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關鍵詞:斷層;土地;利用
強震產生的地表破裂效應,從目前的研究成果看,其破壞力是不可抗拒的,只能通過避讓加以解決。從國內外研究和規范法規的規定來看,美國、歐盟、日本、中國和中國臺灣對于斷層場地,在城市建設中都要進行有效的避讓。我國大陸版塊分布著23條主要地震帶,他們穿越或影響著我國近三分之二的超百萬人口大城市,對于寸土寸金的城市用地,充分利用避讓區域內的土地就顯得很重要。
一、活斷層地表斷裂的特性
目前,活斷層避讓區域的劃分,主要以距離作為界定標準。避讓距離設定劃分區域的標準主要是斷層跡線和斷裂帶,向兩側各設定一定的避讓距離。斷層帶指一系列破裂面或次級斷層組成的帶,一般是同時形成、相互平行、性質相同的帶狀地質結構。斷層線是指斷層與地面的交線。斷層跡線的產狀是空間二斜面相交線用立體幾何方法進行確定。目前國內外對斷層避讓距離的研究成果,對于出露的斷層帶一般都是以斷層帶作為避讓的依據。徐錫偉、韓竹軍采取實際地震情況調查和模擬分析等方式進行研究,認為對于一般的隱伏斷層地表劈裂帶寬度在20~50m的范圍,也就是說對于一般的斷層,可能產生的地表破裂寬度在50m以內。根據蔣溥等人針對我國大陸淺源地震數據統計,得出構造地震造成地表斷錯變形寬度不超過100m的概率指數為0.5,而寬度在100~300m的概率指數為0.4,超過300的概率指數僅為0.25。從構造斷層的不同區域對地表的斷裂影響看,斷錯形變幅度分布是不均勻的,基本上是按照,自震中區向斷裂帶或形變帶延伸方逐漸遞減的。除了震源機制的影響外,介質機制和覆蓋層厚度也控制著斷裂的發生和發展,我國規范中對于抗震設防烈度為8度時覆蓋層厚度大于60m和抗震設防烈度為9度時,覆蓋層厚度大90m時均不考慮地表斷裂的影響。
各國對一般建筑的活動斷層的避讓距離的設定見表一,可見這一距離的設定都是嚴格限制在15米以上,我國建筑抗震規范對于丙類以上的建筑,在考慮覆蓋層厚度的前提下,給定的避讓距離是200米以上。
二、避讓區內危險區的劃分
根據我國東部和西部地區的場地條件和地震強度及頻度的差異,本文對東部和西部進行區分對待。根據張國民等人對我國地震震源深度的統計,我國大陸的震源深度在9~23km,均為淺源地震,其中東部地區的震源深度在7~19km,西部地區的震源深度在10~26km,東部比西部平均偏淺5km。這一統計數據也印證了我國東部和西部的差異,因此考慮我國的人口分布和地震災害影響因素,避讓區土地的利用按照東部和西部分別確定,從對工程建設需要避讓發震斷裂的要求出發,按照分級劃分的原則設置避讓區。
根據強震產生的地表破裂程度將地面斷裂帶按照危險程度劃分危險區域:
1. 地震時直通地表的斷裂區域為一級危險區域,相應的避讓距離為一級避讓距離。該區域所有工程規劃用地時均應避開。
2. 地震時可能造成的除主干斷裂之外的分支斷裂和次生斷裂造成地表破裂區域為二級危險區域,相應的避讓距離為二級避讓距離。該區域重大工程設施應選擇避開。
3. 抗震不利地段和危險地段,歷史地震形成的地表疏松的破碎帶和地震時可能發生滑坡、崩塌、地陷、非構造性地裂、泥石流區域為強震地面斷裂的三級避讓區域,相應的避讓距離為三級避讓距離。該區域根據地震災害評價具體確定。
由于我國東部和西部的第四紀沉積土層厚度的不同,斷層地震的發育條件也不同,因此在確定避讓距離的過程中,應該區分對待。對于斷裂帶可以確定的情況下,避讓距離取斷裂帶寬度和反映了斷層破裂模式及破裂傳播不確定性的斷裂帶影響寬度之和,二級和三級避讓距離分別引入不同的影響系數;對于地面斷裂位置確定、斷裂寬度不確定的情況下,東部和西部區分對待,根據目前我國西部最大寬度為500m,東部最大寬度為70m,可以按照一級避讓距離東部和西部分別取30m和300m,二級避讓距離東部和西部分別取50m和500m;當地面斷裂的位置和斷裂寬度均不明確時,設防烈度8度地區,一級避讓距離取200m、二級避讓距離取300m。設防烈度9度地區一級避讓距離取300m、二級避讓距離取500m。
三、活斷層避讓區的土地利用
地震構造性地表破裂的兩盤在水平和垂直方向上都有明顯的位移,一般上盤震害大于下盤震害,因此,在選擇避讓距離和建設廠址時,建議選取斷層的下盤建設,對各級危險區開發利用建議:
1. 一級危險區內嚴禁建造建筑,重要工程不應建設。長大線性生命線工程無法避開時,應進行強震地面斷裂影響評定,并針對強震地面斷裂的可能作用情況進行評價后進行規劃和設計。建議植樹造林,用于綠化用地。
2. 二級危險區內不應建設重要工程,嚴禁建二層以上建筑物,禁止建造長期居住群體性建筑,嚴禁建造大型水利核電等重要工程,長大線性生命線工程無法避開時,應評定強震地面斷裂影響,并采取響應措施。建議用于農、林、牧業用地。
3. 三級危險區以內,屬于建筑不利地段,不宜建設重要工程,其他各類工程宜避開,長大生命線工程應采取響應措施,建議用于農、林、牧、副業用地。
參考文獻:
[1]徐錫偉.活斷層地震地表破裂“避讓帶”寬度確定的依據與方法[J].地震地質,2002(04).
[2]韓竹軍,冉勇康,徐錫偉.隱伏活斷層未來地表破裂帶寬度與位錯量初步研究[J].地震地質,2002(04).
