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抗震设防论文范文1
底部框架~抗震墙砌体房屋结构的薄弱层一般均出现在底部钢筋混凝土结构部分或过渡层。汶川地震经验表明,过渡层先于其他层倒塌、破坏的实例较多、程度较重,这种现象不容忽视。众所周知,结构存在两种不同部位的薄弱层,故在结构设计中应控制其中相对薄弱的部分,避免出现特别薄弱的部位。底部框架一抗震墙和上部砌体均具有一定的承载能力,但后者的变形和耗能能力比较差。权衡二者受力特点,规范提出结构纵横两个方向,上部砌体计入构造柱影响的侧向刚度与底层侧向刚度的比值要求均不应小于1.0,目的是使结构上下侧向刚度趋于一致不发生较大突变并迫使变形下移至底部具有较好的变形能力和耗能能力的框架一抗震墙部分,从而改善抗震性能。汶川地震震害表明,上部砌体比多层砌体房屋抗震性能稍弱,是砌体结构部分的薄弱层,因此构造柱的设置要求更严格。在强烈地震作用下过渡层损坏严重,过渡层砌体的开裂将会破坏托墙梁的整体性,所以应慎重考虑托墙梁整体工作。
2侧向刚度比的合理确定
上部砌体的侧向刚度与底层侧向刚度K的比值应满足表1的要求。在确定上下层刚度比时应注意考虑以下因素。
2.1下部框架一剪力墙的侧向刚度
底部侧向刚度不能过大也不能太小'冈0度过大将吸收过多的地震作用,破坏严重同时会迫使薄弱层向上部砌体转移而出现脆性破坏;刚度过小则形成软弱层,地震时塑性变形过多集中在底部而发生较大破坏。底部框架一抗震墙砌体房屋自振周期一般在0.6—0.9左右,略大于场地土的特征周期,可以设计相对较小的侧向刚度,适当增大结构自振周期,使结构从整体上减小地震作用。同时不宜设计过柔的下部结构,下部侧向刚度过小导致结构在强烈地震下发生较大的塑性变形,同时为避免出现脆性剪切破坏,底部的地震剪力设计值应乘以增大系数,其值可取1.2~1.5,刚度越小,剪力增大系数越大。因此,上下层刚度比宜取接近下限值,底层宜尽量设置较多数量剪力墙,从而提供较大侧向刚度并且剪力增大系数不至于取太大。
2.2次梁转换的砌体墙段
对于有些工程在设计时出现次梁托上部砌体墙的情况,可能造成一些不利后果。图1为L一1上有砌体墙,两端支撑在KL一1上形成次梁转换的情况,次梁转换的受力如图2所示。重力荷载和地震作用下上部墙体传来轴力、弯矩及剪力。在弯矩作用下使支撑次梁的框架主梁产生附加集中力,由于程序未能很好的反映这部分作用,因此在设计中应尽量不采用次梁转换。如无法避免时,应采取以下措施:1)过渡层墙体另外采取加强措施(参《建筑抗震设计规范》7.5.2),同时支撑框梁应加强;2)次梁一端尽量与框柱或剪力墙相连以便将上部传递下来的弯矩转移给框柱或剪力墙;3)次梁转换的墙体不宜太长从而降低其向下传递的弯矩。—图1次梁转换图图2转换梁传力图
2.3过渡层构造柱及门窗
洞边小墙段在计算上部砌体侧向刚度时应该考虑构造柱的影响,因此在模型输入时应输入构造柱的布置。如果未输入构造柱可能造成下部结构侧向刚度偏柔的结果,且上下层刚度比接近下限时,就容易使下部结构形成柔软层而不利于抗震。《建筑抗震设计规范》7.2.3条规定,刚度的计算应计及高宽比的影响,高宽比大于4时,等效侧向刚度可取0.0(注:墙段的高宽比指层高与墙长之比,对门窗洞边的小墙段指洞净高与洞侧墙宽之比)。为此,在模型输人时应将高宽比大于4的墙段删去以尽量接近实际受力情况。反之,则结构侧向刚度偏大有可能造成下部结构设计过刚而迫使薄弱层转移至过渡层,发生脆性破坏。
3托墙梁的设计
底部框架一抗震墙砌体房屋的钢筋混凝土托墙梁计算地震组合内力时,应采用合适的计算简图。若考虑上部墙体与托墙梁的组合作用,应计入地震时墙体开裂对组合作用的不利影响,可调整有关的弯矩系数、轴力系数等计算参数。托墙梁弯矩计算时,设计中可按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减,一般无洞口可取0.85,有洞口可取0.95,但四层以下应全部计入组合;托墙梁剪力计算时,由重力荷载产生的剪力不折减。
