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關鍵詞:建筑砌體結構;抗震加固;技術方法;探議
中圖分類號: TU591 文獻標識碼: A 文章編號:
在中國的民用建筑中,砌體結構是應用最廣泛的建筑結構形式,砌體結構類型的房屋建筑占據了中國民用建筑總建筑量的百分之九十以上。之所以砌體結構能占有如此高的運用比例,是因為此類建筑結構所選用材料的獲取非常便利,且在經濟角度講造價比較便宜,同時施工較其他結構形式而言也比較方便,因此可以說在以后相當長的時間里,砌體結構建筑仍將是我國民用建筑的主體結構形式。探究砌體結構建筑的抗震加固技術方法,對于我國建筑的抗震加固技術提高顯然具有很大的實際意義。
1. 建筑砌體結構抗震加固之經濟技術現狀
地震災害是人類所面臨的最嚴重的自然災害之一,歷史上每次地震都或多或少的給人類帶來了巨大的生命和財產損失,地震對建筑環境更是可以造成非常嚴重的破壞。據觀察與統計結果顯示,在每一次的地震中,建筑砌體結構房屋的破壞都非常嚴重,最主要的原因是墻體抗剪強度不夠,而因為彎剪聯合作用所產生的先彎后剪破壞成為砌體結構房屋破壞的一種主要形式。而砌體結構建筑占到中國民用建筑的百分之九十以上,因此正確做好震后建筑的可靠性鑒定工作及對震后的建筑進行加固,不僅直接關系到國民的生命及財產安全,保證災后重建工作的順利完成,而且面對寵大的砌體結構民用建筑,這將是個繁榮的建筑經濟與技術領域。
在此,有必要對砌體結構建筑抗震加固的經濟技術發展作個概略的回顧。在上世紀80年代之前,許多發達國家及地區,非常關注一些比較重要的建筑,尤其是具有紀念性的建筑物的抗震加固工作,而對于某些的個別的建筑部分,例如對于梁或墻等建筑局部部分,因為某些外部因素引發的破壞問題的加固工作沒有特別的關注。但到了80年代中后期,對于建筑物的維護或者改造的一些投資項目在總建筑業的投資項目的比率不停地增長。而我國在建國之后,開始了大規模砌體結構建筑建設的時期,在很多的中小城鎮中,建設了大量的砌體結構的建筑,其中大部份建筑的建設時間都在60年代之前,其基本上的建筑設計的一個基準期都是五十年,所以按照這樣計算,有很多的砌體結構建筑都己經進入了 “中老年”時期。其是砌體結構抗震加固的廣泛對象與廣大市場。
2.建筑砌體結構抗震加固的原則
建筑砌體結構房屋的抗震加固就是經過不斷的改善結構中的一些構件、或者結構的受力途徑,從而提高整體砌體結構的剛度,避免砌體本身強度過小而導致破壞,從而提高砌體結構的抗震能力,以此來盡可能地降低或者避免地震對砌體結構所造成的破壞。
在進行砌體的抗震加固時,我們需要遵循以下幾個原則:第一,在制定加固計劃的時候,應該要把握建筑結構的現有情況,不斷地深入調查,同時還應該要清晰地了解建筑結構有沒有一些局部問題存在,對已經存在的一些問題應該進行專人、專門的深入探索,在抗震的加固工作中進行深入的思考,并且以結構的抗震鑒定結果為制定依據,在其基礎上有針對性的制定加固計劃,因地制宜,有選擇性的進行整體加固、固件加固或者區段加固。第二,建筑砌體結構的抗震加固工作,應該要把建筑結構的一個嚴謹抗震鑒定的結果作為基點,在此基礎上來開展抗震加固工作。而抗震的鑒定工作實際上就是經過不斷地探查已有的一些建筑的獨特設計、還有該建筑的施工質量及其現有的狀況,依據已有的規定要求,在考慮地震的作用下,對建筑結構整體進行一個安全性的評估。之后,再按照所鑒定的結果,進行有針對性的加固工作,如選擇是進行整體的加固、又或者是某部分的加固工作。第三,在變形能力及承受能力的相互作用之中,應該要把該建筑的承受能力放在首位,應該要盡可能采用不斷提高承受能力來補足變形的問題。并且注意建筑各個部位受力的協調性問題,避免出現受力的薄弱部位,在受到外部力作用時先行破壞??墒侨艨拐痂b定的一個結果只是顯示出整體性的不足的時候,就應該把完善整體性的一個加固計劃放在首位,不要僅僅關注某個構建或者區段的恢復,不要因小失大。第四,在設立抗震加固計劃的時候,若是其抗震鑒定結果不符合要求,那么就應該需要把重點放在建筑結構的總體作用的恢復工作上,并不需要對建筑中的每一個部分進行恢復,考慮主要的承重因素。比如在靜力荷載下出現了破壞,那么就可以以承重墻或者柱的加固作為主體來進行。第五,抗震加固的首要核心在于安全性提高,但同時也應考慮美觀性和實用性,達到理論結構和實際生活的協調統一,并且在加固方法的選擇上要考慮材料經濟實惠并且施工對生產生活產生的影響盡可能小。
3.建筑砌體結構抗震加固方法
3. 1采用鋼筋混凝土外加層加固法
這個方法是復合截面的加固方法之一,它的特點是施藝是比較簡單的,同時其適應能力也是比較強的,而進行建筑砌體的抗震加固工作之后,它的承受能力也會有很大的提升,它是比較適合用在柱,又或者帶壁墻的加固工作中,但是它的現場工作的作業的時間比較長,這樣的話就會對居住者的生產及其生活產生了一定的影響作用,同時在這種情況下,進行加固工作之后的建筑物的凈空會下降。
3.2采用鋼筋水泥砂槳外加層加固法
采用鋼筋水泥砂漿外加層加固的方法實際上就是指將建筑中需要進行加固工作的磚墻表面上的粉刷層除去之后,再在磚墻的兩個面設置小4到小8的一個鋼筋網片,其后再用水泥沙漿面層進行加固的一個方法。這個方法也是復合截面的一種加固的方法。它的特點與鋼筋混凝土外加層的加固方法是比較相似的,可是它的提高承受能力比不上鋼筋混凝土外加層的加固方法,它比較適合運用在對建筑砌體墻的進行的加固工作,而有的時候也會在鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻的時候兩邊的穿墻箍筋的封鎖被采用。
3.3采用間接加固法
預應力撐桿的加固方法。這個方法可以比較好地提升建筑砌體柱的承受能力,同時它的加固結果也是比較可靠的,而這個方法是比較適合運用在需要進行加固處理高應變、高應力狀態的建筑砌體的結構,它有一個不好的地方就是不可以應用在高溫的環境中。