關鍵詞:砌體房屋;抗震性能;構造柱;圈梁
中圖分類號:TU223
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2008)08-0166-02
1 前言
目前,抗震設防區不按規范要求設置構造柱和圈梁的現象十分普遍,此類房屋在汶川大地震中很多損壞或完全倒塌。由于磚混結構中的主要承重構件是磚墻,而磚砌體的抗拉強度很低以及極差的抗彎曲性能,建筑物在破壞力極強的地震力作用下,很容易破壞或者倒塌。圖1和圖2為汶川大地震中砌體結構破壞的照片,由圖中可以看到砌體結構由于整體性不足,在地震下局部(圖1)或整體出現垮塌(圖2)而且極為脆性,房屋垮塌后都碎成了小塊體。
實震和試驗表明,通過增加構造柱和圈梁,可以改善砌體結構的變形性能,提高房屋的整體性。在地震區砌體結構房屋設計應該特別重視構造柱和圈梁的有效設計。
2構造柱
鋼筋混凝土構造柱,是指先砌筑墻體,然后在墻體兩端或縱橫墻交接處現澆鋼筋混凝土形成的柱。在砌體墻中設置構造柱的重要目的是約束砌體、增強延性、提高房屋的變形能力。另外,根據實驗研究表明,帶構造柱的墻體的強度可以得到一定的提高。在唐山大地震中,構造柱被稱之為救命柱??梢钥闯銎鋵Ψ课菘拐鸬闹匾饔谩?/p>
2.1構造柱位置的設置
抗震區砌體房屋構造柱的設置應滿足表1和表2的要求:
2.1.1多層普通磚、多孔磚房屋應按表1規定的部位設置構造柱;
2.1.2多層灰砂磚、粉煤灰磚房屋,由于塊材表面光滑,砌體抗剪強度低,其構造柱的設置要求比普通磚多孔磚要更嚴格,砌體結構設計規范要求按表2規定的部位設置構造柱;
這次地震教學樓和醫院破壞比較嚴重,建議在設計時:
1)外廊式和單面走廊式的多層房屋,按增加一層后的層數設置構造柱,且單面走廊兩側的縱墻均按外墻設置;
2)教學樓、醫院等橫墻較少的房屋,按增加一層后的層數設置構造柱;當教學樓、醫院等橫墻較少的房屋為外廊式或單面走廊式時,按注1設置構造柱,但6度不超過四層、7度不超過三層和8度不超過兩層時,按增加兩層后的層數設置構造柱。
另外,對局部小墻垛宜增設構造柱,這樣可以防止墻體在地震時過早破壞,而不能與其它墻體共同工作,從而降低結構的整體抗震能力。
2.2構造柱配筋設計
2.2.1構造柱中的縱向鋼筋屬于構造配筋,規范只規定了最少根數和直徑,一般選用延性較好的鋼筋,縱向受力鋼筋宜選用HRB335級,箍筋宜選用HRB235級。
2.2.2構造柱最小截面尺寸采用240mm × 180mm,縱向鋼筋宜不小于4 Φ12,箍筋間距不宜大于250mm,且在柱上下端宜適當加密;7度時超過六層、8度時超過五層和9度時,構造柱縱向鋼筋宜采用4Φ14,箍筋間距不應大于200mm;房屋四角的構造柱尺寸宜適當加大截面及配筋。另外在挑梁下構造柱宜加大配筋,建議不小于4Φ14。
2.2.3構造柱與墻連接處應砌成馬牙槎,并應沿墻高每隔500mm設2Φ6拉結鋼筋,每邊伸入墻內不宜小于lm。
3圈梁
圈梁可以提高房屋的整體性,可在房屋中和構造柱一起共同約束磚砌體,限制墻體裂縫的開展和延伸,減輕地震時地基不均勻沉降對房屋的不利影響,抑制地震時裂縫的開展。
3.1圈梁位置的設置
圈梁如果設置不當將不能達到增強房屋抗震性能的預期目的。地震區砌體結構房屋圈梁設置要求:
3.1.1對裝配式混凝土樓、屋蓋和木樓、屋蓋的磚砌體房屋,橫墻承重時圈梁的設置要求如表3 ;縱墻承重時每層均應設置圈梁,且抗震橫墻上的圈梁間距比表內要求適當加密。
3.1.2現澆鋼筋混凝土樓、屋蓋的磚房建議設置圈梁。為了使構造柱在樓蓋標高處有牢固的支承點,規范要求現澆樓、屋蓋在樓板內沿墻體周邊加強配筋并與構造柱鋼筋可靠連接。
3.2圈梁的構造要求
圈梁在構造中應做到連續、連接可靠、便于施工,應符合下列構造要求:
1)圈梁宜連續地設在同一水平面上,并形成封閉狀;當圈梁被門窗洞口截斷時,應在洞口上部增設相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長度不應小于其中到中垂直間距的二倍,且不得小于1m;
2)縱橫墻交接處的圈梁應有可靠的連接。剛彈性和彈性方案房屋,圈梁應與屋架、大梁等構件可靠連接;
3)鋼筋混凝土圈梁的寬度宜與墻厚相同,當墻厚h≥240mm時,其寬度不宜小于2h/3。圈梁高度不應小于120mm??v向鋼筋6、7度時不應少于4Φ10,8度時不少于4Φ12,9度時不少于4Φ14,綁扎接頭的搭接長度按受拉鋼筋考慮,箍筋間距非抗震區房屋時不應大于300mm ,6、7度時不應大于250mm,8度時不應大于200mm,9度時不應大于150mm;
4)圈梁兼作過梁時,過梁部分的鋼筋應按計算用量另行增配。
4弱框架
在設計中如能合理設計構造柱和圈梁,使之在墻體中形成弱框架,將會較大地提高砌體結構的抗震性能。為了保證弱框架得以實現,作者根據實際設計經驗,總結了以下設計意見,可供設計人員參考:
4.1構造柱與圈梁連接處,構造柱的縱筋應穿過圈梁,保證構造柱縱筋上下貫通。
4.2對與構造柱相連的梁或圈梁,梁兩端1.5倍梁高范圍內宜加密箍筋,間距100mm。
4.3構造柱可不單獨設置基礎,但應伸入室外地面下500mm,或與埋深小于500mm的基礎圈梁相連。
4.4構造柱應沿整個建筑物高度對正貫通設置,構造柱在層與層之間不要錯位。如遇局部突出屋頂的水箱間、樓梯間等,當構造柱不是自下部建筑物直通至頂時,則可將突出建筑物的四角構造柱插入到主建筑物頂層的砌體內,并應與相應的圈梁錨固。
4.5從圈梁與樓板的相對位置看,圈梁可以分成板平圈梁、板下圈梁和高低圈梁,就所起的抗震能力講,以板平圈梁最好,他不但直接將樓板箍住,形成一個封閉的受力體系,而且還可以通過樓板鋼筋出頭,與圈粱混凝土整澆一體。
4.6房屋外墻四角是容易損壞的部位,其構造柱的配筋和斷面要適度加強。
4.7對由于地基土地耐力不大或土質不一致須增設基礎圈梁,則不應小于l 80ram。凡內橫墻與外縱墻的接頭部位,未設貫通圈梁的,宜設圈粱拐角接頭,拐角接頭長度為Im,可從圈梁內甩出墻體拉結,也可按圈梁作法拐作lm。這樣就保證了在房屋抗震時應力集中部位得到很好的拉結。
4.8加強構造柱與預制構件和現澆構件的連接,凡遇構造柱的預制構件,為充分發揮構造柱的作用,可改預制構件為現澆構件,也可設置埋件將預制構件與構造柱焊接在一起。對現澆的鋼筋混凝土樓板,由于其可以不再單獨設置圈梁,故可直接與構造柱相連。此時,現澆鋼筋混凝土樓板至少應有兩根附加鋼筋或一根附加鋼筋和一根架立筋伸入構造柱內與之相連接。
4.9對于現澆和裝配式鋼筋混凝土等鋼性屋蓋的磚房,裂度較高時易在屋蓋的板底或圈梁底面下l~4皮磚范圍出現周圍水平裂縫。為此,可在頂層磚墻在灰縫中適當設置水平鋼筋,提高其抗剪性能。
汶川大地震已經過去一段時間了,與唐山大地震不同的是,這場地震發生在抗震設防區,對結構在這場地震中破壞的研究分析以及對以后結構設計改進的探討顯得尤為有意義,本文詳細探討了地震區砌體結構的圈梁和構造柱的設計,希望對工程設計人員提供有益參考。
參考文獻:
[1] 施楚賢主編.砌體結構理論與設計(第二版)[M].北京:中國建筑工業出版社,2003.