4底部框架一剪力墙的设计
剪力墙的布置应遵守对称、均匀、分散、周边的原则,且应使上部砌体的中线与抗震墙中线重合,具有良好的整体抗倾覆和抗扭转能力。底部抗震墙应承担地震作用下全部地震剪力设计值,且该地震剪力设计值应乘以增大系数。由于底框结构层数不高,底部抗震墙轴压比大都不大,一般不都超过0.3,因此剪力墙均按底部加强区的构造边缘构件设计,即根据《建筑抗震设计规范》7.1.9条确定抗震等级后按照《建筑抗震设计规范》表6.4.5-2进行边缘构件设计。由于全部承担地震剪力设计值,因此要根据计算结果对墙体配置足够的水平分布筋数量,以满足抗剪承载力要求。当建筑层数和平面尺寸确定之后,为满足底部抗剪承载力的要求,剪力墙的数量基本就能确定;然后再根据上下层刚度比的要求确定底层框架柱的数量和截面,柱截面宜小但应满足轴压比和截面配筋率的要求。布置柱时尚应考虑框架梁中心与上层墙体中线对齐的原则。
5过渡层的设计
过渡层设计的目的是使上部砌体具有良好的整体性,在地震作用下避免出现过渡层先于其他层倒塌、破坏的情况。为保证过渡层在地震作用下具有一定的整体性和传递水平地震力的刚度,规范要求过渡层底板为现浇混凝土板且厚度不应小于120mm,配筋双层双向,每个方向配筋率不小于0.25%。过渡层圈梁和构造柱的设置规范也给出了相应的规定。高度不宜小于240mm,构造柱截面不应小于240mm×240mm,截面配筋6,7度时不宜少于4+16。构造柱与墙体连接处的水平拉结筋,6,7度下部1/3楼层处应沿墙通长设置。总之,过渡层设计应严格遵循规范要求对其采取必不可少的构造加强措施,避免成为结构的软肋。
6基础设计及其他
底部框架一抗震墙砌体房屋的抗震墙应设置条形基础、筏形基础等整体性好的基础。当结构采用板式楼梯时,楼梯踏步板宜采用双层双向配筋。
7结语
抗震设防论文范文2
重庆位于我国南北地震带中段东侧,属中强地震比较活跃的地域,1996年重庆市被国务院列为全国地震重点监视防御城市。重庆地区的中强地震具有震源浅、烈度高、震害严重、易导致严重的次生灾害等特点。由于重庆乡镇人口集中,地震所造成的灾害损失和社会影响很大。近年来,随着重庆经济社会的发展,城乡居民的住房条件有了明显改善,但广大农村地区仍是防震减灾工作的薄弱地区。因此逐步提高农村防震能力是当前迫切开展的一项工作,是加强农村防震减灾工作,统筹城乡一体化的必然结果。
一、重庆农村民居防震设防应对措施
农居抗震设防历来是防震减灾工作的薄弱环节,我国在前几年确定防震减灾十年目标时,是以城市为重点,要求在各级政府和全社会的共同努力下,争取用10年左右时间使我国大中城市和人口稠密、经济发达地区具备抗御6级左右地震的能力,当时农村的抗震设防工作没有提到议事日程。随着农村经济的发展和地震对农村经济破坏的加重,农居地震安全工程已引起了党和政府的高度重视,并提出了“突出重点、全民防御,健全体系、强化管理,社会参与、共同抵御”三大战略要求。
为贯彻落实全国农村民居防震保安工作会议精神,努力提高农村民居防震保安能力,2007年重庆市建委、市地震局提出了全市的农村民居地震安全工程的实施意见;2008重庆市政府拟出台文件,要求按高于《中国地震动参数区划图》确定的抗震设防要求设计,提高重庆市新建、改建大楼的防震标准;2009政府又安排300万元专款,组织有关专家和科研单位,开展农村民居经济实用抗震技术和农村民居巴渝建筑风貌特色研究,编制实用技术标准。目前,区县的抗震民居示范工程已经逐步启动。
二、农村民居抗震设防基本状况和存在的问题