沒有粘結外包型鋼的加固方法。在受荷磚柱的周邊,把水泥砂漿用在角鋼粘貼的工作中,同時用卡具進行卡緊,之后就應該采用角鋼及綴板連接成為一個整體,再把卡具去掉,用粉刷水泥漿的方法來維護角鋼。這樣的方法是個傳統的加固的方法,它的特點是在進行施工的時候會比較簡便,而現場的工作量也是比較少的,同時濕作業也是比較少,其承受能力也是比較可靠,這種方法是比較合適地運用在不可以對原來的構件的截面尺寸增大,可是需要比較大的幅度對截面的承載力提高的砌體柱的加固工作,而它的不好的方面就是其加固的所需要的價格是比較昂貴的,同時也是需要運用相似鋼結構的保護方法。
4.結語
關于建筑砌體結構的加固的方法包括了鋼筋混凝土外加層加固方法、鋼筋水泥砂漿外加層加固法、適用于砌體結構的間接加固方法(預應力撐桿加固法、沒有粘結外包型鋼加固法)。但是,無論采用哪種加固方法,都要遵循砌體結構的加固原則。而因為砌體結構所運用的材料的取得是比較方便的,而它的造價比較便宜,施工方面也比較方便,所以在以后較長的時間里,它都會一直受到廣泛地使用,具有很大的發展價值。
參考文獻:
[1]減禮華.某砌體房屋的抗震鑒定[J].蕪湖職業技術學院學報,2005,4
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[關鍵詞]建筑物;鋼筋混凝土;砌體結構;抗震加固;技術
中圖分類號:TU746.3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)18-0204-01
1 引言
在建筑物抗震加固上,經過近幾年的發展。方法已從傳統的形式不斷改變成了多樣化的形式,其抗震加固材料也由單一的砌體、鋼筋混凝土等,逐步向新型加固材料的方向發展。這使得建筑結構的加固強度更高、材料成本更低、合理性更好。在此,就鋼筋混凝土與砌體結構的建筑物的抗震加固技術方法進行探討,以促進建筑結構加固的實際應用。
2 鋼筋混凝土結構抗震加固技術方法
2.1 增加構件和結構強度加固
1)對原有框架新增加鋼支撐。有的建筑物需較大敞開洞口(像學校、商場等)的,加固時多采用這種方法。所支撐的形式有:X型、K型、開口型等形式。這種加固技術方法的特點在于:一是能提供很大的強度和剛度;二是容易達到采光要求;三是質量增加相對較小,進而使加鋼支撐所增加的基礎費用減少;四是鋼支撐可以先預制,顯然可縮短工期和減少施工面。
2)對原有框架填充或新加剪力墻。因剪力墻可以是現澆、預制鋼筋混凝土或配筋砌體,這樣就減少了預制構件的操作占用空間。剪力墻可以焊接與上下粱連接,或與周邊梁柱連接,但錨筋或錨栓的強度必須滿足要求。
3)在住構件上外包鋼筋混凝土圍套。采用這種方法能顯著提高構件強度,但是僅在層間柱加圍套,而未新加鋼筋(或其它)等穿透樓板時,只能提高軸向與剪切強度,彎曲強度得不到改善,因而需在樓板上鉆洞,將新加鋼筋穿過洞口,再在粱柱節點澆筑新混凝土提高彎曲強度;在加固梁時,加鋼綴條則能顯著提供抗剪強度,特別是重力荷載下,假如所受荷載是往復的(像地震荷載、風荷載等),對其進行整體圍套時更為合理。使用這種加固,基礎和梁柱節點也需要詳細的設計加固,因施工復雜,其費用也高些。
4)采用粘貼碳纖維加固。碳纖維加固則是近年來發展的新型加固技術方法,它施工便捷、增加的截面尺寸小、強度又高,因而被廣泛應用于鋼筋混凝土板、粱等的補強加固。但是,碳纖維長期使用的環境溫度不應高于60℃,所以處于特殊環境(高溫、腐蝕、放射等)下的混凝土加固,應遵守國家現行有關標準的規定,并要采取相應的防護措施。碳纖維片材(含碳纖維布和碳纖維板)應用配套樹脂類粘結材料與混凝土牢固粘結,并要加表面防護材料。原理:在混凝土表面粘貼碳纖維,使其與混凝同工作,如此碳纖維與混凝土的粘結以及端部錨固就非常重要了,這能防止碳纖維與混凝土出現過早剝離而影響加固效果。除此之外,還要注意碳纖維的粘貼方向:在梁、板等構件的受拉區粘貼碳纖維片材進行受彎加固時,其纖維方向與加固處的受拉方向應一致;采用封閉式粘貼、U型粘貼或側面粘貼對梁、柱構件進行受剪加固,其纖維方向宜與構件軸向垂直。這是值得注意的地點。
5)采用高強不銹鋼絞線網、滲透性聚合物砂漿加固。高強不銹鋼絞線網是由高強不銹鋼絞線編織成的鋼絞線網,其強度高、不銹蝕、運輸和施工也方便。而滲透性聚合物砂漿則為無機材料,與混凝土材料粘結性能良好,耐久性還好,并耐高溫。這些材料都可以進行工廠化生產,直接運抵施工現場進行加固施工即可。主要優點:一是高強鋼絞線強度高,其標準強度約為普通鋼材的5倍左右,因此加固后對結構自重增加的很小;二是易于大規模機械化施工,在結構加固的過程中還不影響建筑的使用,對被加固的母體表面也沒有平整要求,而節點處理又方便,還可以加固有缺陷或強度低的混凝土結構;三是通過抗彎加固不僅可以顯著地提高承載力,而且還可以顯著地提高剛度,這是碳纖維加固所無法相比的。
6)采用聚合物浸漬混凝土加固技術。采用這種方法還是以普通混凝土為基材,以有機單體為浸漬液滲入混凝上內部,并且聚合而成的一種有機-無機復合材料。因有機單體滲入混凝土內部,并且聚合后基本填滿了混凝土原有的空隙,所以這就極大地改善了混凝土的微觀力學結構,顯然浸漬混凝土能顯著提高原混凝土基材的力學強度。
2.2 增加建筑物構件變形能力的措施
焊接鋼絲網外澆混凝土形成套箍(繞絲法)、新加鋼板箍或鋼條箍、碳纖維封閉、加高強不銹鋼絞線網、用滲透性聚合物砂漿封閉等,這幾種抗震加固方法主要目的都是提高抗剪能力以及約束混凝土,以提高構件的延性,而不是為了側向強度的提高。至于鋼筋混凝土圍套、鋼圍套,則主要用于提高側向強度與剛度。兩者的主要區別在于后者更注重于形成“套箍”,這能起到“約束”原混凝土的作用。實際上,后者也能起到一些提高側向強度和剛度的作用;后者在約束混凝土柱時,通常在柱頭與柱腳留有間隙(提高強度的鋼筋混凝土圍套加固方法,必須有鋼筋穿過樓板并澆筑混凝土,不允許有間隙),不僅提高了構件剪切強度,且保持有一定的彎曲強度,這樣由于增大了構件的剪彎強度比從而也提高了構件的延性效果。
2.3 提高側向強度和變形能力及增加延性支捧體系方法
