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消能减震技术

浅谈如何增强房屋建筑的抗震性能

发布日期:2016-05-17信息来源: 力壳O2O工程在线点击: 我要评论()

摘 要:   地震的危害性非常大,不仅会造成巨大的人员伤亡,也会带来严重的财产损失。目前,城市的高层、超高层建筑越来越多,相关安全性问题也备受关注这就使得房屋建筑物的抗震性能显得尤为重要。

关键词:  房屋;抗震;结构

自上个世纪以来,全球发生了多次对结构抗震设计理论产生严峻挑战的破坏性地震。近两年来,我国各地地震频发,四川汶川、青海玉树的高震级地震,给人们的财产及生命造成了巨大的损失,给我们国家的经济发展带来了不可估量的破坏。加强房屋建筑的抗震能力,对减轻地震灾害造成的人员伤亡而言,即使不是唯一途径,也应当是主要途径。房屋有没有抗震设计,具不具备抗震性能,其结果是不一样的。因为只要房屋建筑在地震中能够不倒塌,所造成的人员伤亡就会很小。我国抗震设计规范对房屋抗震能力有明确的规定,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。

随着生产技术的发展和生活水平的提高,人们对房屋结构的抗震技术提出了更高的要求。房屋抗震标准已成为购房者置业参考的一个重要因素。《中华人民共和国防震减灾法》规定:新建、扩建、改建建设工程,应当达到抗震设防要求。应当按照地震烈度区划图或者地震动参数区划图所确定的抗震设防要求进行抗震设防。对于医院、学校等一些人员密集场所的房屋建设工程,应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工,同时采取有效措施,增强抗震设防能力。

一、我国房屋建筑的结构形式

目前,我国房屋建筑的结构形式主要有以下几种:

(1)以砖石为主要建筑材料的砌体结构;

(2)以钢筋混凝土为主要建筑材料的钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架—剪力墙结构、钢筋混凝土剪力墙结构;

(3)以钢材为主要建筑材料的钢结构框架以及钢与钢筋混凝土的组合结构。其中,砌体结构和框架结构多见于多层建筑,钢筋混凝土剪力墙结构多用于高层住宅;框架结构或框架—剪力墙结构多用于公共建筑,砌体结构或钢筋混凝土剪力墙结构则多为住宅。上述各种结构形式的抗震性能(指结构在大震和小震下的表现各不相同)各有千秋,框架—剪力墙结构和钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能较好,而框架结构和砌体结构的抗震性能相对差一些。如何更好地增强房屋建筑结构的抗震性能,特别是在罕遇的强震作用下的防倒塌能力,应是建筑工程抗震研究的重点。

二、房屋建筑抗震技术的应用

近年来,随着科学技术的发展,新思想、新材料、新技术得到了大量的应用,这大大丰富了提高建筑抗震性能的手段,提高了构件的极限承载能力,降低了结构的自重,并更有效地减轻了地震所带来的灾害。其中,隔震和消能减震就是建筑结构减轻地震灾害的两种技术。

1、隔震技术。目前,国际上较热门的工程抗震新技术就是隔震技术,它是通过把如橡胶隔震垫等隔震消能装置安放在结构物底部和基础(或底部柱顶)之间,来隔开上部结构和基础,从而改变结构的动力作用和动力特性,有利于减轻结构物的地震反应。实践证明,隔震技术具有很大的垂直承载力及垂直压缩刚度,具有足够大的初始刚度及较小的水平变形刚度,能够抵抗风荷载和轻微地震,且耐久性好,使用寿命长,因此,主要适用于较重要的如学校、医院、商场、科研机构及重要的指挥职能单位的低层和多层建筑。

2、消能减震技术。消能减震技术主要用于高层或超高层建筑,其原理是指在建筑结构的某些部位,如节点、剪力墙、支撑、连接件或连接缝等,设置消能元件,通过消能装置产生摩擦非线性滞回变形耗能来耗散或吸收地震能量以减小主体结构的水平和竖向地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,以达到减震抗震的目的。