随着改革开放以后人民群众物质文化生活水平的提高,村镇建筑(本文仅指不纳入建设行政主管部门管理的居民建筑)建设的快速增长,居民的房屋结构也由传统的土坯或土木结构逐渐改为砌体结构、框架结构。但由于缺乏有效的技术指导,多数建筑在没有规范设计和规范施工的情况下就已建成,留下了不少的安全隐患。具体问题在于:一是目前重庆市村镇建筑多由居民自己出资,在自有土地产权范围内建设,一般不纳入政府职能部门的基本建设管理范围,大多无正规设计标准,房主仅为了满足自身需求,依照自己拟定的功能、开间尺寸、进深尺寸、层高、层数等来进行建盖;二是施工方大多属无资质的农民施工队,工匠技能参差不齐。建盖过程中,凭建房农民自己的经验和感觉,甚至是错误的经验就把房屋结构建盖起来;三是建筑经费使用不合理,主要追求住房的高大、宽敞、明亮,在外表装饰上投入过多,在结构抗震上过分省钱,有的甚至不与考虑过房屋结构的抗震问题;四是地基选择不合理,地基挖掘深度不够,处理方式简单,大多数仅在地面下50公分左右填埋碎石或片石,很少打地圈梁,基本没有加钢筋,多层建筑大多没有圈梁;五是承重墙厚度达不到要求,有的砖混结构承重墙仅是l2墙,普遍存在砖木结构房屋层高超高,达4~5米;六是砂桨比例不合理,粘接强度差,建筑质量差,忽视抗震设防标准,达不到抗震设防的要求。
从重庆5个乡镇民居的调查统计分析情况看:个别地区乡镇经济发展较快,农民生活逐渐富裕,房屋建筑情况相对好些,主要以混合和混预结构为主,采用了圈梁,结构上具有一定的抗震能力,约占调查总数的10%;以砖混合预制结构为主的农家自建楼房,建房过程中根本未考虑抗震设防因素,施工人员技能普遍很低,特别是部分房屋的选址不科学、地基不稳定,不符合抗震设防要求,虽然这类房屋具有一定的抗震性能但很脆弱,约占调查总数的25%;在有些偏僻山区的情况相对较差,由于经济原因主要以土木结构(土坯房)为主,少部分为砖木结构,房屋基本不具备抗震能力,约占总数的65%。总体上看,农村民居抗震能力十分脆弱,推广和加强农村民居地震安全工程的工作十分必要。
三、推行民居抗震设防工作需加强的几项工作
推进农村民居地震安全工程是一项复杂的系统工程,是一项长期而艰巨的任务。各级政府要在民居安全工程建设中发挥主导作用,将其纳入政府的议事日程,要落实分管领导、责任到人。在推进农村民居防震保安工作中不容忽视以下几个方面:
1、专家参与设计,组织进行抗震性能房屋建设论证。针对不同地区、不同经济条件下各种机构类型,给出当地群众经济上易接受的抗震技术措施和指导性建议。通过编制地区性房屋抗震技术标准和抗震构造图集的形式,指导村镇房屋建造,提高其综合抗震能力。
2、领导重视。少数乡镇政府对农居抗震设防工作没有给予足够的重视,干部群众防震减灾意识淡薄,存在侥幸心理,对推广民居地震安全工程积极性不高,没有建立农居档案,心中无数,这种现状对今后的抗震救灾工作极为不利。
3、严把五关。严把选址关:严格规划选址实行统一规划、分栋(分户)自建,严格按建设程序审批。规划选址用地避开山洪、风口、泥石流、洪水淹没、风景区核心景区、地下采空区、高压输电线路等,并要求有充足的水源和便利的交通条件,以方便生产生活;严把建筑设计关:住宅方案供农民选择使用,免费向村民提供住宅设计图集,住宅设计一般为2~4层,达到国家技术标准,满足农村生产生活需要;严把施工关:以镇为单位编制施工方案,组织有资质的施工企业或持证工匠施工,杜绝无证施工,加强施工安全管理;严把工程质量关:聘请监理公司或区质监站对农房建设进行监理和监督,同时还应建立由镇村管所技术人员、村组干部、建房业主代表三方组成的质量监督小组进行质量监督;严把建筑材料关:凡进入施工现场的建筑材料及构配件必须符合国家标准,凡不能满足技术标准的一律禁止进入施工现场。
4、加强宣传教育。农村长期存在防震抗震知识不足,对建房质量认识不能到位,采用科学、灵活、及时有效的宣传方式,通过各种宣传媒体,将农村住宅建设防震抗震知识普及到乡(镇)、村庄和农户,使广大农民建设安全农居变为维护自身生命财产安的自觉行动,增强市民防震意识。
5、加强监管,保障农村民居抗震质量。把抗震设防管理纳入工程审批、规划、勘察、设计、施工、验收等各个管理环节中,加强监管,确保抗震设防质量。
四、结束语
农村民居防震保安工作要结合新农村建设来改善农民居住条件,是加强农村民居防震减灾能力的一种基本措施。同时,积极宣传,提高农民认识,让农民自主自愿参与实施地震安全民居工程,做好抗震设防技术指导和服务是实施地震安全民居工程的核心。
(作者单位:重庆大学建设管理与房地产学院)
主要参考文献
[1]陈东良.真抓实干求真务实扎实推进农居地震安全工程试点工作.高原地震,2007.1.