如今在已有框架中安裝鋼支撐這種方法,已被廣泛地用在鋼筋混凝土抗震加固中。比如一個“Y”型延性支撐為例,其支撐系統包括剪切板與鋼支撐架。剪切板由于其本身的塑性變形而能耗散大量地震能量,這樣就能有效地提高框架的強度、剛度和延性,甚至耗能能力。所以近年來不少專家學者對消能減震裝置也進行了大量研究,從而出現了各種各樣的消能器、阻尼墻等。因其本身的構造特點,能耗散大量的地震能量,用各式消能器代替剪切板的工程也就不斷出現了。根據發展方向,采用該法進行消能減震也會越來越被應用在已有或新建建筑。
3 砌體結構抗震加固的主要技術方法
久性支撐加固現代配筋砌體結構是可以承受地震作用的,但是老的砌體結構由于未設置如圈梁與構造柱之類的配筋構件,因而遭遇地震時容易發生脆性破壞,對其應進行加固,以提供更高的強度和延性。一般加固措施包括:①加鋼筋混凝±柱約束砌體;②加鋼板約束砌體;③用鋼筋混凝土或鋼圍套;④加現澆鋼筋混凝土水平疊合層和粱,增強結構整體性;⑤用鋼拉桿內部拉結砌體墻。在當砌體結構承重墻體上有水平鋼筋混凝土粱時,新加的鋼筋混凝土構件是最好的加固方法,因為這時原鋼筋混凝土梁與新加鋼筋混凝土柱對原砌體墻產生約束,從而顯著的提高了承載能力。再說,重新加鋼筋混凝土框架也是一種很好的加固方法。遇到緊急加固砌體結構時,采用鋼板約束則是最快捷最有效的方法。鋼筋混凝土或鋼圍套能增加結構抗側力。而對于混凝土圍套,則可以采用澆筑或噴射的方法。條件具備時,可以加現澆鋼筋混凝土水平疊合層與梁,這是提高結構整體性的有效措施;條件不具備時,可在樓板底用鋼拉桿(鋼筋)內部拉結砌體墻,也可以達到增強結構整體性的要求。但是,對于未配筋砌體結構出入口上部的女兒墻,它的加固也很重要,這可以考慮在女兒墻與屋頂間加支撐體系。
4 結束語
對于建筑物鋼筋砼與砌體結構抗震的加固技術方法,要根據現場的具體情況,且通過檢測而定。至于具體選擇哪種方法來加固,需要綜合考慮,可以本著滿足強度要求,施工方便、經濟成本低的角度來衡量確定。
參考文獻
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1976年唐山地震后,中國的建筑抗震開始得到重視,最終提出了“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求,并延續至今。
但對于偏遠民族地區而言,這個目標一直受制于經濟發展而舉步維艱。
中國建筑科學研究院工程抗震研究所原所長王亞勇,曾多次參與建筑抗震設計規范的編寫。他告訴《望東方周刊》,建國后多年,建筑抗震方面的研究很少,主要集中在中科院工程力學研究所,即現在的中國地震局工程力學研究所。
1964年該機構參照蘇聯規范起草了《地震區建筑抗震設計規范》草案,但沒有形成正式規范條例。1966年的邢臺地震,成為中國地震工程研究的起點。
唐山地震發生后,國家召集力量,修改頒布了1978年的《工業與民用建筑抗震設計規范》。
王亞勇說,中國真正大規模的建筑抗震研究始自唐山地震,總結唐山地震經驗而取得的一些基本房屋建筑抗震方法,沿用至今。
當時震區有兩座寺廟沒有倒掉,原因在于支撐寺廟的四根柱子下面都有一塊石頭,其中一座寺廟底部連接地面的地板甚至可以滑動,可以有效消除地震波的沖擊,正是隔震技術的具體體現,后來被廣泛模仿。
而寺廟頂部的木榫結構,消耗地震能量,也被應用于后來的消能減震技術。
唐山地震對建筑抗震研究的影響,在王亞勇看來主要有幾大方面:首先是開展了強震地面運動的研究,發展了強震觀測技術;其次,改善了各類房屋的抗震方法、設計技術。包括房屋砌體結構,各類建筑和工業設施,比如煙囪、輸煤棧道、水壩等抗震研究;再一方面,開展防災規劃,把城市建設的抗震問題放在重要位置。
自唐山地震后,每年國家出資十幾億元,由原國家建委統一安排,在全國范圍內進行抗震加固。這筆延續約10年的資金越來越少,最后約為七八億元。
唐山地震后抗震建設的成果體現在1988年的云南瀾滄耿馬地震。瀾滄縣城的醫院經過震前加固,安然無恙。震前加固的瀾滄縣城影劇院,也沒有造成人員傷亡。
瀾滄耿馬地震既是對1978年規范的檢驗,也為1989年《建筑抗震設計規范》的編寫起了推進作用。后者在唐山、云南、四川等地的地震經驗基礎上形成了一個“標志性的規范”,并明確提出“小震不壞、中震可修、大震不倒”的地震設防思想。
相關規范的下一次修改則要到2001年,一直到2008年,除了修訂新的《建筑抗震設計規范》,在1995年日本阪神大地震等影響下,我國中央政府于1999年啟動“首都圈防震減災示范區工程”。
此時,面對國際上的多次大震經驗,國內抗震設防思想從過去的“硬抗”轉為“軟抗”,消能減震技術、隔震技術等都在2001年的規范中明確體現。
2013年蘆山地震中蘆山縣人民醫院大樓就是一個例子。這個由澳門特區政府援建的建筑,由于采用了在地基部分增添橡膠隔震墊等隔震技術,成為“抗震明星”。
關鍵詞:抗震鑒定 加固設計
中圖分類號:TU856 文獻標識碼:A
1 工程概況
該建筑位于天津市寧河縣,建于1993年,為三層磚混結構實驗樓。東、西朝向,建筑平面近似呈矩形。建筑物總長度為27.78m,總寬度為16.98m,建筑面積為1382.98m2。首層層高為3.6m、二層為3.5m、三層為3.7m,室內外高差0.6m,建筑主體檐口高度11.4m。樓(屋)蓋為現澆鋼筋混凝土梁及預制鋼筋混凝土空心板結構,屋面為卷材防水平頂屋面。主體建筑屋頂女兒墻高度為0.5m。
2抗震鑒定
該實驗樓按原8度抗震設防設計,按照現行《建筑抗震鑒定標準》,該實驗樓按乙類(重點設防類)抗震設防,其后續使用年限為40年,按B類砌體房屋進行抗震鑒定。通過現場鑒定檢測、結構分析和抗震驗算,對該建筑的現狀做出判斷,對房屋結構的抗震安全性進行評價,并進一步提出結構加固建議及加固設計方案。
2.1 地基及基礎
基礎設計采用鋼筋混凝土墻下條形基礎,基礎埋深為自室外地坪以下1.2m。條形基礎底板寬度為2.0m,底板厚度為300mm?;A構件設計混凝土標號為200#(相當于C18)。
2.2 墻體
1) 外墻厚度為360mm,內墻厚度為240mm,采用縱橫墻承重形式。建筑高寬比為0.67,非承重外墻盡端至門窗洞口的距離為1.5m,均滿足《建筑抗震鑒定標準》的要求。最大抗震橫墻間距為10.8m,大部分承重窗間墻最小寬度為1.2m、內墻陽角至門窗洞邊的最小距離為0.5m,樓梯間墻體未在休息平臺或半層高位置設置配筋砂漿帶,均不滿足《建筑抗震鑒定標準》B類建筑抗震鑒定的相關要求。