關鍵詞:高中英語;閱讀教學;翻轉教學;學習任務單;自主學習;設計;應用
從Unit 4 Earthquakes中節選Period 2 Reading來探討如何有效設計“學習任務單”,其中主要從學習指南、學習任務和學習困惑等三個部分著手開展探索設計。
一、設計學習指南
(一)課題名稱
“人教版高中必修1Unit 4 Earthquakes Period 2 Reading”。
(二)學習目標
(1)通過自主閱讀學習,認識地震對城市的毀滅性破壞,了解唐山大地震以及救援等有關情況;(2)通過閱讀學習認識道理:能了解并認識地震前的預兆,提前做好準備,獲得求生的機會,減少或避免不必要的損失;(3)進一步掌握必要的閱讀方法與技能;(4)學習掌握本課中的重要詞匯和短語、典型表達方式、重要語法結構。
(三)學法建議
“自主閱讀;精泛結合;適當借助相關辭典工具和資料;在線初步交流”。
(四)學習預告
活動形式一:展示和分享(小組代表展示成果,共同分享學習收獲);活動形式二:交流和探究(①教師巡視,小組交流;②解答小疑問,記錄疑難問題;③加強小組合作,鼓勵釋疑解惑);活動形式三:檢測和點評(隨堂訓練,小組互評,教師點評);活有問剿模鶴芙岷吐涫擔課堂小結,審視易錯點)。
(五)學習資源
(1)教科書必修1Unit 4 Earthquakes;(2)教學微視頻;(3)互聯網絡、微信、QQ、短信以及其他可利用資源要素。
二、設計學習任務
優化設計學習任務是“學習任務單”的主體部分,學習目標的達成主要靠學生自主自覺完成學習任務來體現和保證的。
如,針對Period 2 Reading教學要求,設計了學習任務:“認真觀看微視頻,并結合課本閱讀材料以及自己的有效學習資源,努力完成任務:‘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(重點句型): ___________ 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. ’”
教師在設計學習任務時,必須讓學生能在明確的具有層次性和梯度性的任務要求和學法建議的指引下達成目標;同時又要引導學生在完成各個任務的過程中適時對照自己的閱讀學習情況。
三、提出學習困惑
提出學習困惑是學生開展自主學習后的重要一環,是對自己學習的有效反思和總結。如,在Period 2 Reading這一課時自主學習后,筆者發現學生提出了許多有價值的學習困惑和建議,有的學生提出了自己在英語詞匯和短語的積累上很薄弱,在英語語音讀法不夠到位;有的學生提到自己的英語閱讀技巧較差,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關鍵句詞的敏銳性差……這些都表明了學生真正融入了自主學習進程中去,獲取了難得的心得體會。
四、應用建議
(一)要防止“習題化”傾向
“習題化”傾向是“學習任務單”設計活動中必須注意的問題。如果將“學習任務單”變成了“導練單”,失去了利用精簡有效的典例訓練來測試學生自主學習效果、激發學生的學習問題的積極作用。
(二)要始終關注的核心
“問題”是我們在閱讀翻轉教學前后必須始終關注的核心。科學設計“學習任務單”,目的在于通過引導學生有效利用“學習任務單”,由自主自覺的閱讀活動中發現自己的學習困難或問題,并積極準備“帶好問題進課堂”。
參考文獻:
[關鍵詞] 防震減災 案例 應急管理 政策建議
我國是災害多發國家,其中,地震在所有的災害中造成的損失最大。中國位于世界兩大地震帶――環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間,受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海洋板塊的擠壓,地震斷裂帶十分發育。因此,我國的地震十分頻繁。雖然我們無法阻止突發災害的發生,但是有效的應急管理可以減少其對人民生命、財產造成的損失。
一、案例
我們以2008年日本巖手•宮城內陸地震和中國汶川地震為例看一下災害受損情況。
1.日本巖手•宮城內陸地震介紹
東京時間2008年6月14日上午8時43分,日本東北地區發生里氏7.2級、最大震度達6強(日本標準)的內陸直下型地震。地震震中位于巖手縣內陸南部,震源深度約為8公里。其中,巖手縣奧州市和宮城縣栗原市的震度達到6級強。余震發生420多次,搖擺強度與阪神大地震相當,是日本觀測史上地震加速度最大的一次。地震共造成2.9萬多戶停電,3800戶斷水,75所學校設施受損,13人死亡,10人失蹤。
2.中國汶川地震介紹
2008年5月12日14時28分,四川省發生了8.0級強烈地震,震中位于四川省汶川縣映秀鎮。此次地震直接嚴重受災地區達10萬平方公里。遇難人數和失蹤人數總共已超過8萬人,不可計價和間接損失不計其數,文物損失、檔案損失和生態環境破壞等未入統計,建筑物和基礎設施占總損失的七成,地質災害發生1.2萬多處,直接經濟損失8451.4億元。全國多個省市有明顯震感,其中以川陜甘三省震情最為嚴重。汶川大地震是淺源地震,因此破壞性巨大。
這兩次地震都使得城市中的基礎設施及生命線遭到破壞,給人民的生活帶來了極大的不便。盡管日本巖手、宮城內陸地震是直下型的,震級比中國小,但我國所遭受的損失是慘重的,究其原因固然有我們反思的地方。
二、目前存在的問題
在防震減災方面,我國已經做出了明顯的成績,如在2008年汶川地震中,我國的救援工作得到了國際和國內的肯定,但是目前我國的防震減災體制還不夠完善,仍然存在著很多問題。
1.我國的法律體系不夠健全
中國在防震減災方面的法律、法規有《突發事件應對法》、《防震減災法》、《破壞性地震應急條例》、《地震預報管理條例》、《地震安全性評價管理條例》、《地震監測管理條例》、《地質災害防治條例》、《汶川地震災后恢復重建條例》等,目前,國家突發公共事件總體應急預案和部門預案,以及大部分省市級應急預案的編制已基本完成。日本的災害對策法律共53部,按照內容和性質分為災害對策基本法、災害預防和防災規劃相關法、災害緊急對應相關法、災后重建和復興法以及災害管理組織法五大類。因此,與日本相比,中國的條例多,法律少,災害管理組織和規劃體系還不夠完善,有待進一步健全。
2.保險機制
(1)缺乏保險機制。我國基本上沒有地震險,并且在其它大部分可能涉及的險種中,地震險也被排除在外。比如,在房屋險、財產險中,保險公司不賠償由于地震帶來的這兩種財產的損失。只有壽險、個人意外傷害險可能對地震造成的損失進行賠付,但也要看保險公司的合同規定。我國的災害損失遠大于一些發達國家,但是在巨災保險賠付數額及風險轉移上還遠不及發達國家。
(2)缺乏國家的支持。我國巨災保險業務的經營模式是商業化模式,保險業總體規模較小,缺乏精確的巨災風險評估技術,巨災承保能力有限。由于以上特點決定了巨災保險不是保險公司所能承擔的,需要國家層面的支持與協調。
