成的内力重分布、传力路线的改变进行分析,采取相应的结构措施,使结构破坏限制在设计允许范围内,避免连锁破坏的发生,从而提高结构系统的抗倒塌能力。
正向我们常规设计超限审查,首先审查是否高度超限一样,提高建筑物抗倒塌能力,首先同样要控制建筑总高度,建筑高度越高其抗倒塌能力越差。在建筑结构抗地震倒塌能力设计中,对建筑物的高度有一定的要求,并且其设计方式受建筑物高度的束缚,设计方法、设计手段亦不同,建造成本也很高。但是一些建设单位并未意识到这一点,一味地建造高层建筑,只为了缩小土地的使用,降低土地使用成本,然而却不知,这一行为会大大降低建筑物的抗地震能力,当地震等自然灾害发生时,给建筑物造成一定的威胁。因此从提高结构抗倒塌能力讲,建筑物建造高度不宜太高。
建筑物总高度确定后,结构设计的另一个重要环节就是概念设计,在进行建筑结构设计时,除常规选用平面对称、体系刚度和承载能力连续变化、质量变化均匀的建筑结构设计方案外,对建筑结构抗倒塌能力也要作为一个重要指标进行考虑,在进行建筑结构设计时,将建筑结构的抗地震倒塌能力作为一个重要的出发点,提高设计人员的抗震意识,进一步增强结构的整体性、冗余度和延性。在计算环节,正确确定计算简图、计算模型、计算软件及计算模块,计算建筑结构抗倒塌承载力,能够更好地对建筑结构抗地震倒塌能力进行设计,使其更加坚固,提高建筑结构抗地震倒塌的能力。
采用新技术隔震减震法进行结构设计,以提高建筑结构抗地震倒塌的能力。采用传统的减震技术增加建筑结构本身对地震的延性耗散来降低地震力,从而提高建筑物的抗地震倒塌的能力。如1972年建成的110层纽约世贸大厦共安装了1万个粘弹性耗能装置;西雅图76层哥伦比亚大厦安装了260个粘弹性耗能装置;1988年北京饭店和北京火车站在抗震加固中,分别采用了法国和美国生产的粘弹性耗能装置,减少建筑结构受地震的影响,均取得了良好的效果。
采用隔震技术提高建筑结构抗地震倒塌的能力。如1994年1月17日,美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震,震级M=6.7,直下型地震,死亡56人,伤7300人,损失很大。震中附近有两座医院,一座为隔震结构,另一座为抗震结构。中南加州大学医院(The University of Southern California Teaching Hospital)是橡胶支座隔震系统,这栋八层医院基础加速度为 0.49g,而顶层加速度只有0.21g, 加速度折减系数为1.8。中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中,6-8英尺高的花瓶等没有一个掉下来,建筑物内的各种机器等均未损坏,医院功能得到维持,成为防灾中心,起到十分重要的作用。而抗震结构橄榄景医院(The Olive View Hospital)的底层加速度为 0.82g,而顶层加速度为2.31g, 加速度放大系数为2.8,由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。在此次地震中,该建筑物剪力墙产生剪切裂缝,设备机器、医疗机械及家具等翻倒,病历等资料掉下、散乱。而且水管破裂,各层浸水,建筑物不能使用,完全丧失了医院的功能。橄榄景医院在1971年圣费尔南多地震中受到较大损害,10年后重建,并增加了抗震强度。隔震技术建造的建筑物抗震抗倒塌能力是普通建筑无法达到的。
三、建筑施工质量的把控
建筑物的建设质量在某种程度上直接影响建筑结构的抗倒塌能力,是影响建筑物抗倒塌能力重要的直接影响因素。但是有的施工企业为了缩短工期,提高经济效益,往往存在偷工减料,忽略对施工质量控制,这就对建筑结构抗地震倒塌能力造成了严重威胁。所以,在建筑施工过程中,我们应以建筑结构的质量为前提,最大限度的提高建筑物的抗震能力。
在建筑施工方面,应加强对其建筑施工水平和能力的控制,建筑施工队伍的施工水平和质量对建筑结构的抗震能力有很大影响。因此,在实际的施工过程中,应该要加强对施工队伍的质量控制,把好人、财、物质量关。建筑施工单位应严格按照相应的技术标准和法律法规进行施工,严格执行具体的建筑结构设计标准,提高建筑结构的抗震能力。此外还要加强对结构系统的整体性研究,重视对建筑结构系统的整体性、稳定性方面的研究,通过科学合理的施工方案、施工技术措施控制,增强房屋结构的整体性能,提高房屋抗震抗倒塌能力。
结束语:
综上所述,建筑结构的抗地震倒塌能力与多种因素息息相关,我们应综合、系统考虑各方面的影响要素,根据建筑物的现场施工环境和条件,优化结构设计方法,切实提高建筑物的抗震能力,以保证人们的财产生命安全。
参考文献
[1] 陈晓红.建筑结构抗震措施研究[J].建材与装饰.2016(04).
[2] 苏幼坡,张玉敏,王绍杰,徐建新.从汶川地震看提高建筑结构抗倒塌能力的必要性和可行性[J].土木工程学报.2009(05).
[3] 傅学怡,黄俊海.结构抗连续倒塌设计分析方法探讨[J].建筑结构学报. 2009(S1).