[2]罗书山.山地城镇防震规划初探.重庆建筑工程学院学报,1991.4.
抗震设防论文范文3
论文关键词:汶川地震,一般建筑,抗震,安全
5.12四川汶川地震震撼全国,也震撼了千千万万国人的心。地震造成的直接经济损失达8451亿元人民币,遇难人数及失踪人数总和超过87000人,建筑物倒塌造成的人员伤亡占地震伤亡人数的90%以上,庇佑人类生存、遮风挡雨的建筑是否成为了生命的杀手?我们日常居住和使用的建筑安全吗?带着这样的疑问,作者在暑假期间走访了主要地震区——都江堰市和震中区——映秀镇,了解一般建筑特别是新建建筑在地震中的表现,以期对按现行国家标准建造的房屋抗震能力有所认识,说明一般建筑的抗震安全性能。
作为描述地震的相关概念包括震级、烈度等。地震震级是表示地震本身大小的一种度量,一般用里氏震级表示。地震烈度指某一区域的地表和各类建筑遭受某一次地震影响的平均强弱程度,我国规定的地震烈度划分为12个等级,最高为12度。设防烈度是按国家规定的权限批准,作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
此次汶川地震震区地理位置处于青藏高原斜坡龙门山麓坡底与成都平原(盆地)边缘交接地带,地震震级为8.0级,都江堰市距汶川县映秀镇震中直线距离约14公里,地震实际烈度约为8--9度,映秀镇地震实际烈度约为11度(见中国地震局网站的《汶川8.0级地震烈度分布图》)。地震烈度8--11度时一般建筑的通常情况见表1,该地区地震前的抗震设防烈度为7度。
表1中国地震烈度表(节选)
烈度
8
9
10
11
一般建筑震害程度
中等破坏——结构受损,需要修理
严重破坏——墙体龟裂,局部倒塌,修复困难
抗震设防论文范文4
关键词:高层建筑,抗震设计,抗震结构,抗震技术
2008年的汶川地震和2010年的玉树地震对中国来说无不是沉重的打击,不但造成巨大的经济损失,更心痛的是有那么的生命离开了我们,这不得不让人们反思我们建筑的抗震设防能力。在地震中,几乎所有的建筑都倒塌了,相对于低层建筑而言,高层建筑破坏和倒塌的后果就更加严重。近年来国内国外高层、超高层建筑的高度不断攀升,就在2010年正式开放的哈利法塔的高度达到了惊人的828米,而且建筑的体型越来越复杂,不规则结构越来越多,这对于结构的抗震都是十分不利的。为保证高层结构的抗震安全,达到安全和经济的统一,有必要对高层结构的抗震设计、抗震结构和抗震技术进行探讨。
1.地震导致建筑破坏的原因
根据地震经验,地震期间导致高层建筑破坏的直接原因可分为以下三种情况:
(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂缝或错位等地面变形,对其上部建筑的直接危害;
(2)地震引起的砂土液化、软土震陷等地基失效,对上面建筑物所造成的破坏;
(3)建筑物在地面运动激发下产生剧烈震动过程中,因结构强度不足、过大变形、连接破坏、构件失稳或整体倾覆而破坏;
2.建筑的抗震概念设计
所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。科技论文。
3.建筑抗震设计方法的发展过程
3.1、静力理论阶段
水平静力抗震理论始创于意大利,发展于日本,1900年日本学者大森房吉提出“震度法”的概念。该理论认为:结构物所收到的地震作用,可以简化为作用于结构的等效水平静力,其大小等于结构重力荷载乘以一个系数。
3.2、反应谱理论阶段
我国及国际上多数国家抗震设计规范本质上都采用了反应谱理论及结构能力设计原则。其主要特点如下:
(1) 用规范规定的设计反应谱进行结构线弹性分析。
(2) 结构构件的承载力是根据设计反应谱所作的结构线弹性计算通过荷载和地震作用效应组合后内力进行设计。
(3) 在早期方案设计阶段,结构体系、结构体型的规则性及结构的整体性满足规范的规定,以使结构能可靠地发挥非弹性延性变形能力。
3.3、动力理论阶段
1971年美国圣费南多地震的震害,使人们清楚地认识到“反应谱理论只说出了问题的一大半,而地震持时对结构破坏程度的重要影响没有得到考虑”,从而推动了采用地震加速度过程a(t)来计算结构反应过程的动力法的研究。此一新理论不但考虑了地震的持时,还更近一步地考虑了地震过程中反应谱所不能概括的其他特性。
4.高层建筑结构体系
设计地震区的高层建筑,在确定结构体系时,除了要考虑前面所提到的材料用量、建筑内部空间和使用的房屋高度等因素外,还需进一步考虑下列抗震设计准则:
(1)具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线;