2) 墻體設計采用MU10機磚、M5混合砂漿砌筑。經現場抽樣檢測,所檢測首層至三層(每層各1道)共3道墻體砌筑用磚評定強度等級均為MU10,均滿足原設計要求;所檢測首層3道墻體砂漿評定強度等級為M2.5;所檢測二層、三層(每層各2道)共4道墻體砂漿評定強度等級均為M1;首層至三層墻體砂漿強度評定等級均不滿足原設計砂漿強度要求?,F場所直觀檢查部位墻體砌筑質量一般,局部砂漿存在松散情況。
3)該建筑首層至三層墻體普遍存在堿蝕、抹灰層脫落現象;首層至三層內縱墻門、窗洞口上、下角部普遍存在抹灰層斜向開裂現象;未發現該建筑內外墻體構件出現其它明顯開裂、較大變形等結構損壞現象。
2.3 樓(屋)蓋
1)樓(屋)蓋為現澆鋼筋混凝土梁及預制鋼筋混凝土空心板結構。樓(屋)蓋預制板最大跨度4.2m,荷載等級為1、2級。經現場選點剔鑿檢查,樓蓋預制板板面未設鋼筋混凝土后澆層,不符合原設計要求。經檢查,部分樓(屋)蓋板構件預制板拼接處板底抹灰層存在開裂、局部滲漏現象;未發現樓(屋)蓋板構件明顯結構性損壞現象。
2)樓(屋)蓋梁最大跨度為7.2m,梁截面寬×高設計尺寸為250×600mm、250×550mm;設計混凝土標號為200#(相當于C18)。經現場抽樣檢測,所檢測首層至三層(每層各1根)共3根樓(屋)蓋梁構件的混凝土強度評定等級分別為:C20(一層)、C20(二層)、C18(三層),所抽測樓(屋)蓋梁構件的混凝土強度評定等級均滿足原設計要求。經檢查,各層樓(屋)蓋梁構件無明顯結構性損壞現象。
2.4 抗震構造措施
1)原設計內外墻體于每層樓(屋)蓋板底標高處均設有鋼筋混凝土閉合圈梁,圈梁設計截面尺寸為120×240mm、360×240mm。經現場選點抽查,所抽檢墻體部位均設有鋼筋混凝土圈梁。
2)原設計建筑外墻四角、大房間內外墻交接處、樓梯間四角墻體及所有內外墻交接處均設有鋼筋混凝土構造柱,構造柱截面尺寸為360×360mm。經現場選點抽查,所檢查墻體部位設有鋼筋混凝土構造柱。
2.5 抗震驗算
1)采用中華人民共和國中國建筑科學研究院出版的PKPM計算軟件(2010版),并按照天津市寧河縣8度(0.2g)抗震設防要求和Ⅲ類場地、《建筑抗震鑒定標準》(GB 50023-2009)規定后續使用年限為40年的B類砌體結構房屋相關抗震鑒定要求,采用相關主體結構構件實際檢測數據、現階段實際荷載作用及結構布置情況以及其它相關原設計條件,對該建筑物的上部主體結構構件承載力和結構抗震能力進行復核驗算。
2)本次復核驗算所采用的樓(屋)面均布活荷載標準值為:教室、衛生間2.0KN/m2;走廊2.5KN/ m2;樓梯間3.5KN/ m2;不上人屋面0.5KN/ m2。樓(屋)面均布恒荷載標準值為:樓梯間6.5KN/ m2,樓面4.5KN/ m2,屋面5.5KN/ m2。
3)復核驗算結果表明:該建筑首層、二層部分外檐墻、內縱墻、內橫墻墻段的抗震承載能力、首層、二層內外檐墻個別墻段的受壓承載能力不滿足現行《建筑抗震鑒定標準》(GB 50023-2009)B類砌體房屋的相關抗震鑒定要求。
2.6 鑒定結論
根據現場查勘及抗震驗算,該建筑物綜合抗震能力不滿足B類建筑的抗震鑒定要求,需采取相應加固補強措施,以保證建筑物在后續使用期的結構綜合抗震能力滿足規定要求。
3 抗震加固設計
3.1 樓板加固
將原預制板樓蓋上混凝土后澆層及面層剔除,重新澆注40mm厚、C20細石混凝土后澆層,后澆層內設A6@200單層鋼筋網片。后澆層隨打隨抹,如樓面需粘貼面磚,應結合后澆層施工一次完成,總厚度不大于50mm。樓蓋預制板底存在的預制板之間的板縫采用聚合物修補砂漿捻縫處理。
3.2 墻體加固
首層、二層墻體采用“墻體單面噴射鋼筋混凝土” 加固方法;三層外墻采用外墻單面、內墻雙面“墻體鋼筋網水泥砂漿面層”兩種加固方式。前者加固方法為在砌體墻兩側或一側噴射混凝土組合層,從而大幅度提高墻體的承載力和抗震變形能力,形成“砌體-混凝土”組合剪力墻體系,提高結構的整體剛度和延性,使其滿足抗震設防要求;后者加固方法為在砌體墻兩側或一側采用水泥砂漿面層和鋼筋網砂漿面層加固墻體。
3.3 樓梯間加固
在地震作用下,樓梯間作為逃生通道其作用不可忽視。因此本次抗震加固中的樓梯間樓梯梯段板、樓梯梁及人流密集的樓梯段所對應的樓蓋板板底均采用板底粘貼碳纖維進行加固;此外,還對樓梯間墻體梯梁下加設配筋加強帶,以提高樓梯間整體的抗震能力。
4 結語
此類中小學校舍抗震加固工程應根據建筑的后續使用年限采用A類、B類或C類建筑進行抗震鑒定方法,在加固改造前,應對建筑物的結構特征、幾何尺寸、抗震構造措施、使用情況及現狀損壞情況進行詳細查勘及檢測,同時根據不同建筑制定出合適的抗震加固改造方案,以獲得良好的加固改造效果。本工程根據國家相應抗震鑒定規范及標準,根據現場查勘、檢測情況及建模計算,做出了相應的抗震加固設計,經施工驗收情況良好,達到了相應的抗震效果。
參考文獻
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[2]建筑抗震加固技術規程(JGJ116-2009).北京:中國建筑工業出版社,2009
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【關鍵詞】變電站建筑;抗震;加固設計;方案
0.前言
變電站是電力供應的重要設施,是改變電壓的場所,能實現電力系統中高低電壓變換,合理控制電流流向,以及適當調整重要電力設備電壓[1]。隨著地震災害的頻繁發生,如汶川8.0級地震、玉樹7.1級地震等,變電站建筑受到了嚴重破壞,不僅造成了巨大的經濟損失,還造成電力系統無法正常供電,加大了抗震救災難度。因此,必須嚴格按照國家規范要求,并以安全、適用、抗震為原則,對變電站建筑進行抗震設計及抗震加固設計,尤其是主控配電室,從而有效提高變電站建筑抗震性能。
1.地震對變電站建筑的影響