3.應急物資
(1)數量不足。地震發生后,一方面,由于災區受災可能非常嚴重,致使基礎設施,生命線工程等可能遭到嚴重破壞,此時災區需要大量救援與生活物資等。另一方面,由于震前國家沒有做好充分準備,中央儲備庫中物資數量不足。因此,需要同時從全國各地調運物資,運輸路程遠,時間長,應急物資數量不足的問題表現得尤為突出。
(2)種類不足。目前,我國儲備的應急物資主要是食品,其中水的供應仍然比較缺乏,醫療、防疫、救生器械也嚴重不足,不能滿足救援的需要。并且由于災后交通不便,有些手術需在野外進行,與之配套的野戰手術車也嚴重緊缺。其它的一些生活必需品,如婦嬰用品,衣物等也存在著不足。
總體來說,目前,國家儲備物資調配仍然捉襟見肘,國家物資儲備庫也并未充分展現其戰略意義,國家物資儲備應對重大突發事件的能力仍然欠缺,進一步加強和完善國家物資儲備的體系和能力建設迫在眉睫。
4.震前預報
目前,中國內地尚未建立規模性的城市和重大工程地震預警系統,僅在少數重大工程中建立了小規模的地震報警系統或地震人工緊急處置系統。其中,廣東大亞灣核電站1994年建成地震預警與緊急處置系統。此后,秦山核電站、嶺澳核電站也相繼建成了類似的地震預警與緊急處置系統。2007年,冀寧輸氣管線也建立了地震監測與報警系統。而日本擁有全球首個緊急地震速報系統,與日本相比我國還相差很遠。
5.應急指揮系統
目前,我國的應急指揮系統多分布于相應的行政系統,如地震應急指揮中心要由地震系統建立,水災應急指揮中心主要由水利系統建立,這些并非屬于政府的綜合性應急指揮系統。所以,如何發揮各應急指揮中心的作用,使其成為綜合性救災指揮系統是值得研究的課題。尤其作為應急指揮中的情報體系,更應該統一化和標準化,使災害發生時,各部門的災害情報都能匯總到應急指揮中心,有效地進行救災搶險的指揮和調度。
6.教育體制
日本為了增強國民的防災意識,把每年的9月1日定為防災訓練日,建立了相關的培訓制度和協作體制。地方政府免費提供防災手冊,學校開設防災必修課,企業和家庭平時備有必要的救災食品和手電筒等物品,防災知識做到全民皆知。而我國只是初步建立了防震減災管理體系,下發了關于加強學校減災工作的若干意見、全國學校減災應急預案等,缺乏具體、統一、標準的明文規定。相對于日本來說,中國的防震減災教育還不夠健全,沒有普及。
7.避難場所
一方面,房地產開發商將大部分土地用來做樓盤開發,很少考慮公益性的設施,在居民點和附近設立的一些小公園和小廣場,也只是用做休閑的,沒有考慮特定時期避難空間對于居民的重要性。因此,造成了在地震來臨時沒有避難場所的局面。另一方面,在我國的幼兒園、各學校體育場、各類主題公園、大小廣場、綠地等,雖有避難通道,但沒有標示出避難場所的名稱、面積、容納的人員數、交通通達方向、收容居民的地理范圍。因此,地震來臨時會造成很大的盲目性。
三、政策建議
針對我國在防震減災工作方面存在的不足,本文提出了如下建議:
1.制定防震減災規劃、計劃
政府應組織相關部門根據國家地質狀況,按地震易發性分門別類地制定防震減災規劃、計劃。國務院防震減災會議負責編制實施防震減災基本計劃:發生警戒宣告時關于國家防震減災的基本方針,防震減災強化、應急計劃,綜合防災訓練;指定行政、公共機關,防災會議,特定的民間組織負責編制實施防震減災強化計劃:防震減災應急對策,災害發生時能夠緊急利用的設施,大型防震減災訓練等;市街村的防災會議負責編制實施:防震減災應急計劃,防震減災應急對策,大型防震減災訓練。
發現異常現象時,應按下面順序以各種計劃為基礎實施防震減災應急對策:連續觀測,氣象局發現異?,F象,觀測信息,氣象局向中央匯報地震預知情況,宣告警戒,實施防震減災應急對策。要高度重視常態下防震減災管理體制的建設,強化災害應急機制的建設。
2.完善物資儲備體制
借鑒日本的經驗,按最小單位街村確定避難場所、儲備救災物資。救災物資的儲備也可以利用街村內的商店、藥店等。物資的儲備要由專人負責,既要保證一定的庫存又要及時更新避免浪費。開展必要的防震演習和自救互救技能的培訓,提高國民的防震減災素質,在全國普及防震減災教育。
3.完善法律體系
要建立建筑基本法,依法解決建筑中的各種問題。要嚴格審查建筑物的設計標準,嚴格執行抗震標準,施工現場要嚴格檢查,提高各種建筑物的抗震性。對于一些老舊的建筑應加以翻新、加固、甚至進行重建。要建立災害保險法,落實巨災保險機制,使人民群眾的財產通過投資的形式依法得到保障。建立災害管理組織法,依法實行災害救助工作。
4.應大力投資研究、建設緊急地震速報系統
健全預警網絡及社會預警體系,將預防與應急有機地結合起來,使預警在預防與應急中起到良好的作用,從被動應付型向主動保障型轉變,開創政府應急信息化建設,盡快提升我國的地震測報速報水平。
5.規劃應急避難疏散路線和場所
在人員集中的公共場所,如影劇院、商場、圖書館、學校、車站等應設置寬敞的安全出口并標明疏散標志,避免混亂、擁擠、堵塞等事件。在選擇地震應急避難場所時,面積要開闊,高大建筑、電線,地下管線要少。避難場所可以利用現有的公共設施如廣場、綠地、公園、體育場等,且盡量使其均勻分布,以利于群眾迅速到達。
四、結語
我國是自然災害多發國家,因此要充分做好應對各種災害的準備。雖然我國在防震減災方面已經取得了一定的成果,但是防震減災體制還不夠完善,還需要進一步完善災害應急體制。只要不斷地吸取各國防震減災的成功經驗,并在實踐中不斷總結,防震減災體制才能建設得更加完善。
參考文獻:
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【關鍵詞】概念;設計;建筑結構;設計原則;措施建議;
隨著社會經濟的繁榮,城市建筑業的蓬勃發展,各類功能、造型的建筑在城市中已經遍地開花。在大量的建筑群涌現的情況下人們對建筑的功能、造型以及施工有了更高的要求。從而促使結構工程師對建筑工程結構設計的合理性、安全性也需要進一步的思考,這就需要結構設計工程師在建筑設計初期提出完善的設計概念,遵循設計基本原則,借鑒一些先進的技術,使房屋建筑結構設計更安全、可靠。
一、概念設計存在的重要性
概念設計是一個優先于建筑工程的初步設計,它所需要達到的目標就是在總體方案的設計階段使建筑物的功能優越、造型美觀、技術先進。結構概念設計的重要性主要體現在力學概念、材料性能、結構體系以及建造技術的嫻熟運用,同時還要有審美的眼光、工程的意識和豐富的實踐經驗。要做好結構概念設計的重要條件就是透徹理解建筑意圖、使用功能及相應的地區規劃和自然環境,掌握結構受力的規律和真實情況,運用正確的概念指導工作,把握重點,突破對問題的狹隘經驗所產生的障礙和束縛,才能避免在設計中發生原則性的錯誤。這就需要建筑結構工程師經過不斷的學習和總結設計經驗,在工作中勤于思考,及時了解學習設計成果和技術資料,深入實踐了解施工現場,以探索結構的真實工作情況。從而做到建筑空間和形式與結構體系和材料、建造方法和效益之間的協調一致。