(2)具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效而导致整个体系丧失抵抗侧力或承受重力荷载的能力
(3)具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力,从而使结构体系遭遇地震时有足够的防倒塌潜力;
(4)沿水平和竖向,结构的刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布,避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节,从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中。
在确定建筑方案的同时,应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地条件、房屋高度、地基基础以及材料供应和施工条件,并结合体系的经济、技术指标,选择最合适的结构体系。
5.建筑抗震措施或设计
5.1、错开地震动卓越周期
一个场地的地面运动,一般均存在着一个破坏性最强的主振周期,如果建筑物的自振周期与这个卓越周期相等或相近,建筑物的破坏程度就会因共振而加重。地震动卓越周期又称地震动主导周期。
从众多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期与地震动卓越周期相接近,是引起建筑共振破坏的主要因素和直接原因。因此,在进行高层建筑设计时,首先要估计地震引起该建筑所在场地的地震动卓越周期;然后,在进行建筑方案设计时,通过改变房屋层数和结构类型,尽量加大建筑物基本周期与地震动卓越周期的差距。
5.2、采取基础隔震措施
传统的抗震方法是依靠结构的承载力和变形能力,来耗散地震能量,使结构免于倒塌,但由于是一种“被动防震”,就不免存在许多不足之处。地震对建筑的破坏作用,是由于地面运动激发起建筑的强烈振动所造成的,也就是说,破坏能量来自地面,通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验后发现,地震时结构底部的有限滑动,能大幅度地减轻上部结构的破坏程度。科技论文。
基于可动概念的基础隔震方案很多,主要有:(1)软垫式隔震。在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶隔振装置,使整个房屋坐落在软垫层上,遭遇地震时,楼房底面与地面之间产生相对水平位移,房屋自振周期加长,主要变形都发生在软垫块处,上部结构层间侧移变得很小,从而保护结构免遭破坏。(2)滑移式隔震。在房屋基础底面处设置钢珠、钢球、石墨、砂粒等材料形成的滑移层或滚动层,使建筑物遇地震时在该处发生较大位移的滑动,达到隔震目的。(3)摆动式隔震。科技论文。摆动式隔震方式实质上是柔性底层概念的改进和引伸。(4)悬吊式隔震。这一隔震方式的构思是,将整个建筑悬吊在支架下面,避免地震的直接冲击,从而大幅度较小建筑物所受到的地震惯力。
5.3、削减地震反应——提高结构阻尼
为了提高结构阻尼,可以在结构上设置阻尼器,以吸收地震输入的能量,减小结构变形。台北101大楼在87~92楼安装了一个巨大的钢球风阻尼器,是世界上目前最大的大楼风阻尼器,它的球体直径5.5米,由四十一层12.5厘米厚钢板结合为球形,重量660吨,可以有效减轻由于飓风和地震所引起的震动和侧移。
为高层建筑提供附加阻尼的另一新途径,是利用主体结构与刚性挂板之间特殊装置的非弹性性能和摩擦。采取这一措施后,可以使阻尼比仅为2%的抗弯钢框架,有效粘滞阻尼比增加到8%或更多,从而使底部地震剪力和顶点侧移降低50%。
此外,通过采用高延性构件和附设耗能装置也能有效削减地震反应。
6.高层建筑抗震技术发展展望
未来高层建筑的发展趋势,体型将更趋复杂,结构体系将更趋多样化。出于对建筑艺术上的要求,高层建筑的体型将会更为复杂和多样,许多高层建筑都是综合性的和多用途的,因此对建筑和结构必然提出新的更高的要求。从结构体系上看,也决不会停留在原有的几种形式上,而会更好地满足功能和艺术上的需求,创造出新的结构体系。
参考文献
[1]刘大海,杨翠如,钟锡根.高层建筑抗震设计.中国建筑工业出版社.
[2]谷连营,肖国梁.高层建筑抗震技术的发展概况.山西建筑,2006.8(15):50—51.
[3]王红霞.论高层建筑抗震概念设计.山西建筑,2007,12(35):74—75.
