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提高建筑工程抗震性能的探索

0139建筑材料2021-07-18 12:02:43


  我國是一個地震多發(fā)國家,地震區(qū)分布廣大,很多城市位于地震區(qū),70%以上的城市都應(yīng)進行抗震設(shè)防。

  本文通過對當前建筑工程抗震常見問題的分析,指出了提升建筑工程抗震性能的有效措施。
  我國是一個地震多發(fā)的國家,需要考慮抗震設(shè)防的地域遼闊。2008年的汶川地震造成倒塌房屋超過500 萬間,死亡人數(shù)近7 萬人,這其中,多數(shù)遇難人員是因為房屋倒塌造成的。汶川大地震深刻地揭示,90%以上的地震災(zāi)害的直接或間接損失是由于地震對建筑物、構(gòu)筑物破壞性造成的,這次地震又一次使工程技術(shù)員感到抗震設(shè)防的重要性。血的教訓(xùn)提醒人們,抗震設(shè)計不可掉以輕心,如有失誤就會付出沉重的代價。
1、建筑工程抗震存在的常見問題
  建筑規(guī)劃和選址不當。中國地震活動的主要特點有:分布范圍廣,震中分散,難以集中采取防御措施;震源淺、強度大,對地面建筑物和工程設(shè)施的破壞較重;位于地震區(qū)的大、中城市多,建筑物抗震能力低;強震的重演周期長。
  建筑抗震需求考慮不足。按照抗震標準建造的房屋,如遇超過其設(shè)防標準的地震,可能會發(fā)生扭曲變形的現(xiàn)象,但不會瞬間倒塌,從而為人們留下充足的逃生時間。這類延性倒塌,可以確保更多的人可以在地震發(fā)生之時逃到戶外。
  建筑抗震設(shè)計欠缺。在中國廣大的農(nóng)村,絕大部分農(nóng)房處于不設(shè)防狀態(tài)。地震作用下結(jié)構(gòu)進入非彈性大變形,構(gòu)件失穩(wěn),傳力途徑失效容易導(dǎo)致連續(xù)倒塌。
  建筑質(zhì)量過差。關(guān)于1999 年臺灣大地震,據(jù)臺灣媒體報道“施工不確定(不按設(shè)計要求施工),設(shè)計與實際施工不同,偷工減料,未按抗震設(shè)計要求施工”等也是倒塌的重要原因。如:部分樓房柱子過細,配筋不足,箍筋間距過大,彎鉤、搭接長度、錨固長度、縱筋在同一截面搭接等均不符合抗震設(shè)計要求。“導(dǎo)致建筑質(zhì)量過差的原因還有:建筑材料的質(zhì)量差(如混凝土標號不夠、鋼筋不合格等),施工質(zhì)量差(如不按圖施工、技術(shù)不到位、偷工減料等),隨意裝修損害房屋的抗震性(如將承重墻拆除、承重墻上隨意鑿洞、擴大原有門窗尺寸或者另建門窗等),建筑施工中缺乏有效監(jiān)管等。
2、建筑工程提升抗震措施的措施
  2.1 正確的選址。《中華人民共和國防震減災(zāi)法》規(guī)定,對于重大建設(shè)工程和可能發(fā)生嚴重次生災(zāi)害的建設(shè)工程,必須進行地震安全性評價;并根據(jù)地震安全性評價的結(jié)果,確定抗震設(shè)防要求,進行抗震設(shè)防。建筑物建造在軟弱地基或可液化場地或臨近地震斷層,地震對場地液化導(dǎo)致地基失效,建筑物傾斜而易于倒塌。務(wù)必重視社會經(jīng)濟系統(tǒng)的安全,規(guī)劃時應(yīng)注意避免導(dǎo)致地震次生災(zāi)害或使次生災(zāi)害限于局部。新設(shè)計建筑物時,要選擇對抗震有利的地段,避開對建筑不利的地段,不應(yīng)在危險地段建造各類工業(yè)與民用建筑。
  2.2 采用合理的結(jié)構(gòu)形式。目前我國建筑常用結(jié)構(gòu)形式有磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋——混凝土組合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)??筛鶕?jù)不同的地區(qū),不同設(shè)防烈度選擇不同的結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土本身具有柔性,因而這種結(jié)構(gòu)的建筑物變形能力好,承載能力高,一般來說抗震能力也強。在確定結(jié)構(gòu)方案時,應(yīng)根據(jù)建筑使用功能要求和抗震要求進行合理選擇。從抗震角度來說,結(jié)構(gòu)的側(cè)移度是選擇結(jié)構(gòu)體系時要考慮的重要因素,特別是對于高層建筑的設(shè)計,這一點起控制作用,隨著多層和高層房屋高度的增加,結(jié)構(gòu)在地震作用以及其他荷載作用下產(chǎn)生的水平位移迅速增大,要求結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度必須隨之增大。而不同類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系,由于構(gòu)件及其組成方式的不同和受力特點的不同,在抗側(cè)移剛度方面有很大差別,他們具有各自不同的合理使用高度。