二、建筑結構設計的基本原則
1、剛柔并濟的設計原則
結構的塑性變形可以消耗地震能量,具有延性的結構變形可以有效地抵抗地震,而結構的變形能力不足又是結構破壞和倒塌的重要原因。這就要求建筑結構的合理體系一定要遵循剛柔并濟的原則。這是因為在設計中結構剛度太大,在地震力作用下結構吸收的地震作用也會增大,結構的變形協調能力就較差、結構的延性差從而導致結構的脆性破壞,這樣就違背了抗震設防的基本原則。相反,如果結構剛度過小,雖然減少了地震作用效應,但結構變形的增大也同樣會導致結構破壞使得建筑物無法正常使用。所以在結構選型及布置上我們要做到剛度、質量分布比較均勻,不出現平面布置不規則、嚴重的凹凸以及豎向構件剛度突變而導致的傳力途徑突變。這就有效地避免了由于忽視以上問題而導致結構的薄弱部位將產生過大的應力集中或過大的變形,容易導致結構過早地倒塌。因此結構構建的合理布置的,有利于防止薄弱的子結構過早破壞、倒塌,使地震作用能在各子結構之間重分布,增加結構的贅余度數量,發揮整個結構耗散地震能量的作用。而并非結構梁、柱及抗震墻越多就越好,鋼筋配越足就越結實。
2、多道設防的設計原則
多道設防就是在同一工程中,通過控制各次要部件和主體結構在地震中破壞的順序來達到抗震防御目標的一種抗震概念設計原則。一個良好的抗震結構體系應該由若干個延性較好的結構構件連接起來協同工作。例如框架-抗震墻結構是由延性較好的框架和剪力墻兩個抵抗體系組成;剪力墻結構是由若干個單肢、雙肢甚至多肢墻系組成。抗震結構體系應有最大可能數量的贅余度,并且有意識的建立起一系列分布的屈服區,使結構能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破壞也易于修復。在實際的地震中,能造成建筑物破壞的強震持續時間少則幾秒,多則幾十秒甚至更長時間。在這樣長的時間內,多次的地震脈沖對建筑屋產生多次往復式沖擊,如果建筑物只有一道抗震設防線,該設防一旦破壞,接踵而來的地震波就會促使整個建筑的垮塌。特別是建筑屋的自振周期與地震波周期相近時會使建筑物發生共振,從而加速其倒塌進程。而建筑物采用了多道抗側力體系時就不至于在強地震力作用下這些構件全部破壞從而使建筑物免于倒塌。在我國08年發生的汶川大地震中,各種建筑的破壞形態更為有力地證明了這一點。所以建筑結構工程師一定要在設計的初期就對房屋建筑的整體概念上加入多層設防的設計理念,以確保結構安全可靠,保證人民生命財產。
3、強柱弱梁,強剪弱彎,強節點弱構件的設計原則
“強柱弱梁”就是柱子不先于梁破壞,因為梁破壞屬于構件破壞,是局部性的,柱子破壞將危及整個結構的安全---可能會整體倒塌,后果嚴重,因此要保證柱子更“相對”安全。強柱弱梁是保證框架結構的延性,如果塑性鉸過早出現在柱中,對結構破壞是很大的,所以設計成強柱弱梁,讓塑性鉸首先出現在框梁中,這樣結構就具有了較好的變形的能力,延性變強。
“強剪弱彎”是指構件的抗剪能力應好于抗彎能力?!皬澢茐摹笔茄有云茐模怯蓄A兆的,如開裂或撓度較大等;而“剪切破壞”是一種脆性破壞,沒有預兆的,瞬時發生,沒有防范,所以我們要避免結構構件發生剪切破壞,保證彎曲破壞之前不發生剪切破壞,充分發揮塑性鉸的能力。
“強節點弱構件”是指節點的承載力應高于連接構件,因為節點不但承擔了構件之間的連接而且是構件傳力的重要環節,因此節點失效意味著與之相連的梁與柱都失效。對于節點重要性的認識,在各個規范及標準圖集中都有明確的要求和深刻的體現,我們在應用時須認真體會。
仔細分析以上三點設計原則,它們共同的特點就在于保證結構的具有良好的延性,方能減少地震作用所帶來的破壞。
4、以人為本的設計原則
無論是哪種建筑物都是為了滿足于人們的精神和物質需求,服務于人類。近年來經濟的發展使得人們對居住環境要求也越來越高。人們的居住、生活都愈想回歸自然,享受到健康的自然環境,所以現在越來越多的建筑設計時就提出了生態環保型設計概念,主要原因是生態環保是可持續性發展。利用建筑周邊的自然條件結合先進的環保設施共同筑建環保居住環境,充分展現人與自然的和諧。
三、房屋建筑結構概念設計的措施建議
1、在建筑方案前期做好宏觀掌控
要將一個優秀的建筑作品去實現就需要結構設計者在建筑方案前期做好結構選型,比較不同結構形式的優越性,權衡其利弊確定合理的結構形式(主要包括樓屋蓋形式,承重結構形式以及基礎結構形式);選用新型建筑材料提高結構強度,減輕結構自重從而使建筑安全耐用、功能優越、造型美觀、合理經濟;考慮關鍵部位的構造措施以及合理的建議先進的施工技術。
2、在編制設計文件階段做好技術把關,控制各個設計環節
設計文件的編制階段是概念設計深度的集中體現。所以在編制設計文件時應嚴格遵循規范的要求,深刻理解規范的編制意圖而不拘泥于規范條文,靈活應用。并且多學習已有建筑的設計思想,廣集思路,多了解實際施工狀況使的設計者的意圖更好地被體現,以做到理論與實踐的完美結合。選擇合適的計算軟件及合理的力學計算模型,以確保模型的真實性及計算結果的正確性。正確地借助現代化科技成果及科研結果來做好結構設計,而不依賴于計算軟件;正確地判斷計算結果,做好構造要求及各個部位構件及節點的設計,滿足結構安全性能以及建筑使用功能要求。
四、總結
隨著各種建筑物的功能需求的不斷提高,這就需要建筑結構設計工程師不斷鞏固理論基礎,更新思想,以及創新性的設計概念。房屋建筑結構設計是實現、美化建筑思想的重要環節,它會影響到建筑物的安全性、可靠性。所以只有合理的建筑結構形式以及正確的計算方法,依靠材料和結構的發展,才能容文化于建筑之中,促使建筑的繁榮。
參考文獻:
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[2]《高層建筑結構概念設計》 郁 彥著,中國鐵道出版社,1999-07
關鍵詞:重型鋼結構結構選型
中圖分類號:TU391文獻標識碼: A 文章編號:
前言
常見的重型工業鋼結構廠房的結構形式是多種多樣的, 任何形式的廠房鋼結構只有按照正確的施工方法進行施工, 才能保證鋼結構廠房安裝精度。由于鋼結構能更好地實現大跨度、大柱距、大吊車的結構布局,所以能滿足多樣化的工藝平面布局要求,加上鋼結構廠房可采用輕質圍護結構,故而此類結構受到了更多用戶的青睞,被更廣泛地推廣到各行各業。
本文主要就典型重型廠房進行設計的例證,總結此類項目的基本設計要則,以更好地縮短設計周期,降低設計人為成本,在結構方案上合理化控制工程造價,實現工業項目的人性化設計。設計時應以滿足平面工藝布局、建筑物使用功能、室內外綜合公用管道空間布設為前提,根據各地不同的自然條件,如風雪荷載、抗震設防等進行方案對比分析。
1、結構平面布局選型方面:
經濟合理的結構布局往往以合理的結構單元劃分為前提。結構單元的劃分基本考慮因素有如下幾項:工藝布局、吊車設置、建筑物平面投影尺寸等。