抗震设防论文范文5
关键字:粘滞阻尼器,抗震,原理,设计
一.概论
最近几年,地震在我国频繁发生,给人们带来了生命财产的严重损失,所以抗震成为保证结构安全的重要任务。现在世界各国普遍采用的传统抗震方法为“延性结构体系”,它的设防目标是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。
在现代建筑的设计中,积极抗震方法已是大势所趋,尤其是消能减震的设计方法。结构消能减震体系是一种新的抗震防灾技术,是把结构的一些非承重构件(支撑、剪力墙、连接件等)设计成消能构件,或在结构的一些部位(层间空间、节点、连接缝等)装设消能装置,在小风或小震时,本身有足够的侧向刚度以满足使用要求,结构处于弹性状态;当出现大震或大风时,随着侧向变形的增大,消能构件先进入非弹性状态,产生比较大的阻尼,消耗输入结构的大部分能量,迅速衰减结构的振动反应,使主体结构避免出现明显的非弹性状态。
消能减震结构体系与传统抗震结构体系相比,具有安全性 、经济性、技术合理性和震后易于修复或更换的优点,故本文将对粘滞阻尼器做一系列的抗震设计探讨。
二、粘滞阻尼器
粘滞阻尼器的研究始于20世纪80年代末,美国和日本起步较早,目前已经运用到大量工程中,相应的也制定了设计规范、规程和设计手册。国内则相对起步较晚,始于20世纪90年代初。目前我国已在阻尼器的实验研究、开发以及工程应用等方面已取得一定的成就。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)也包含了应用阻尼器相关方面的内容。
粘滞阻尼器由缸筒、活塞、粘滞流体和导杆等组成。缸筒内充满粘滞流体,活塞可在缸筒内进行往复运动,活塞上开有适量的小孔或活塞与缸筒留有空隙。当结构因变形使缸筒和活塞产生相对运动时,迫使粘滞流体从小孔或间隙流过,从而产生阻尼力,将振动能量通过粘滞耗能消掉,达到减震的目的。
三、粘滞阻尼器原理
对于一般的工程结构,在地震或者风的作用下,一般为低频振动,频率小于3Hz ,阻尼器的刚度便可以忽略, 可近似认为阻尼系数不随振动频率的变化而变化,阻尼力、阻尼系数和活塞运动速度三者的关系可描述为:F = C・va,其中,a为阻尼指数,V为活塞运动速度,单位为(m/s),F为阻尼器输出阻尼力(N),C为阻尼系数(N ・s/ m) ;
研究结构消能减振技术要从结构在地震发生时的能量转换开始:
传统抗震结构:Ein = ER + ED + ES
采用粘滞流体阻尼器的消能减振结构:Ein = ER + ED + ES + EA
式中, Ein:地震时输入结构的地震能量;ER:结构物地震反应的能量, 即结构物振动的动能和势能;ED :结构阻尼消耗的能量;ES :主体结构及承重构件非弹性变形消耗的能量;EA:粘滞流体阻尼器消能装置消耗的能量。
如果ED 忽略不计,对于传统结构, 为了最后终止地震反应( ER 0) ,必然导致主体结构及承重构件的损坏、严重破坏或者倒塌( ES Ein) 。而对于采用粘滞流体阻尼器的消能减振结构,阻尼器率先进入消能工作状态, 大量消耗输入结构的地震能量( EA Ein) , 既能保护主体结构免遭破坏( ES 0) ,又能迅速地衰减结构的地震反应( ER 0) ,确保结构的安全。
四、粘滞阻尼器的抗震设计
进行抗震设计,首先要明确它的抗震目标。采用粘滞流体阻尼器的建筑,其抗震设防目标应高于传统抗震设计的抗震设防目标。在采用粘滞阻尼器消能减振设计时,暂时还无法做到在设防烈度下上部结构完全不受损坏或主体结构处于弹性工作阶段,但是与非消能减振及非隔震建筑相比,须有所提高, 也就是说: 在多遇地震下, 基本不影响使用功能和受损坏; 在设防烈度的地震下,无需修理仍可继续使用; 在高于本地区设防烈度的罕遇地震下,不危及安全和丧失使用功能;在罕遇地震下的层间弹塑性位移角限值, 应小于《规范》的规定。
液体粘滞消能器一般表现为非线性特征,大大增加了分析的难度。为此国内外的学者进行了大量研究工作,提出了多种等效线性化方法。仍采用振型分解反应谱法计算液体粘滞消能减振结构,确定消能结构的自振周期、振型和阻尼比是计算的关键。假定附加消能器的结构频率和振型与原结构(未加消能器的结构)相同,这样就可以按经典特征值问题求解安装消能器后的结构。