因此,為了滿足結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度要求,避免不合理的設(shè)計,應(yīng)對不同類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的房屋總高度分別給予不同的限制,這是確定結(jié)構(gòu)的一個重要因素。選擇多層砌體房屋結(jié)構(gòu)體系應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重或縱橫墻共同承重的方案??v墻承重方案因橫向支撐少,縱墻易產(chǎn)生平面外彎曲破壞而導(dǎo)致倒塌,應(yīng)盡量避免采用?!?.3 結(jié)構(gòu)體系中橫縱墻的布置應(yīng)均勻?qū)ΨQ,沿平面內(nèi)宜對齊,沿豎向應(yīng)上下連續(xù),同一軸線上的窗間墻寬度宜均勻。鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震設(shè)計選擇內(nèi)容包括高層鋼結(jié)構(gòu)民用建筑、單層鋼結(jié)構(gòu)廠房、多層鋼結(jié)構(gòu)廠房。根據(jù)不同設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)體系確定鋼結(jié)構(gòu)房屋最大適用高度。
  提高設(shè)計質(zhì)量。地震尤其是震級和烈度高地震,危害性非常大,建筑物的抗震性能就顯得尤為重要。目前我國抗震設(shè)計的目標是“小震不壞,大震不倒”。目前我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平還很低,大量的建筑所采用的建筑方案不是很合理,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)方案無法合理布置,增加材料用量,帶來兩個惡果:—是造價升高;二是自重增加,導(dǎo)致地震作用加大,從而布置更多材料。
  其實,從建筑設(shè)計的角度出發(fā),在正確的抗震理論指導(dǎo)下,依據(jù)合理的設(shè)計原則,同樣可提高甚至保證建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠性。
  其原則包括:結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具備足夠大的承載能力;結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的剛度以減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)和位移;結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠大的延性和耗能能力,這一點對結(jié)構(gòu)在強震作用下的安全性尤為重要。
  延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后,具有承載力不降低或基本不降低且有足夠塑性變形能力的一種性能。延性大,說明塑性變形能力大,強度或承載力的降低緩慢,從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量,避免結(jié)構(gòu)倒塌。綜合運用抗震原則,以承載力、剛度和延性為主導(dǎo)目標,多道防線剛?cè)峤Y(jié)合,同時保證結(jié)構(gòu)體型簡單,結(jié)構(gòu)受力和傳力途徑直接,整體結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同作用,如此一來就可以從設(shè)計上確保建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。
  2.4 加強建筑工程的施工管理??茖W合理的抗震設(shè)計,必須通過高質(zhì)量高水平的施工才能實現(xiàn)。如果說設(shè)計是“理論”,那么施工就是“實踐”了,施工是實施設(shè)計意圖,施工質(zhì)量的好壞,直接影響建筑物的抗震能力。倘若施工質(zhì)量存在重大問題和隱患,一旦遭遇強烈地震使會將問題暴露無遺。搞好施工質(zhì)量的關(guān)鍵在于嚴格按施工規(guī)范或規(guī)定施工。現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范與施工規(guī)程,對施工標準,施工技術(shù)與措施及施工質(zhì)量等均作了明確的規(guī)定,嚴格執(zhí)行國家制定的建筑抗震設(shè)計規(guī)范,特別是強制性抗震技術(shù)規(guī)范是非常必要的。
  總之,為了提高建筑工程的抗震性能,必須完善建筑抗震標準、科學合理規(guī)劃、選擇對抗震有利的場地、符合抗震設(shè)計、確保建筑質(zhì)量、合理使用建筑物、加強建筑監(jiān)管等。因此,建筑物的抗震性能是政府、規(guī)劃、設(shè)計、施工、監(jiān)理、質(zhì)檢、業(yè)主等共同作用的結(jié)果。

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