(1)結構單元平面尺寸基本要求:在滿足生產工藝布局、人流入口、貨流入口、參觀通道等要求前提下,重型鋼結構廠房結構單元經濟控制尺寸基本為長度方向總尺寸不超過220 米,跨度方向不超過150m。
(2)能歸并為一個結構單元的吊車使用要求:盡量使軌高差異不大,檐口高度或剛架端部下沿高度在12m 以上的合并為一個單元進行計算。因為, 鑒于輕鋼規程(CECS 102:2002) 的使用范圍,沒有必要將輕重吊車合并為一個單元進行計算。如果主跨為大噸位吊車,附跨為輕型吊車,設計時應盡量合理分配結構單元。在保證主跨橫向剛度足夠抵抗側向風荷載、地震力的前提下,公共軸處建議設雙柱,總結原因主要有兩個:(1)設雙柱能合理利用輕鋼規程與鋼結構規范的相關控制指標,根據地震力是否是控制指標,合理選擇鋼柱鋼梁的腹板及翼緣的寬厚比及高厚比限值,不再是附跨技術指標從屬主跨,將各項設計指標均從嚴控制,會造成不必要的浪費。(2)主附跨公共軸處一般均為高大型防火隔墻,此類墻體貼砌在主跨鋼柱外側,若不脫縫,則雙柱合一,這樣為保證公共柱兩側的吊車安全運行距離,則必然會增大廠房橫向尺寸,公共柱往往成為三階柱,柱截面三段變化,柱截面加工焊接量較大。另外,此處公共隔墻也會出現三段式設計,其豎向呈"Z" 字型,墻體構造及安裝困難,重型吊車的制動系統、輔助系統安裝也會非常困難。
(3)投影尺寸以矩形或方形為主的可化為一個結構單元。若出現長向端部局部收進,則須注意收進尺寸不宜過大,按抗震規范平面布置盡量規則的指導原則,雖然廠房的地震力不一定是主控因素,但符合抗震概念的指導精神要求,也會消除掉后期許多不良隱患。若非收進不可,則應考慮采取在平面凹角處增加補強措施,通過補強措施增強廠房的整體性。
2、重型吊車鋼柱選型:
考慮到取材便利、用鋼量經濟指標等因素,對于吊車噸位超過50 噸的廠房,若采用實腹柱,則為截面高度大于700、翼緣板厚度在18mm以上的鋼排架,建議設計人考慮格構柱的設計方案,在綜合分析實腹柱與格構柱的用鋼量、加工便利、防銹漆防火涂料附著力等方面后,再予以定案,確保設計不返工。
3、普鋼廠房屋面變形控制指標:
從計算假定看,普鋼排架廠房一般假定屋面剛度無窮大,撓度太大不行。從廠房變形要求看,規范對吊車軌頂處的水平位移有較嚴格的規定,如果屋面梁剛度太小,鋼柱則成了懸臂柱,位移不能滿足,用鋼量則轉移到柱子上了,即柱子截面要很大。
一些老前輩偏向于用桁架屋面梁(屋架與柱子鉸接,這其實也是以前沒有計算機,為了方便采用手算而采用的一種結構形式),因為當時采用大型屋面板,荷載較大,容易出現漏水問題,而桁架屋面梁的剛度大,結構安全度高。桁架梁在國內的使用時間比較長了,積累的經驗也比較多,技術已經比較成熟,以致沿用至今。實際上,現在普通廠房中使用實腹式梁(梁柱剛接,剛度也不小;采用輕型彩鋼板屋面,其對屋面梁變形要求不嚴,不會產生漏水等問題),從結構體系來說是沒有問題的,已通過實踐的檢驗。
所以建議:
(1)大噸位吊車輕型屋面的鋼結構廠房,屋面鋼梁的撓度問題,也超出了《門鋼規程》的范圍,如果鋼梁撓度控制得太嚴格的話,會出現浪費的問題,現在許多工程已經將鋼梁撓度指標放寬了,可以參考《門鋼規程》,但支撐系統最好采用普鋼設計,不能采用圓鋼。
(2)對于采用輕型屋面的大噸位吊車輕型屋面的鋼結構廠房,鋼梁撓度可以取L/250。對于采用大型屋面板的大噸位吊車輕型屋面的鋼結構廠房,鋼梁撓度仍取L/400。對于采用輕型屋面的但鋼梁上帶有懸掛吊車的大噸位吊車輕型屋面的鋼結構廠房,鋼梁撓度取L/400。
4、排架柱頂位移設計指標:
結合鋼結構設計規范,對排架柱頂水平位移(撓度)限值進行靈活取值,以根本措施來確保重型吊車運行穩定,減小吊車卡軌力對主體的不利影響。
5、肩梁設計要點:
階形柱肩梁處用轉換桁架的概念進行驗證與實施。通過肩梁的合理設計與應用,將柱屋蓋肢內力豎向傳遞并合理分配給下柱的屋蓋肢和吊車肢。
6、柱腳形式選取:
由于重型吊車的吊車荷載較大,柱腳彎矩太大,常規的平接式柱腳不能滿足受力需要,故建議重型鋼柱的柱腳以插入式為主,插入深度的計算既要滿足截面本身的高寬比例要求,尚應滿足抗震要求的截面塑性要求。
如:雙肢柱截面尺寸為:全截面高度hc=2375mm,全截面短邊尺寸bc=700mm。
(1)構造計算時:杯口插入長度H1 應為1.5xbc 和0.5xhc 的最大值,即最少插入深度
應為1188mm。
(2)抗震計算時:H1 應為2xbc=1400mm 和squa(6M/bf.fc)的最大值,其中bf為吊車肢翼緣寬度,fc 為混凝土抗壓強度。上述兩項的最大值才符合柱腳的插入深度要求。
7、抗風系統的設計:
高大廠房往往軌高在15m 以上,山墻整體剛度較弱,單純設抗風柱已不能滿足抵抗風荷載的要求和跨向整體剛度的要求,于是,在設計時建議綜合考慮上層吊車軌高和抗風柱的豎向布置,以抗風柱為抗風系統的豎向支撐點,在上層吊車梁頂部沿山墻方向設置抗風桁架,此大跨度桁架水平放置。
8、關于設備基礎的設計:
關鍵詞:拱橋;抗震;性能分析
中圖分類號:U448 文獻標識碼:A
1 概述
拱結構是一種常見的建筑結構類型,具有歷史悠久,造型優美細膩、抗壓能力強等特點,因而被廣泛運用于橋梁、隧道以及房屋建筑中,其中拱橋就是拱結構應用的典范之一。拱橋在橋梁的發展史上占有重要的地位,迄今已有三千多年的歷史。拱橋的承載能力強,其跨越性能強于梁式橋。由于拱橋大部分分布在西南地區,在西南地區幾乎很少有地震的發生,因為其有巖石基礎,即使是發生地震,也不會對結構有太大的損害,對整個結構的固有周期影響的非常小,所以,對拱橋抗震的研究僅僅停留在一些彈性范圍內。然而,在1995年的日本神戶地震發生后,設計者開始逐漸的認識到了只在彈性范圍內研究結構的抗震性能是遠遠不夠的。針對震后災害,并結合延性設計理念,日本橋梁規范進行了修改,提出了兩水準的設計要求,分別是水準一(在多遇地震的情況下)及水準二(在罕遇地震的情況下)。
2 建立模型以及特征值分析
該拱橋主要由橋面板、鋼縱梁、橋墩及拱肋組成。橋的總長是173m,拱長是114m,拱矢高是16.87m,拱橋的矢跨比為1:6.76。其中橋面板是鋼筋混凝土結構,截面形式是矩形截面,它的寬度是8.2m,而其厚度為0.22m。鋼縱梁的截面形式是工字形梁。橋墩采取的是箱形截面。拱肋是由箱型截面、橫隔板、橫向支撐以及對角支撐組成。
本文采用Abaqus有限元軟件進行分析,分別對順橋方向及橫敲方向輸入地震波,該地震波是1995年日本神戶地震時所記錄的地震波。對一個結構進行動力時程分析,首先第一步要算出它的固有周期,也就是相當于結構的特征值分析,找出質量參與系數在90%以上的所有振動模態,在本結構中取出前20個振動模態的計算結果如表1。從表中可以看出在順橋方向起主要作用的模態是模態1、5、12,而橫橋方向起主要作用的是模態2.