根据多个文献资料的讲述,将消能减震设计过程归纳为如图流程表
四、结语
从安全的角度考虑,现在已经有越来越多的建筑结构开始采用粘滞阻尼器,例如,南京奥体中心观光塔、北京奥林匹克公园国家会议中心、内蒙古会展中心等,而事实也证明,粘滞性阻尼器的确发挥了较为良好的减震作用。因此,粘滞阻尼器对于建筑结构消能减震具有重要的应用价值。
但是,将粘滞阻尼器应用在工程中,所采用的是一种组合结构,在工程中实际经验还是较少,尤其是工程师们在考虑采用这项技术时,应该安装多少阻尼器,在各种抗震设防标准情况下,应选用多大阻尼力以及效果并不是很明朗,因此在今后的研究中更需要加深其广度和深度,完善理论。尤其是多进行一些定量的分析会有更大的理论意义。
参考文献:
[1] 周云,粘弹性阻尼减震设计[M],武汉理工大学出版社,2006
[2] 王社良,抗震结构设计[M],武汉理工大学出版社,2007
[3] 周云、宗兰、张文芳,土木工程抗震设计[M],科学出版社,2007
[4] 梁沙河、李爱群、彭枫北,变阻尼粘滞阻尼器的减震原理和力学模型分析,特种结构,2009.7
[5] 郑久建、魏琏,粘弹性阻尼减震设计[M],工程抗震,2004.7
[6] 张志强、李爱群、徐庆阳、乌兰,建筑减震粘滞阻尼器工程应用新发展,江苏建筑,2007.2
[7] 孙黄胜、朱春梅、乔邦杰,粘滞阻尼器组合基础隔震结构分析,山东大学自然技术学报,2007.10
[8] 陈茂杰,结构抗震粘滞阻尼器优化设计及论证,哈尔滨工业大学优秀硕士论文,2009.6
[9] 魏锦涛,液体粘滞阻尼器及其在土木工程中的应用,四川建筑科学研究,2006.4
[10] 张晶,液体粘滞阻尼器在加固改造工程中的应用,工程抗震与加固改造,2008.2
[11] 陈永祁、杜义欣,液体粘滞阻尼器在结构工程中的最新进展,工程抗震与加固改造,2006.7
抗震设防论文范文6
关键词:多层砌体;学校建筑;抗震鉴定;加固措施
一、抗震加固现状
(一)结构减震控制技术
消能减震控制的优点:(1)具有较广的应用范围,对于结构的竖向和水平地震作用能够同时减少,无论是短周期还是长周期对其结构都有效,尤其对于高柔结构刚度的增强、位移的减小有着显著的作用;(2)阻尼器可进行干作业施工,能够使得工期缩短,在施工中也不用搬迁;(3)具有灵活的结构布置,在结构薄弱部位可进行布置,并且对于结构整体和构件的抗震能力有显著的提高作用。
(二)钢筋后锚固技术
钢筋后锚固技术主要包括胀管螺栓锚固和植筋技术,其中可以应用于抗震加固工程的是植筋技术。植筋技术是先在构件上打孔,然后把专用粘结剂注入其中,再把钢筋去,等到粘结剂硬化后,钢筋与周围混凝土粘结成整体。粘结剂的选择是钢筋后锚固技术的关键所在。
(三)站钢、碳纤维加固技术
该技术是把专用粘结剂涂刷在被加固混凝土构件的表面上,然后粘结固定钢板与混凝土构件,使新粘结的钢板与原有构件共同工作,从而使得加固原混凝土构件的目的能够实现。碳纤维加固技术与粘钢加固技术非常类似,碳纤维加固技术比钢板加固技术强度更高、重量更轻、弹性模量更高以及耐腐蚀性更好等优点,碳纤维加固技术其发展前景是非常好的。
(四)检测技术
检测分为加固前检测和加固后检测两种。为了弄清楚原有结构的实际情况,因此需进行结构加固前检测,由此可见,这种检测是比不可少的。结构加固后的检测主要是为了对完成的工程进行验收,同时也是工程监理和工程质量监督不可缺少的一部分。在进行检测时,首先需要事后检测手段,在尽可能不造成工程损伤的情况下对工程加固的实际情况进行快速、方便、准确的检测;其次,还需要监督体系,即一个完备的、配套的工程质量验收、监督体系以及相应的措施。
(五)变形缝和节点的加固
为了防止房屋因为地震而受到破坏,对新建结构变形缝的宽度有一定要求。对于既有的建筑,年代都较久远,变形缝的宽度较小,要想避免地震时的碰撞破坏那是不可能的。在结构抗震中,节点是关键部位,其实它同时也是目前抗震加固的薄弱部位,可采用较多方法对柱、梁进行加固。柱、梁有效的粘钢、碳纤维等加固方法就拿节点没有办法,在加固时不能让节点区的既有结构产生加大破坏,还必须使柱、梁的钢筋、钢板尽可能互相拉通,其实这会发生很大的冲突。对于抗震而言,节点是不能削弱的,只能进行加强,但是目前的加固不能满足这种要求,因此,加强节点抗震加固方法需要进一步进行研究和探索,尽快使其能够更加完善。