虽然隔震技术和消能减震技术能够大幅度提高建筑结构的抗震性能,但因为施工较复杂,很难合理把握,因此,在实际运用中,还需要更加合理的设计及科学的施工,以保证房屋建筑具备优质的抗震性能。

三、如何增强房屋建筑的抗震性能

1、合理设计

设计单位应当按照抗震设防要求和工程建设强制性标准进行抗震设计,并对抗震设计的质量以及出具的施工图设计文件的准确性负责。首先,房建场地的选择应避开地震时可能发生地基失效的松软场地,应选择坚硬场地。其次,综合运用抗震原则,以刚度、承载力和延性为主导目标,多道防线刚柔结合,使结构具有多道支撑和抗水平力的体系,同时保证结构体型简单,结构传力和受力途径直接,整体结构和结构构件共同作用。第三,设计中要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,使结构具备足够大的、适当的承载能力、延性和耗能能力,以及以减少地震作用下的位移和扭转的刚度。第四,结构布置要力求使刚度、质量、延性、几何尺寸等规整、对称、均匀,避免突然变化。另外,地震是一场灾难,为最大限度地保护人民以及整个社会的利益,确保我国国民经济持续稳定增长,建筑行业在考虑增强房屋建筑抗震能力的同时,也应高度重视由地震引发的次生灾害(最主要的就是火灾)及地质灾害。因此,房屋设计中有必要增加结构抗火设计,同时基础和地基的设计也应充分考虑到地基变形对房屋安全的影响。

2、正确施工

合理的抗震设计必须通过高质量的施工才能起到抗御地震的作用,只有把好抗震设计和施工两道关才能有效地提高建设工程的抗震性能。施工图审查单位应当将房屋建筑抗震设防作为专项审查内容,对施工图抗震设防质量负责。建设单位、施工单位应当选用符合施工图设计文件和国家有关标准规定的材料、构配件和设备。施工单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准进行施工,并对施工质量负责。工程监理单位应当按照施工图设计文件和工程建设强制性标准实施监理,并对施工质量承担监理责任。

3、房屋加固

对房屋建筑进行加固改造,也是增强房屋建筑抗震性能的有效手段。对于木结构房屋的抗震加固应根据实际情况,采取减轻屋盖重力、加强构件连接、加固木构架、增砌砖抗震墙、增设柱间支撑等措施;对于土石墙房屋的加固,则可根据实际情况采取加固墙体、加强墙体连接、减轻屋盖重力等措施;对于多层砌体结构的加固,则可采取拆砌或增设抗震墙、修补和灌浆、外加柱加固、面层或板墙加固、增设支撑或支架加固、柱、墙垛采用现浇钢筋混凝土套加固、设置钢拉杆、长锚杆、增设圈梁、构造柱等方法;对于多层钢筋混凝土结构的加固,则可采取单向框架宜加固为双向框架,或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施;框架梁柱采用钢构套、现浇钢筋混凝土套加固,或贴钢板加固;增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固等方法。几十年来,对房屋建筑的抗震加固,除了传统的增设钢筋混凝土构造柱和圈梁、夹板墙、抗震墙、钢支撑、钢拉杆、钢构套,以及扩大受力构件截面等方法之外,还开发应用了高强钢绞线、高强结构胶、碳纤维布、聚合物砂浆等材料和预应力技术,使我国的建筑结构加固技术达到了国际先进水平。

工程建筑抗震是一门在实践中不断发展的学科,每一次地震都会为人们提供新的信息,推动建筑抗震设计向更好的方向发展,因此,建筑行业中各界人参考文献[1]付敏娥.试论房屋建筑的抗震设计与发展方向.黑龙江科技信息.2009年27期.[2]张小云主编.建筑抗震(第二版).高等教育出版社.2009.03.[3]曹军红.高层建筑抗震设计要点.科技创新导报.2009年34期.[4]李新玲.高层建筑抗震设计中短柱问题的处理.科技资讯.2007年12期.[5]王玉岚.汶川地震引发的建筑结构抗震安全性能探讨[J].建材世界.2009(10). 

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