3 結論
通過對時程分析方法的結果作依據,分別對鋼拱橋的順橋方向以及橫橋方向的激勵,來驗證Push-over分析方法的有效性及準確性,總結了以下的結論和建議:與順橋方向相比,鋼拱橋在橫橋方向更容易破壞,且破壞的位置一般在拱腳處。
參考文獻
關鍵詞:地建筑結構, 抗震設計.抗震分析,概念設計
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
中圖分類號:TU973+.31 文獻標識碼:A文章編號:
1 引言
雖然國內外不乏山地城市,但鐵乏對山地建筑結構抗震設計特殊問題的認識及相關震害的調查和分析,有針對性的研究還較為少見。目前基本投有開展山地建筑結構設計特殊問題方面的系統研究,缺乏對山地建筑結構設計有指導意義的研究成果,更談不上相關的設計規程或規范,理論研究明顯滯后于工程實踐的需要。設計人員只能按一般結構和根據設計經驗進行設計.當遇到山地建筑結構特殊問題時經常無所適從,可能存在安全隱患。但不幸的是山地建筑結構的特殊性和由此帶來的問題還投引起足夠的重視。因此,迫切需要根據山地建筑結構的特點,歸納、梳理和總結其特殊阿題,并開展研究和提出對策及解決辦法[1,2]。下面將對山地建筑結構的類型界定、建筑震害、設計誤區、特殊問題等分別進行歸納和梳理。
2 山地建筑結構類型及設計誤區分析
山地建筑結構是指山地建筑特有的結構形式。根據山地建筑特點,我們將山地建筑結構歸納為懸挑、吊腳、掉層、錯層、連鏖、附崖等,或由這些形式組臺而成。
由于目前現行規范對山地建筑結構沒有給出明確的設計方法和指導措施,導致在設計中常常存在一些設計誤區。下面通過5.12汶川地震中.典型山地建筑結構房屋的震害,來說明山地建筑結構設計存在的誤區及需要注意的問題。
1)山地建筑結構架空層易形成柔弱底層,對于不等高柱架空,容易形成短柱,建議從概念設計上考慮和采取必要的抗震構造措施,盡量避免短柱和上剛下柔。
2)山地建筑架空層常會為了設計和施工方便,直接把樁基礎伸出地面當柱使用,由于其抗彎和抗剪都較弱,容易在出地面樁身發生破壞,建議設計時勿用樁代替柱。
3)錯層式山地建筑結構房屋在錈層部位樓梯柱(短柱)及梯段板麓害尤其嚴重,建議采取必要的抗震構造措施,設計時進行必要的抗震驗算。
4)對于無法避免在陡坎附近建山地建筑,建議在設計時考慮局部場地的影響及陡坎邊坡穩定問題。
5)由于山地建筑結構豎向剛度不規則,扭轉效應明顯,建議設計時底部加強。
6)從上述山地建筑結構震害可以看出,山地建筑結構抗震設計方法及山地建筑結構地震動輸入問題有待進一步研究。
3 山地建筑結構的設計特殊問題
3.1 概念設計
建筑結構的抗震設計分為概念設計、抗震計算和抗震構造措施三個層次。概念設計是對結構整體抗震性能的總體把握,通常采用結構總高度限定、結構高寬比限定、結構的扭轉控制等指標來體現。由于山地建筑結構接地方式的復雜性,則將這些指標的應用存在兩個問題:一是指標的適用性;二是指標如何計算。概念設計中的指標是綜合結構受力性能、經濟性等在大量的工程實踐和經驗的基礎上提出的,但沒有考慮到山地建筑的特殊性,因此其在山地建筑結構中的合理性有待驗證?,F行規范對結構的總高度、結構高寬比、結構扭轉控制等指標都規定了計算方法,但山地建筑結構中如何確定則有待分析,如吊腳、掉層、錯層、連崖、附崖等結構的高度起算點如何定,取最高接地點還是最低接地點;這些結構的高寬比如何計算,也就是高寬比中高度和寬度如何取值等問題。
山地建筑結構概念設計體現可以有兩種思路,一是根據概念設計的目的和山地建筑結構特點提出新的控制指標;二是以現有的概念設計指標為依據,考慮山地建筑結構特點加以修正。這兩種思路均應以大量的算例分析為依據,但相對而言,第二種思路更具有操作性。
3.2 分析方法與地震作用
分析方法是指采用什么方法進行山地建筑結構的抗震分析?,F行的抗震分析方法是基于基礎固端且各固端輸入相同進行的地震分析,分析方法主要為反應譜法和時程方法。但懸挑、吊腳、掉層、錯層、連崖、附崖等形式的山地建筑結構由于接地方式的復雜性,地基相連點間有高差,受局部地形影響明顯?,F行的結構抗震分析方法在山地建筑結構的抗震分析的適用性有待研究??紤]地基-結構相互作用的精細抗震分析模裂是進行山地建筑結構抗震分析的理想模型,但由于地基影響范圍、計算量等影響,難以在結構設計中采用,但可以作為山地建筑結構抗震分析方法研究的基礎和依據。在現行的結構抗震分析方法基礎上的修正方法不失為一種好的方法,但必須以大量的研究為前提。
地震作用計算是以抗震分析方法相對應的,不同的地抗震分析方法采取的地震作用計算方法不相同。當山地建筑結構仍采用反應譜法分析時,由于局部地形對地震動譜特性的影響,則地震作用計算還有待調整。
3.3 結構抗震分析與計算
山地建筑結構分為懸挑、吊腳、掉層、錯層、連崖、附崖等形式,應對這些結構的抗震性能加以分析,包括其受力特點、變形特點、薄弱部位等。在此基礎上提出不同結構的適應條件和相應的構造措施。
另外,山地建筑結構會出現一些特殊部位,如山地建筑的吊腳架空結構、地下室、山地建筑轉換層、掉層位置等,應對這些特殊部位加以分析。
山地建筑由于地形環境的影響容易形成一側嵌入、兩側嵌入或三側嵌入的地下室,這種地下室在地震作用下的性能特點和抗震性能有待研究。如掉層形式的山地建筑結構,基礎出現在不同高度,目前沒有相應的抗傾覆驗算方法,有必要在分析的基礎上提出合適的山地建筑抗傾覆驗算方法。
3.4抗震構造措施
抗震構造措施是結構抗震性能的重要保障。山地建筑結構除了一般建筑結構的抗震構造措施外還有特殊部位的抗震構造措施,主要涉及吊腳、掉層、錯層等結構接地部分的抗震構造措施;吊腳和掉層結構最高接地點處平臺的抗震構造措施:錯層部位豎向構造的抗震構造措施;連崖結構的連崖構件的抗震構造措施;以及附崖結構的附崖構件的抗震構造措施等。
對吊腳、掉層、錯層結構的接地構件是重要的受力構件,也是結構的薄弱位置之一,其受力復雜,應在該類結構抗震分析基礎上,分析其抗震特性,提出合理的抗震構造措施以保證結構的抗震性能。吊腳和掉層結構最高接地點處平臺類似是結構的轉換層,是將上部結構的荷載合理地傳至下部結構的關鍵部位,除從抗震計算進行合理的抗震設計外,還應給出合理的抗震構造措施使該部位具有足夠的抗震性能。
錯層結構錯層處豎向構造受力復雜,往往形成短柱或受力復雜的剪力墻,是結構的關鍵構件之一,應給出合理的抗震構造措施滿足該構件的抗震性能。
連崖結構的連崖構件和附崖結構的附崖構件的可靠性是這兩類結構抗震性能的重要保障,因此應提出相應的構造措施保證其地震作用下的安全性。
4 結語
隨著城市化的發展山地建筑越來越多。與一般的建筑結構相比,山地建筑結構具有若干特殊的抗震設計問題,但目前山地建筑結構的抗震問題沒有得到足夠的重視,應該對山地建筑結構的特殊問題應引起重視,在積累了一定研究成果的條件下應編制有關山地建筑結構的抗震設計規程。
參考文獻:
【關鍵詞】混凝土房屋;抗震設計
地震是人類在繁衍生息、社會發展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發性和巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定、社會功能帶來嚴重的危害。據統計,歷史上各種自然災害曾毀滅了世界各地52個城市,其中因地震而毀滅的城市有27個。地震之外的其它各種災害,如水災、火災、火山噴發、風災、沙災、旱災等毀滅的城市為25座。因此,地震占災害總數的52%??梢姷卣馂暮Υ_系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人員傷亡和經濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害(約占95%)。無數次的震害告訴我們,抗震設防是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。
1 搞震設計關鍵點位
地震作用具有較強的隨機性和復雜性,要求在強烈地震作用下結構仍保持在彈性狀態,不發生破壞是很不實際的;既經濟又安全的抗震設計是允許在強烈地震作用下破壞嚴重,但不倒塌。因此,依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設計的特點,提高結構的變形、耗能能力和整體抗震能力,防止高于設防烈度的“大震”不倒是抗震設計要達到的目標。
1.1 結構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層
鋼筋混凝土框架結構在整體設計上存在較大的不均勻性,使得這些結構存在著層間屈服強度特別薄弱的樓層。在強烈地震作用下,結構的薄弱層率先屈服,彈塑性變形急劇發展,并形成彈塑性變形集中的現象。如1976年唐山大地震中,13層蒸吸塔框架,由于該結構樓層屈服強度分布不均勻,造成第6層和第11層的彈塑性變形集中,導致該結構6層以上全部倒塌。
1.2 柱端與節點的破壞較為突出
框架結構的構件震害一般是梁輕柱重,柱頂重于柱底,尤其是角杜和邊柱易發生破壞。除剪跨比小的短柱易發生柱中剪切破壞外,一般柱是柱端的彎曲破壞,輕者發生水平或斜向斷裂;重者混凝土壓酥,主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當節點核芯區無箍筋約束時,節點與柱端破壞合并加重。當柱側有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時,柱頂剪切破壞嚴重,破壞部位還可能轉移至窗洞上下處,甚至出現短柱的剪切破壞。
1.3 砌體填充墻的破壞較為普遍
砌體填充墻剛度大而變形能力差,首先承受地震作用而遭受破壞,在8度和8度以上地震作用下,填充墻的裂縫明顯加重,甚至部分倒塌,震害規律一般是上輕下重,空心砌體墻重于實心砌體墻,砌塊墻重于磚墻。
2 抗震結構設計
較合理的框架地震破壞機制,應該是節點基本不破壞,梁比柱屈服可能早發生、多發生,同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好,底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。即:框架的抗震設計應使梁、柱端的塑性鉸出現盡可能分散,充分發揮整個結構的抗震能力。
2.1 抗震計算中的延性保證
從用樓層水平地震剪力與層間位移關系來描述樓層破壞的全過程可反映出,在抗震設防的第二、三水準時,框架結構構件已進入彈塑性階段,構件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形來耗散地震能量,所以框架結構需有足夠的變形能力才不致抗震失效。試驗研究表明,“強節點”、“強柱弱梁’、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的框架結構有較大的內力重分布和能量消耗能力,極限層間位移大,抗震性能較好。規范通過構件承載力調整辦法在一定程度上可以體現上述的強弱要求,且考慮了設計者的使用方便,采用地震組合內力的抗震承載力驗算表達式,只是要對地震組合內力的設計值按有關公式進行相應的調整。
綜合大量實驗研究成果,影響不同受力特征節點延性性質的主要綜合因素有:相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節點的梁柱縱筋的粘結情況。
2.2 構造措施上的延性保證
四川大地震實踐證明,當建筑結構在大地震中要求保持足夠的承載能力來吸收進入塑性階段而產生的巨大能量,因為此時的結構在震中進入到一個塑性階段,容易產生變形。所以,根據這種特點和抗震的要求,多發地震的國家鋼筋混凝土結構抗震設計均要求按延性框架結構進行設計,所以建筑結構的設計必須保證結構局部薄弱區的承載力與剛度,保證了建筑構造的整體性,延性的增加也就提高了變形能力,這樣可以減少地震的破壞性,提高了建筑的抗震能力。
在結構布置上,按擴大了的柱端抗彎承載力進行設計,理論上可將柱屈服的可能性減少,保證“強柱弱梁”的設計原則。但因各種原因,如梁的實際抗彎承載力可能增大,高振型使柱中反彎點的轉移等綜合因素影響,要使柱中完全避免塑性鉸是困難的,同時為實現“強剪弱彎”的要求,保證塑性鉸區域的局部延性,也必須通過一定的構造措施來保證結構的延性,具體做法如下:
2.2.1 限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過程可明顯提高構件延性,為實現受拉鋼筋的屈服先與受壓區混凝土壓碎的破壞形態,以提高塑性鉸區域的轉動能力,規范限制軸壓比與縱筋最大配筋率,同時對混凝土受壓區高度也提出相應要求。
2.2.2 限制約束配筋和配筋形式。加密塑性鉸區內的箍筋間距是很重要的一點,為保證“強節點”、“強柱弱梁”、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的設計原則及塑性鉸區域的局部延性,有必要加密塑性鉸區內的箍筋間距,這不但可提高柱端抗剪能力,還可約束核心區內混凝土,對縱向鋼筋提供側向支承,防止大變形下縱筋壓曲,從而改善塑性鉸區域的局部延性。規范對約束區縱筋的最小直徑、最大間距、塑性鉸區域的最小長度等做出了詳細的規定,并對箍筋肢距及箍筋形式提出了相應要求。
隨著工程應用中箍筋強度和混凝土強度不斷提高,對塑性鉸區域內箍筋布置的要求是抗震構造措施的一個重要方面,這一情況將導致高強度混凝土中約束箍筋配筋率的減少而降低結構的設計可靠度,建議以配筋特征值代替原體積配筋率,同時鑒于約束配筋對柱端塑性鉸區的良好約束作用,建議適當增大配筋量。
2.2.3 限制材料。拒絕豆腐渣工程的第一關就是把握好材料質量,材料延性對確保構件(結構)延性極為重要,為此規范對材料也提出了相應的限制,如保證鋼筋強屈比、延伸率及混凝土強度等級等,同時對施工過程中可能出現的鋼筋代換也提出了相應的限制。
3 結語
鋼筋混凝土框架結構是我國大量存在的建筑結構形式之一,歷年震害資料表明:鋼筋混凝土框架結構的柱端與節點的破壞較為嚴重,其抗震設計中必須滿足“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點”、“強底層柱底”等延性設計原則和有關規定。在多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計的實踐中,由于設計人員對規范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在結構選型、布置以及計算方法上相互差異較多而對設計產生較多的爭議,抗震設計方法值得深入研究。
參考文獻