變電站主要建筑是主控樓、檢修樓、各保護小室、通信機房等,多為框架結構,發生地震后這些框架結構會隨之一起運動,放大地震效應,以致可靠性降低,極易在地震中被破壞。主控配電室是變電站非常重要的建筑,集中了變電站主變、斷路器、電抗器組等設備,對監控、操作和調配電力具有重要作用,若該建筑抗震性能低,發生地震后極易被破壞,以致無法滿足供電需求[2]。例如,2008年汶川8.0級地震發生后,共計損毀245座變電站,嚴重影響了電力系統運行。接近震源的四川鋼鐵廠5座變電站也是受損較為嚴重的變電站,尤其是建造于1995年的3座變電站,建設設計時因未考慮地震災害影響,抗震性能低,地震過后,這3座變電站的建筑和設備被完全損毀,而且無法修復。另外2座建造于2006年的變電站,因主控配電室采用二層框架結構,地震過后,這2座變電站的建筑和設備基本無損毀,而且經搶修后仍能維持正常供電。因此,必須對變電站建筑進行科學合理的抗震及抗震加固設計。
2.變電站建筑的抗震設計
在變電站建筑抗震設計中,抗震理論設計、抗震計算、抗震設防設計是非常重要的部分,這些設計可有效提高變電站建筑抗震性,切實抵抗地震災害。
2.1變電站建筑抗震理論設計
在變電站建筑抗震理論設計中,主要包括建筑結構體系布置、建筑平面和立面布置,具體為:
建筑結構體系布置:優先應用橫墻承重結構體系,并在抗震設計時,特別考慮變電站建筑長度、橫墻。為滿足抗震要求,變電站建筑通常應用框架結構,將墻體作為填充墻,而且同一建筑應用相同的結構類型。變電站配電室通常和附屬建筑合在一起,雖然層高不同,但應應用相同的框架結構,并在層高變化處設置后澆帶,以防地基出現不均勻沉降現象。
建筑平面和立面布置:在變電站建筑布置中,片面布置應規則、對稱,立面布置應協調、規則,確保建筑整體穩定且結構剛度均勻變化。由于戶內變電站功能要求和場地限制,平面布置通常不規則,但為了滿足抗震設防要求,可將沉降縫設于不規則處。在立面布置中,為防止剛度突變,需綜合考慮變電站建筑墻體剛度,對于不連續的墻體,可將層間梁加于層高較高的層間,并加大該處梁和柱截面,從而確保墻體上下剛度一致。
2.2變電站建筑抗震計算
在變電站建筑抗震設計中,抗震計算是重要組成部分,可通過底部剪力法對建筑砌體結構進行抗震設計。目前,隨著科學技術的發展,建筑抗震計算軟件越來越多,但只有正確應用科學的軟件,才能取得安全、符合實際的抗震計算結果,而且為了盡可能縮小計算結果和建筑實際抗震性間的差異,對變電站建筑進行抗震計算時,必須按實際輸入所有荷載,嚴禁簡化荷載[3]。
2.3變電站建筑抗震設防設計
變電站建筑抗震設計不僅要滿足《建筑抗震設計規范》相關要求,還應結合抗震設計和施工經驗,科學合理的進行抗震設防設計,該設計主要包括應用磚混結構、驗算梁抗彎強度、框架柱合理布置和配筋。
應用磚混結構:變電站建筑設計中,由于功能、造價等因素,配電室和附屬建筑通常會有錯層,因此必須應用磚混結構。分開布置磚混結構時,需嚴格按照抗震縫寬度要求設計縫寬;若未分開布置磚混結構且共用一面墻時,需將圈梁分別設于墻高、低跨樓板處,而且需嚴格按照低跨樓板水平地震力,科學合理的計算低跨處圈梁配筋。一般情況下,對于不滿足規范要求的磚混結構窗間墻最小寬度和橫墻間距,需對平面外抗彎強度進行驗算,并合理設置通體構造柱,也可加設適宜的壁柱。為加大磚混結構墻體剛度,需將壁柱設于留設的洞口兩側,并將圈梁設于窗臺板下,從而可靠連接過梁和墻體。
驗算梁抗彎強度:嚴格按照地震豎向作用對梁抗彎強度進行驗算,可避免跨度較大的梁受地震影響被破壞。由于地震力向上作用時會改變梁正常受力,即由下部受彎變為上部,所以為避免地震作用破壞梁,需在梁跨中截面上部配置受拉鋼筋,并將抗扭鋼筋設于梁中,以提高梁抗扭強度。
框架柱配筋和合理布置:計算地震力時,柱受力、水平剪力、扭矩會很大,為滿足變電站建筑框架柱抗震要求,必須通過計算抗壓、抗剪、抗扭,確定框架柱配筋,而且需根據建筑功能要求布置框架柱,盡可能控制柱距,以及適當加大柱截面。
3.原有變電站建筑抗震加固設計方案
改革開放前,我國經濟狀況較差,但為了向人們提供日常生產生活所需電能,多數變電站建筑未考慮抗震設防,無法抵抗地震災害,嚴重的甚至導致變電站建筑在地震后完全被損毀[4]。目前,為保證變電站安全穩定運行,電網公司根據不同變電站建筑具體情況,制定科學合理的抗震加固設計方案,分批抗震加固處理無抗震設防的變電站建筑。為提高原有變電站建筑抗震性能,具體抗震加固設計方案如下:(1)對于以毛石為剛性基礎,且未進行地基處理的原有變電站建筑,可將現澆鋼筋混凝土彈性帶加于原有基礎內外,以提高基礎整體性。(2)對于磚混結構,且無構造柱和圈梁的原有變電站建筑,可將混凝土柱、拉梁設于原有建筑外墻,即柱設于房屋四角和橫梁與縱墻交接處,拉梁則沿全高設于上、中、下部,而且將鋼筋植入新加梁柱內,使拉梁可靠拉結原有墻體。另外,還需加強約束變電站建筑原有墻體,即在墻體內外用鋼筋網和50mm厚混凝土,并焊接鋼筋網和原有建筑墻體內植入的鋼筋,從而提高墻體整體性、抗剪能力、抗震能力。(3)對于梁下無構造柱,且墻體局部抗壓弱的原有變電站配電室,可將混凝土壁柱加于梁下,并拉接新加柱,以提高梁下墻體強度。(4)對于抗震性、保溫、防水等性能差,且屋頂為預制板的原有變電站建筑,可拆除屋頂原有防水和保溫層,并將雙向鋼筋網現澆層設于原有預制板,以提高屋頂整體剛度和抗震性。(5)變電站配電室具有橫墻少、跨度大、開間多等特點,為加強外縱墻和墻體抗震能力、整體性,可將鋼筋拉桿設于外縱墻間。
4.小結
總之,社會經濟的發展和人們的日常生活與電息息相關,而連接電廠和用戶終端的紐帶是變電站,所以為滿足人們日常生產生活用電需求,必須確保變電站安全穩定運行,尤其是發生地震災害后。在變電站建筑設計中,主控配電室是最主要的建筑,必須高度重視其抗震及抗震加固設計,才能提高變電站建筑抗震性,有效抵抗地震災害,進而有效確保地震后電力正常且安全的供應。
【參考文獻】
[1]劉朗.變電站建筑設計的實踐探索[J].中華民居,2012(06):895-896.
[2]張丑艷,趙飛.簡談變電站的抗震性能及改進措施[J].黑龍江科技信息,2013(20):107.