二、多层砌体学校建筑抗震存在的问题
首先,多层砌体学校建筑的砌筑砂浆强度比较低。砌体块材和砂浆的强度主要都是由砌体墙的抗震承载力决定。因为砌体块材在工厂生产且出厂和进入施工现场时都是经过质量验收的,因此,一般情况,砌体块材的强度是有保证的。而砌筑砂浆需要现场配制和操作人员砌筑,其强度和施工质量受影响的因素很多,难以控制。砂浆强度过低的话,对于墙体的抗震能力的要求很难实现,并且增加了相应的加固工程量,另外,后加固部分与原有墙体的锚固以及有机结合共同发挥作用等都由于砂浆强度过低而存在很多问题。其次,外纵强开洞率大。在结构体系方面存在外纵墙开洞率大使得外纵墙的抗震能力削弱了,房屋的整体抗震能力也削弱了,并且楼梯间设置在端部容易破坏。再次,钢筋混凝土构造柱与圈梁的设置在抗震构造措施方面偏少,不是每开间均设置,对内、外纵墙不能有效地形成较好的约束,并且会有整体抗震能力较差等问题的产生。
三、多层砌体学校建筑抗震主要采取的措施
第一,对于多层砌体学校建筑的墙体砌筑砂浆强度小于1.0MPa、抗震能力较低、加固量涉及所有的墙体、抗震加固成本大于新建工程的70%、由于砂浆强度太低加固效果很难实现、对于8度异类建筑的抗震设防要求也很难满足等问题,应该对这些建筑进行拆除重建。
第二,对于多层砌体学校建筑的墙体砌筑砂浆强度大于等于1.0MPa时,通过采取加固措施来满足结构的抗震承载力的要求,进而使得砖墙抗震承载能力与抗震设防要求的差距减小;在结构体系方面为预制钢筋混凝土空心板的纵墙承重,在抗震构造上构造柱、圈梁设置不合理等的多层砌体学校建筑,对其进行整体加固要从对房屋的整体抗震能力的提高来进行。对整体加固措施的合理加固方案的选择要根据既有学校的墙体抗震承载能力、抗震构造措施的差异、结构布置的差异等来进行。(1)对于砖墙抗震承载能力相差10%以内,可采用以下抗震加固措施:增设构造柱、加强楼梯间、圈梁与横向钢拉杆等;(2)对于砖墙抗震承载能力相差10%~30%之间的,可采用以下抗震加固措施:对不足墙体进行钢筋网砂浆面层加固、增设构造柱、圈梁和横向钢拉杆以及楼梯间等;(3)对于砖墙抗震承载能力相差30%以上,可以采用以下抗震加固措施:对不足墙体进行混凝土板墙加固和增设构造柱、圈梁与横向钢拉杆以及楼梯间等。
第三,对于砂浆强度等级满足设计要求,其墙体抗震承载力也满足8度设防要求,但是在构造柱、圈梁设置存在不合理或者楼梯间设置在端部等学校建筑工程,应采取在内外纵墙增设钢筋混凝土构造柱、钢拉杆、楼梯间三面墙体加固等的局部加固措施。
第四,对于那些具有不合理的结构体系和结构布置的学校建筑来讲,抗震加固应从对结构抗侧力体系进行改变和结构的对称性进行改善开始。对于楼梯间的加固应根据楼梯间的位置确定相应的加固方法:如果楼梯间在转角时,不应加固的过强,此时加固可采用适当对配筋率的钢筋网砂浆面层进行加大的方法来进行,同时对相邻的横向墙体进行加固,总而言之,加固后楼梯间墙体要比相邻墙体的抗侧力刚度小,避免增加使得其破坏程度被加重;如果楼梯间在中部,则加固方法可采用钢筋混凝土板墙进行。
第五,对于以下情况应采取增大截面或粘钢等加固补强的措施来进行,例如:对于抗震承载力承重柱、楼梯梁、梁不能够对其进行满足的,或者是楼板开裂等。
第六,对于以下情况应采取维护、修补措施对学校工程的耐久性进行确保,例如:外墙渗漏、楼板出现缝裂等情况。
四、结语
通过抗震鉴定可以对建筑物的综合抗震能力进行分析,并且会以科学的方法对房屋抗震能力进行整体的评判。与此同时,对抗震鉴定结构的基础上进行抗震加固,从而能够使得房屋的整体抗震能力得以提高,进而使得房屋的安全使用有了较强的保证。
参考文献:
[1] 林玮,李巨文. 多层砌体房屋抗震加固方法述评[J]地震工程与工程振动, 2006,(06) .
[2] 张照福,高冬芹. 建筑抗震鉴定加固的历史现状和展望[J]低温建筑技术, 2009,(04) .
[3] 李新. 我国抗震鉴定的发展[J]山西建筑, 2007,(17) .
[4] 伦志强. 结构抗震鉴定与加固的若干问题[J]建材与装饰(下旬刊), 2007,(07) .