關鍵詞:中小學校校舍;框架結構;抗震加固設計;
1.背景和意義
校舍安全直接關系廣大師生的生命安全,關系社會和諧穩定,我國決定在全國范圍內實施中小學校舍安全工程,并頒布了《全國中小學校舍安全工程實施方案》,明確提出從2009年開始,用三年時間,對地震重點監視防御區、七度以上地震高烈度區和洪澇、地質災害易發地區城鄉中小學存在安全隱患的校舍進行抗震加固、遷移避險,提高綜合防災能力。我市接到省建設廳《關于切實做好全省中小學校舍安全工程有關工作的通知》,制定中小學校舍安全工程排查鑒定工作計劃,對經鑒定需采取加固處理措施的校舍,應委托具有甲、乙級設計資質,且在市建設局備案登記并取得《信用手冊》的設計單位進行加固設計,加固設計施工圖應經施工圖審查機構審查通過方可施工。
2.工程案例
2.1工程概況:某教學樓,四層現澆混凝土框架結構,竣工時間為1995年5月,建筑面積約5595m2,該教學樓本建筑所在區域抗震設防烈度為7度,場地類別為Ⅱ類,設計地震分組為第一組,根據《建筑抗震鑒定標準》(GB 50023-2009),該建筑為B類建筑,按乙類設防,建筑高度為15.3m,滿足抗震的限高要求,抗震措施核查時按二級抗震等級確定。建筑抗震能力鑒定結論:1)該建筑物為單跨框架結構。2)框架柱、框架梁加密區箍筋、框架節點核心區內箍筋配置不滿足抗震要求。3)填充墻與柱、梁間沒有設置任何拉結措施。綜合分析該建筑物的綜合抗震能力不滿足現行抗震鑒定標準重點設防類(乙類)要求下的抗震鑒定要求。
2.2抗震加固設計:
1)該教學樓原設計為單跨框架結構,不滿足抗震鑒定標準重點設防要求下的抗震鑒定要求,現采用新增現澆鋼筋混凝土抗震翼墻加固。新增抗震墻寬1米,厚200毫米,具置詳以下附圖。墻豎向和橫向均配Φ12@200鋼筋,拉結筋Ф8@200,端頭暗柱墻厚×300mm,配豎筋6Φ18,箍筋Ф8@200,新加鋼筋植入原結構混泥土構件長度不少于15d。抗震墻的施工應符合下列要求:原有的梁柱表面應鑿毛,澆筑混凝土前應清洗干凈并保持濕潤,澆筑后應加強養護;錨筋應除銹,錨孔應采用鉆孔成形,不得用手鑿,孔內應采用壓縮空氣吹凈并用水 ,注膠應飽滿并使錨筋固定牢靠。
抗震墻平面布置圖
連接大樣圖
2)框架柱、框架梁加密區箍筋、框架節點核心區內箍筋配置不滿足抗震要求,采用鋼構套加固框架。采用鋼構套加固框架梁時,縱向角鋼、扁鋼兩端應與柱有可靠連接,應在梁的陽角外貼角鋼,角鋼與鋼綴板焊接,形成U型箍;采用鋼構套加固框架柱時,應采取措施使樓板上下角鋼、扁鋼可靠連接,頂層的角鋼、扁鋼應與屋面板可靠連接,底層的角鋼、扁鋼應與基礎錨固。本工程的梁柱節點鋼板連接詳以下大圖圖。
梁柱節點加固大樣圖
施工要求:加固前應卸除或大部卸除作用在梁上的活荷載;原有的梁柱應批蕩層鑿除并清洗干凈,缺陷應修補,角部應磨出小圓角;樓板鑿洞時,應避免損傷原有鋼筋;構架的角鋼應采用夾具在兩個方向夾緊,綴板應分段焊接,注膠應在構架焊接完成后進行,膠縫厚度宜控制在3-5mm;鋼材表面應涂刷防銹漆,或在構架抹25mm厚的1:3水泥砂漿保護層,也可采用其它具有防腐蝕和防火性能的飾面材料加以保護。
3)填充墻與框架的連接加固
3.1)墻與柱的連接采用增設拉筋加強,拉筋直徑采用6mm,長度為800mm,沿柱高的間距500mm,墻高大于4米時,墻半高的拉筋貫通墻體。拉筋的一端采用膠粘劑錨入柱的斜孔內,另一端彎折后錨入墻體的灰縫內,并用1:3水泥砂漿將墻面抹平。
3.2)墻與梁的連接按第1款方法增設拉筋加強墻與梁的連接。
3.3)拉筋的錨孔應采用鉆孔成形;鋼材表面應涂刷防銹漆。
3.結論
多層混凝土框架結構的抗震加固還有鋼筋混凝土套加固、粘貼鋼板加固、粘貼纖維布加固、鋼絞線網-聚合物砂漿面層加固、增設支撐加固、混凝土缺陷修補等幾種加固,這里不一一詳述其方法,其具體要求參照《建筑抗震加固技術規程》及相關的規范、規程、《房屋建筑抗震加固圖集(一)》(中小學校舍抗震加固)等等。
一、承包方整體外遷或消亡,其原有的承包地才能調整或收回。
農民承包地的處理。承包方因地震災害消亡或者按照政策外遷,其承包地依法由發包方收回。其地上附著物、青苗等依法應當由承包方所得的收益,消亡戶依照繼承法的規定繼承,沒有法定繼承人的歸集體經濟組織所有;外遷戶由原承包方自行處理。承包方部分家庭成員因災死亡的,發包方在承包期內不得調整或者收回其承包地;因地震災害嚴重毀損確需調整承包地的,經村民會議或村民小組成員三分之二以上同意,并報鄉(鎮)政府和縣級政府農業行政主管部門批準后,可適當調整。
集體土地所有權的調整。如果組級集體經濟組織因災整建制消亡,土地歸村級集體經濟組織所有。如果組級集體經濟組織因災需要合并,合并后的組級集體經濟組織擁有原各組分別擁有的土地集體所有權。采取招標、拍賣、公開協商等其他方式承包的土地,原承包合同繼續有效;如發包方建制發生改變,由新組建的集體經濟組織繼續履行;承包方消亡但有繼承人的可由繼承人繼續承包,沒有繼承人的原合同終止。
土地承包經營權的流轉。原土地流轉合同已經生效的,應當繼續履行至期滿。原出讓方和受讓方均消亡的,土地流轉合同終止;出讓方消亡而受讓方愿繼續受讓經營的,由其所在的集體經濟組織代出讓方履行至流轉期滿,流轉收益歸集體經濟組織;受讓方消亡,其法定繼承人能夠繼續履行合同的,也應履行至期滿。當事人因災無力或者沒有條件履行合同義務的,可以依法解除合同。
搭建臨時安置房占用農戶承包地的處理。因搭建臨時安置房而占用農民承包地的,由國家依法給予補償;臨時安置房拆除后,由縣級政府統一組織復耕并交還原承包方繼續承包。修建永久性安置住房時,應結合新農村建設規劃,以村或組集體經濟組織為單位適當集中,以便于耕種和節省耕地。承包方因災造成勞動力不足或者外出務工無力經營,地方政府和村組集體經濟組織要按照“依法自愿有償原則”通過組織代耕、互助合作和土地流轉等方式,合理利用耕地,防止撂荒。
二、地震損壞房屋加固,需審查后方能動工。
省建設廳的《四川省建筑抗震鑒定與加固技術規程》,適用于四川省抗震設防烈度為6度至9度地區現有民用建筑的抗震鑒定和加固,抗震鑒定和加固目標應考慮建筑歷史的抗震設防狀況。受損房屋建筑抗震鑒定加固工作要按照“鑒定―設計―審查―施工―驗收”程序進行。
抗震鑒定的特點。一是程序復雜,要搜集建筑的施工圖紙、竣工圖紙和工程驗收文件等原始資料;二是鑒定時間長,一棟7層高的磚混建筑一般都要一個多星期的時間;三是過程精細,要對房屋被破壞情況進行測量,如有需要還要檢測混凝土質量、鋼筋數量和質量等。抗震鑒定以棟為單位,每一個破壞部件都要記錄、分析出損壞的原因、抗震能力如何等。
為切實保證汶川地震災后恢復重建房屋建筑工程(含需加固房屋建筑工程,以下簡稱恢復重建工程)質量安全,根據《汶川地震災后恢復重建條例》、《建設工程質量管理條例》、《建設工程安全生產管理條例》等有關法律法規,現就加強質量安全管理有關工作通知如下:
一、充分認識確?;謴椭亟üこ藤|量安全的重要性
汶川地震造成了極大的人員傷亡和財產損失,加緊恢復重建,是保障震區人們正常生活和當地經濟、社會發展的一件大事。建設系統一定要提高認識,充分調動各方面的積極性,全面貫徹落實科學發展觀,堅持以人為本、科學重建,嚴格執行國家有關法律法規和工程建設強制性技術標準,認真組織、精心建設,以對人民高度負責的態度,扎實做好質量安全管理工作,為恢復重建工作提供有力保障。
二、著力抓好恢復重建工程質量安全監督管理工作
四川、甘肅、陜西省災區各級建設主管部門要加大對恢復重建工程質量安全的監管力度,進一步完善相應的監督管理機制。各對口援建省市建設主管部門要設專人負責恢復重建工程質量安全工作,積極配合災區各級建設主管部門共同做好質量安全管理工作。
所有恢復重建工程,包括抗震加固工程,無論其資金來源方式如何,均應按規定納入正常的質量安全監管。應進行施工圖審查的工程,未經審查合格的,不得使用。建設主管部門要加強對建材供應、施工組織、竣工驗收等環節的監督管理。發現有影響工程質量的問題時,要責令改正,發現建設單位在竣工驗收過程中有違反國家建設工程質量管理規定行為的,要責令停止使用,重新組織竣工驗收。要加強對恢復重建工程的檢查抽查,對質量安全違規行為及時予以查處,并記入不良記錄。
三、認真落實恢復重建工程各方責任主體及有關機構質量責任
參與恢復重建工程建設的建設(含開發企業,下同)、勘察、設計、施工、監理等各方責任主體和施工圖審查、工程質量檢測等有關機構要強化管理,嚴格遵守有關法律法規,全面落實質量責任。
建設單位要擇優選擇勘察、設計、施工單位,需抗震加固工程的設計應當委托原設計單位或具有相應資質的單位承擔。對于尚未完成施工圖設計文件審查的建設項目,應當按照修訂后的抗震設計規范修改設計。要加強對設計和施工的過程控制,選用符合國家標準規定的材料、構配件和設備,保證合理工期、造價和建設標準,不得擅自變更已經審查合格的施工圖設計文件。
勘察設計單位要加強原始資料收集、現場踏勘等環節工作,要按照規劃要求,確保工程符合安全、防火、抗震、防雷擊、防洪澇等要求,要加強建筑邊坡工程安全管理,要按照修訂后的抗震設防要求和工程建設強制性標準進行抗震設計,增強抗震設防能力。修復和抗震加固設計應滿足國家建筑抗震加固技術等相關規范的要求,優先采用增強結構整體抗震性能的加固方案。
施工單位應嚴格按設計文件要求施工,執行國家《建筑工程施工質量驗收規范》等技術標準,強化建筑材料進廠檢驗,強化施工質量過程控制,保證各工序質量達到驗收規范的要求。
監理單位要針對工程特點制定相應的監理規劃及監理實施細則,嚴格按照審查合格的設計文件和有關標準規范要求實施監理。
施工圖設計文件審查機構應嚴格按照修訂后的抗震設防要求和工程建設強制性標準進行審查,對不符合標準等要求的施工圖設計文件,不得出具審查合格書。
工程質量檢測機構應嚴格按照有關管理規定和技術標準進行檢測,對其檢測數據和檢測報告的真實性和準確性負責。
四、努力提高恢復重建工程質量技術水平
恢復重建要高度重視抗震加固鑒定工作,受損房屋建筑工程根據應急評估結論可修復和加固的,應當按照所在地抗震設防要求進行抗震鑒定,并依據鑒定結果確定修復和加固措施。
恢復重建工程設計要堅持以人為本,注重節能、節地、節水、節材和環保,有效利用能源和資源。要確保結構安全和抗震設防要求,要符合節能、抗震、自然通風、公共衛生等要求,要體現地方特色、民族特色和傳統風貌。
恢復重建工程施工要積極采用新技術、新材料、新設備、新工藝和建筑業十項新技術,要大力推行綠色施工,合理利用和減少建筑垃圾,減少對環境的污染,要加強與設計、科研單位聯合,狠抓質量通病治理,全面提高恢復重建工程的質量技術水平。
五、切實加強安全生產管理
要認真組織和監管好恢復重建工程的安全生產工作,按規定采取嚴格的施工安全措施,建設主管部門要加大安全巡查力度,切實抓好建筑生產安全。
對于震后復工的工程項目,要進行深入細致的隱患排查,并須經各方責任主體簽字確認符合復工安全生產條件后方可復工。對復工工程已完成部分的受損情況要進行重點檢查和評估,受損嚴重的應當由工程質量檢測機構進行檢測,自身及周邊環境已發生變化的危險性較大的工程,要重新制定建筑安全專項施工方案,對現場塔吊、施工外用電梯等大型機械設備進行檢驗檢測,合格后方可使用。
對震損房屋的拆除,應當將拆除業務委托給具有相應資質的建筑施工企業,拆除企業應當嚴格按國家有關規定,編制科學的拆除作業方案,由專職安全生產管理人員進行現場監督,確保施工安全。
六、組織好《建筑抗震分類標準》和《建筑抗震設計規范》的宣傳培訓工作
關鍵詞:當代高層抗震; 結構設計
中圖分類號:U442.5+5 文章標識碼:A文章編號:
1、高層建筑抗震結構設計的基本原則
1.1 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能①結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。②對可能造成結構的相對薄弱部位,應采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。
1.2 盡可能設置多道抗震防線①一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接協同工作。②強烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線,則在第一次破壞后再遭余震,將會因損傷積累導致倒塌??拐鸾Y構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度,有意識地建立一系列分布的屈服區,主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度,以使結構能吸收和耗散大量的地震能量,提高結構抗震性能,避免大震時倒塌。③適當處理結構構件的強弱關系,同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后,其他抗側力構件仍處于彈性階段,使“有效屈服”保持較長階段,保證結構的延性和抗倒塌能力。④在抗震設計中某一部分結構設計超強,可能造成結構的其他部位相對薄弱,因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小,改變抗側力構件配筋的做法,都需要慎重考慮。
1.3 對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力①構件在強烈地震下不存在強度安全儲備,構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。②要使樓層的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層的比值有突變時,會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。④在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層,使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移,這是提高結構總體抗震性能的有效手段。
2、高層建筑抗震設計常見的問題
2.1 缺乏巖土工程勘察資料或資料不全。有的在擴初設計階段還缺建筑場地巖土工程的勘察資料,有的在擴初設計會審之后就直接進入了施工圖設計,有的在規劃設計或方案設計會審后就直接進入了施工圖設計。無巖土工程勘察資料,設計缺少了必要的依據。
2.2 結構的平面布置。外形不規則、不對稱、凹凸變化尺度大、形心質心偏心大,同一結構單元內,結構平面形狀和剛度不均勻不對稱,平面長度過長等。
2.3抗震設防標準掌握不當。有一些項目擅自提高了設防標準,按照《建筑抗震設防分類標準(GB50223-2008)》劃分應屬六度設防的,但設計中提高了一度按七度設防,提高了建筑抗震設防標準,將會增加工程投資;有的項目嚴格應按七度采取抗震措施的,但設計中又按六度設防,減低了抗震設防標準,不利抗震。
2.4結構的豎向布置。在高層建筑中,豎向體型有過大的外挑和內收,立面收進部分的尺寸比值B1/B不滿足≥0.75的要求。
2.5抗震構造柱布置不當。如外墻轉角處,大廳四角未設構造柱或構造柱不成對設置;以構造柱代替磚墻承重;山墻與縱墻交接處不設抗震構造柱;過多設置抗震構造柱等。
2.6框架結構砌體填充墻抗震構造措施不到位。砌體護墻砌筑在框架柱外又沒有設置抗震構造柱,框架間砌體填充墻高度長度超過規范規定要求又沒有采取相應構造措施。
2.7結構其他問題。有的底層無橫向落地抗震墻,全部為框支或落地墻間距超長;有的僅北側縱墻落地,南側全為柱子,造成南北剛度不均;有的底層作汽車庫,設計時橫墻都落地,但縱墻不落地,變成了縱向框支;還有的底框和內框砌體住宅采用大空間靈活隔斷設計,其中幾乎很少有縱墻。
3、高層建筑結構抗震設計方法探討
3.1結構抗震設計的基本步驟
對建筑抗震的三個水準設防要求,是通過“兩階段”設計來實現的,其方法步驟如下:第一階段設計:第一步采用與第一水準烈度相應的地震動參數,先計算出結構在彈性狀態下的地震作用效應,與風、重力荷載效應組合,并引入承載力抗震調整系數,進行構件截面設計,從而滿足第一水準的強度要求;第二步是采用同一地震動參數計算出結構的層間位移角,使其不超過抗震規范所規定的限值;同時采用相應的抗震構造措施,保證結構具有足夠的延性、變形能力和塑性耗能,從而自動滿足第二水準的變形要求。第二階段設計:采用與第三水準相對應的地震動參數,計算出結構(特別是柔弱樓層和抗震薄弱環節)的彈塑性層間位移角,使之小于抗震規范的限值,并采用必要的抗震構造措施,從而滿足第三水準的防倒塌要求。
3.2結構抗震設計方法
3.2.1基礎的抗震設計
基礎是實現高層建筑安全性的重要條件。我國高層建筑通常采用鋼筋混凝土連續地基梁形式,在基礎梁的設計中,為充分發揮鋼筋的抗拉性和混凝土的抗壓性的復合效應,把設計重點放在梁的高度和鋼筋的用量上,在鋼筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基礎筋、基礎輔筋5種鋼筋的結合。為防止基礎鋼筋的生銹,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加鋼筋表面的保護層厚度,以抑止鋼筋的腐蝕。高層建筑基礎處理的另一個特色是鋼制基礎結合墊塊的應用,它是高層建筑上部結構柱與基礎相連的重要結構部件。它的功能之一是使具有吸濕性的混凝土基礎和鋼制結構柱及上部建筑相分離,有效防止結構體的銹蝕,確保部件的耐久性。
3.2.2鋼結構骨架的抗震設計
采用鋼框架結合點柱壁局部加厚技術來提高結構抗震性能。一般鋼框架結構,梁和柱結合點通常是柱上加焊鋼制隅撐與梁端用螺栓緊固連接。在這種方式下,鋼柱必須在結合部被切斷,加焊隅撐后再結合,這樣做技術上的不穩定性和材料品質不齊全的可能性很大,而且遇到大地震,鋼柱結合部折斷的危險性很大。鑒于此,可以首先該結構的梁柱采用高密度鋼材,以發揮其高強抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免斷柱形式,對二、三層的獨立住宅而言,結構柱可以一貫到底,從而解決易折問題。與梁結合部柱壁達到兩倍厚,所采用的是高頻加熱引導增厚技術。在制造過程中品質易下降的鋼管經過加熱處理反而使材料本來所具有的拉伸強度得以恢復。對于地震時易產生的應力集中,柱的增厚部位能發揮很大的阻抗能力,從而提高和強化了結構的抗震性。
3.2.3墻體的抗震設計
“三合一”外墻結構體系,首先是由日本專家設計應用的,采用外墻結構柱與兩側外墻板鋼框架組合形成的“三合一”整體承重的結構體系。該體系不僅僅用柱和梁來支撐高層建筑,而是利用墻體鋼框架與結構柱結合,有效地承受來自垂直方向與水平方向的荷載。由于外墻板鋼框架的補強作用,該做法可以較好地發揮結構柱設計值以外的補強承載力。加強了對豎向地震力及雪荷載的抵抗能力,最大限度地發揮其抗震優勢;另一方面,由于外墻板鋼框架與內部斜拉桿所構成“面”承載與結構柱的結合并用,也提高了整體抗側推力和抗變形能力。它的抗水平風載和地震力的能力比單純墻體承重體系提高30%左右。
4、增大結構抗震能力的加固與改造技術
建國幾十年來,我國的抗震加固與改造技術得到了飛速發展。1976年唐山地震后,砌體結構抗震加固的問題日益突出,砌體結構抗震性能不好:砌體墻體抗震能力、變形性能的不足、房屋整體性不好。因此,增大墻體抗震性能的外包鋼筋混凝土面層、鋼筋網水泥砂漿面層加固技術及增大結構整體性的壓力灌漿加固技術、增設圈梁(構造柱)加固技術、拉結鋼筋加固技術;通過增設抗震墻來降低抗震能力薄弱構件所承受地震作用的增設墻體技術等應運而生。目前該技術廣泛用于砌筑墻體的加固。5、結語
高層建筑已經逐漸成為當前時代建筑發展的主流建筑形態之一,對于高層建筑,其抗震效能的分析一直是國內外建筑抗震設計分析的研究熱點,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑設計階段進行結構抗震設計,只有從高層建筑物內部實施結構抗震,才能夠從根本上提高高層建筑的抗震效能。
參考文獻: