時間:2023-03-20 16:14:55
緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇抗震技術論文,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
1.1動物昆明種小鼠、Wistar大鼠(醫動字0001348,001349),雌雄兼用,均購自河南省實驗動物中心。
1.2藥物炎痛舒搽劑(河南中醫學院藥學院提供,批號060710);酞丁安搽劑(北京四環醫藥科技股份有限公司生產,批號20040603);二甲苯(北京52952化工廠,批號20010828);伊文思藍(德國,批號20291)。
1.3儀器722分光光度計(上海科學儀器廠);RB-200智能熱板儀;YT-100電子壓痛儀(成都泰盟科技有限公司)。
2方法
2.1抗炎作用
2.1.1對二甲苯所致小鼠耳廓腫脹的影響雄性昆明種小鼠60只,體重25~30g,隨機分為6組:模型組(0.5%CMC),賦形劑組(30%乙醇),陽性對照組(酞丁安搽劑),炎痛舒低劑量組18.7%,中劑量組37.4%,高劑量組56.1%,每組10只。均按0.1ml/耳×3次,涂搽。實驗前2,1h和30min按組分別給小鼠左耳廓涂搽相應受試物,于末次給藥后30min,用移液器將二甲苯滴到各組小鼠的左耳廓內外兩面,涂抹致炎(20μl/只),致炎后1h拉脫頸椎處死小鼠,剪下左右耳廓,用直徑8mm的打孔器分別在兩耳同一部位打下圓耳片。用分析天平稱重,計算各組動物耳腫脹度和腫脹抑制率[1,2]。
腫脹度(%)=左耳重-右耳重右耳重×100%
抑制率(%)=對照組腫脹率-給藥組腫脹率對照組腫脹率×100%
2.1.2對蛋清所致大鼠足腫脹的影響取雄性Wistar大鼠60只,體重(180±20)g,隨機分為6組(同“2.1.1”項)。實驗前先測量大鼠右后足容積作為致炎前的數值。于實驗前2,1h和30min按組別給各動物的右后足跖涂搽相應受試物。1h后于各鼠該處足跖皮下注射10%蛋清溶液0.1ml致炎,并分別于致炎后5,30min,1,2,4,6h測右后足容積,計算大鼠足腫脹度和炎癥抑制率[3]。
2.1.3對小鼠腹腔毛細血管通透性的影響雄性昆明種小鼠60只,體重(20±2)g,隨機分為6組(同“2.1.1”項),每組10只。各小鼠背部剪毛,面積2cm×2cm,次日實驗前1h和30min按組別涂搽相應受試物約0.8ml/4cm2×2次。末次用藥后0.5h,在各小鼠背部脫毛處皮內注射1μg/ml的組胺0.1ml/10g,同時立即尾靜脈注射2%伊文思藍生理鹽水0.1ml/10g,20min后拉脫頸椎處死動物,剪下藍染皮膚,測定面積后剪碎浸入6ml生理鹽水丙酮溶液內24h,3000r/min離心15min,取上清液于分光光度計590nm處比色,以吸光度OD值判斷小鼠皮膚毛細血管通透性[4]。
2.2鎮痛作用
2.2.1熱板實驗取體重(20±2)g的雌性小鼠若干,實驗前將小鼠逐只置于(55±0.2)℃熱板儀上,測定記錄小鼠的痛閾值(以出現舔后足反應為觀察指標),挑選痛閾值在5~30s內的小鼠60只。隨機分為6組(同前),每組10只。而后逐只置于熱板儀上測試給藥前的痛閾值2次,取其平均值作為藥前痛閾值。
實驗前2,1h和30min按組別涂搽相應受試藥,于末次給藥后的即刻30,60,90,120,150min測定記錄小鼠的痛閾值。
2.2.2壓尾實驗采用雄性小鼠尾根壓痛法,在離尾根1cm處作為壓痛點,用YT-100電子壓痛儀測定痛閾值(g),以小鼠尾部受壓疼痛嘶叫為準,篩選合格小鼠60只,隨機分為6組(同熱板實驗),測定痛閾兩次,以均值作為藥前痛閾值(g)[5,6]。
實驗前2,1h和30min按組別給小鼠局部涂搽相應受試藥(同熱板實驗),于末次給藥后30,60min將小鼠尾根部置于壓痛儀上,開動儀器,逐漸加壓,當小鼠劇烈掙扎或嘶叫時,停止加壓,讀取壓力值作為痛閾值(g)。并進行統計分析。
3結果
見表1~5。表1炎痛舒搽劑對二甲苯所致小鼠耳廓腫脹的影響與模型對照組比較,*P<0.05,**P<0.01,n=10表2炎痛舒搽劑對大鼠蛋清足跖腫脹的影響(與模型對照組比較,*P<0.05,**P<0.01,n=10
炎痛舒搽劑中、高劑量組明顯抑制小鼠耳廓腫脹度,有效對抗二甲苯所致的小鼠耳廓急性炎癥。
中、高劑量藥物組給藥后足跖在腫脹度與模型組比較明顯降低(P<0.05,P<0.01),其作用時間,中劑量組、高劑量組作用持續在5min~1h,其后作用逐漸減弱消失。
中、高劑量組與模型組比較,吸光度明顯降低(P<0.05或P<0.01)。炎痛舒搽劑能明顯抑制組胺所致的腹腔毛細血管的滲出,且較對照組作用顯著。表3炎痛舒搽劑對小鼠腹腔毛細血管通透性的影響(表4炎痛舒搽劑對小鼠鎮痛作用的影響(熱板法)與模型對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;n=10
低劑量藥物組僅在用藥后即刻至30min內有鎮痛作用,與模型對照組相比P<0.05;中劑量藥物組在用藥后即刻至90min內均有鎮痛作用,其后作用減弱消失,作用高峰在30min左右(在即刻30,60,90min與模型組相比分別P<0.01,0.01,0.05,0.05);高劑量藥物組在用藥后即刻至120min內均有鎮痛作用,其后作用減弱消失,作用高峰可持續90min左右,與模型對照組相比除120minP<0.05外,余均P<0.01;各劑量組之間呈量效關系。表5炎痛舒搽劑對小鼠鎮痛作用的影響(壓尾法)與空白對照組比較,*P<0.05,**P<0.01;n=10
通過壓尾試驗,觀察不同劑量的受試藥物對小鼠的鎮痛作用。結果顯示陽性藥物組和中、高劑量組在給藥后30min壓痛測定值與模型組比較明顯延長(P<0.05或P<0.01)。
4討論
本實驗通過多種方法觀察炎痛舒搽劑對急性非特異性炎癥反應的抗炎及鎮痛作用,采用二甲苯、蛋清作為致炎因子,觀察了炎痛舒搽劑對炎癥早期實驗性滲出、腫脹的影響。組胺所致小鼠腹腔毛細血管通透性亢進主要在于H1受體的作用;而蛋清所致主要以組胺和5-HT為炎性介質。從本次實驗結果看,中、高劑量的炎痛舒搽劑可有效緩解二甲苯所致的耳廓腫脹、蛋清所致的大鼠足跖腫脹,還可降低小鼠毛細血管的通透性。說明其對炎癥反應早期的急性滲出性腫脹有明顯抑制作用,能有效對抗急性炎癥;其作用機理可能與該藥通絡止痛,益氣活血,改善局部血液循環,減少炎性介質釋放有關[7]。
此外,從各濃度水平的抗炎鎮痛效果看,高、中劑量藥物對急性炎癥模型的作用較低劑量顯著,隨濃度增高作用增強;熱板實驗、壓尾實驗證明該藥有良好的鎮痛作用,二者作用強度均存在量效關系。因此,此研究為該藥外用緩解瘀血腫脹疼痛等提供了理論基礎,但關于其藥理作用機制可能是多方面的,尚有待于進一步探討。
【參考文獻】
[1]高宗強,郭榮.抗風濕顆粒抗炎鎮痛作用的實驗研究[J].山西中醫學院學報,2003,4(3):19.
[2]潘競鏘,劉慧純,韓超.銀翹散濃縮袋泡劑抗炎解熱鎮痛抗菌和抗病毒作用[J].廣東藥學,2003,13(1):43.
[3]張玲,趙建平,劉光珍.除膿清竇顆粒的抗炎鎮痛實驗研究[J].山西中醫,2005,21(1):49.
[4]寇俊萍,馬仁強,朱丹妮,等.黃花倒水蓮水提液的活血、抗炎作用研究[J].中藥材,2003,26(4):268.
[5]張桑,趙國陽,董清平.發熱止痛貼活血、鎮痛、抗炎作用的實驗研究[J].黑龍江中醫藥,2003,4:49.
[6]譚曉蘭,羅勇,朱健平.舒絡油的抗炎鎮痛實驗[J].時珍國醫國藥,2001,12(4):292.
[7]孫芳云,張敏,曾南陽,等.香蓮祛痛霜的鎮痛及活血化瘀作用研究[J].中國藥理與臨床,2004,20(2):46.
中圖分類號:[TU208.3]文獻標識碼:A 文章編號:
0 引 言
在層高一定的情況下,為提高延性而降低軸壓比則會導致柱截面增大,且軸壓比越小截面越大;而截面增大導致剪跨比減小,又降低了構件的延性。因此,在高層特別是超高層建筑結構設計中,為滿足規程[1]對軸壓比限值的要求,柱子的截面往往比較大,在結構底部常常形成短柱甚至超短柱。另外,諸如圖書館的書庫、層高較低的儲藏室、高層建筑的地下車庫等由于使用荷載大,層高較低,在設計中也不可避免地會出現短柱。眾所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱幾乎沒有延性,在建筑遭受本地區設防烈度或高于本地區設防烈度的地震影響時,很容易發生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌,無法滿足“中震可修,大震不倒”的設計準則。為了避免短柱脆性破壞問題在高層建筑中發生,筆者認為,首先要正確判定短柱,然后對短柱采取一些構造措施或處理,提高短柱的延性和抗震性能。
1 短柱的正確判定
規程[1]和規范[2]都規定,柱凈高H與截面高度h之比H/h≤4為短柱,工程界許多工程技術人員也都據此來判定短柱,這是一個值得注意的問題。因為確定是不是短柱的參數是柱的剪跨比λ,只有剪跨比λ=M/Vh≤2的柱才是短柱,而柱凈高與截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2,亦即不一定是短柱。按H/h≤4來判定的主要依據是:①λ=M/Vh≤2;②考慮到框架柱反彎點大都靠近柱中點,取M=0.5VH,則λ=M/Vh=0.5VH/Vh=0.5H/h≤2,由此即得H/h≤4。但是,對于高層建筑,梁、柱線剛度比較小,特別是底部幾層,由于受柱底嵌固的影響且梁對柱的約束彎矩較小,反彎點的高度會比柱高的一半高得多,甚至不出現反彎點,此時不宜按H/h≤4來判定短柱,而應按短柱的力學定義--剪跨比λ=M/Vh≤2來判定才是正確的。
框架柱的反彎點不在柱中點時,柱子上、下端截面的彎矩值大小就不一樣,即Mt≠Mb。因此,框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一樣的,即λt=Mt/Vh≠λb=Mb/Vh。此時,應采用哪一個截面的剪跨比來判斷框架柱是不是屬于短柱呢?筆者認為,應該采用框架柱上、下端截面中剪跨比的較大值,即取λ=max(λt,λb)。其理由如下:框架柱的受力情況有如一根受有定值軸壓力的連續梁,柱高Hn相當于連續梁的剪跨a,已有的試驗研究結果表明[10]:對于剪跨a不變的連續梁,當截面上、下配置的縱筋相同時,剪切破壞總是發生在彎矩較大的區段;對于框架柱,臨界斜裂縫也總是發生在彎矩較大的區段。
事實上,在柱高Hn或連續梁剪跨a的范圍內,最大剪跨比是出現在彎矩較大區段上的。鋼筋砼構件的抗剪承載力是隨剪跨比λ增大而降低的。所以,同樣條件下,彎矩較大區段的截面抗剪承載力要比彎矩較小區段的小,在荷載作用下,如果發生剪切破壞,就只能是在彎矩較大區段上。用來判斷框架柱是否屬于短柱的剪跨比λ當然應是可能發生剪切破壞截面的剪跨比λ。
一般情況下,在高層建筑的底部幾層,框架柱的反彎點都偏上,即Mb>Mt。此時,可按式(1)或式(2)判定短柱:
或Hn/h≤2/yn(2)
式中,yn- -n層柱的反彎點高度比,根據幾何關系,可得:yn=1/(1+Ψ),其中,Ψ=Mt/Mb,0≤Ψ≤1;
Hn- -n層柱的凈高。
式(2)具有一般性。當反彎點在柱中點時,Ψ=1,yn=0.5,式(2)即成為Hn/h≤4;當反彎點在柱上端截面時,Ψ=0,yn=1,式(2)即成為Hn/h≤2;如果框架柱上不出現反彎點,就應采用最大彎矩作用截面的剪跨比λ=M/Vh≤2來判斷短柱。
當需要初步判斷框架柱是否屬于短柱時,可先按D值法確定柱子的反彎點高度比yn,然后按式(2)判斷短柱。在施工圖設計階段,可根據電算結果作進一步判斷。
2 改善短柱抗震性能的措施
當按剪跨比λ判定柱子不是短柱時,按一般框架柱的抗震要求采取構造措施即可;確定為短柱后,就應當盡量提高短柱的承載力,減小短柱的截面尺寸,采取各種有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。
2.1 使用復合螺旋箍筋
高層建筑框架柱的抗剪能力是應該滿足剪壓比限值和“強剪弱彎”要求的,柱端的抗彎承載力也是應該滿足“強柱弱梁”要求的。對于短柱,只要符合“強剪弱彎”和“強柱弱梁”的要求,是能夠做到使其不發生剪切型破壞的。因此,使用復合螺旋箍筋[4]來提高柱子的抗剪承載力,改善對砼的約束作用,能夠達到改善短柱抗震性能的目的。
2.2 采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多,在地震作用下往往是因剪壞而失效,其抗彎強度不能完全發揮。因此,可人為地削弱短柱的抗彎強度,使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度,這樣,在地震作用下,柱子將首先達到抗彎強度,從而呈現出延性的破壞狀態。
人為削弱抗彎強度的方法,可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱,分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵,以增強它的初期剛度和后期耗能能力。一般,連接鍵有通縫、預制分隔板、預應力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
對分體柱工作性態的理論分析和試驗研究表明[3~4]:采用分體柱的方法雖然使柱子的抗剪承載力基本不變,抗彎承載力稍有降低,但是使柱子的變形能力和延性均得到顯著提高,其破壞形態由剪切型轉化為彎曲型,從而實現了短柱變“長柱”的設想,有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ≤1.5的超短柱的抗震性能。分體柱方法已在實際工程中得到應用[5]。2.3 采用鋼骨砼柱
鋼骨砼柱由鋼骨和外包砼組成。鋼骨通常采用由鋼板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。
與鋼結構相比,鋼骨砼柱的外包砼可以防止鋼構件的局部屈曲,提高柱的整體剛度,顯著改善鋼構件出平面扭轉屈曲性能,使鋼材的強度得以充分發揮。采用鋼骨砼結構,一般可比鋼結構節約鋼材達50%以上[6]。此外,外包砼增加了結構的耐久性和耐火性。與鋼筋砼結構相比,由于配置了鋼骨,使柱子的承載力大大提高,從而有效地減小柱截面尺寸;鋼骨翼緣與箍筋對砼有很好的約束作用,砼的延性得到提高,加上鋼骨本身良好的塑性,使柱子具有良好的延性及耗能能力。
由于鋼骨砼柱充分發揮了鋼與砼兩種材料的特點,具有截面尺寸小,自重輕,延性好以及優越的技術經濟指標等特點,如果在高層或超高層鋼筋砼結構下部的若干層采用鋼骨砼柱,可以大大減小柱的截面尺寸,顯著改善結構的抗震性能。
2.4 采用鋼管砼柱
鋼管砼是由砼填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料,是套箍砼的一種特殊形式。由于鋼管內的砼受到鋼管的側向約束,使得砼處于三向受壓狀態,從而使砼的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高,砼特別是高強砼的延性得到顯著改善。同時,鋼管既是縱筋,又是橫向箍筋,其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下,這相當于配筋率至少都在4.6%以上,這遠遠超過抗震規范[2]對鋼筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于鋼管砼的抗壓強度和變形能力特佳,即使在高軸壓比條件下,仍可形成在受壓區發展塑性變形的“壓鉸”,不存在受壓區先破壞的問題,也不存在像鋼柱那樣的受壓翼緣屈曲失穩的問題。因此,從保證控制截面的轉動能力而言,無需限定軸壓比限值[8]。規程[9]規定,鋼管砼單肢柱的承載力可按式(3)計算:
N≤φ1φeN0(3)
式中,;
θ=faAa/fcAc稱為套箍指標,0.3≤θ≤3;
φ1,φe的物理意義及計算方法見規程[9]。
由式(3)可以看出,當選用了高強砼和合適的套箍指標θ后,柱子的承載力可大幅度提高,通常柱截面可比普通鋼筋砼柱減小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3 小 結
關鍵詞:鋼筋混凝土,結構抗震,加固方法
0引言
地震災害是人類面臨的嚴重自然災害之一。地震具有突發性特點,至今可預報性仍然很低。強烈地震常造成人身和財產的巨大損失。我國屬地震多發國家,特別是近年來地震活動頻繁,一些特大地震已經給人類社會帶來了不可估量的損失,這就迫使工程人員不得不去深入研究土木工程結構的抗震設計理論和方法,最大限度地減少地震給人們帶來的影響。
抗震加固是對未進行抗震設防或已進行抗震設防但達不到設防標準的建筑物,進行結構補強和提高其抗震力的措施。建筑結構加固方法隨著經濟水平、技術水平和人們觀念的發展而發展,但有些構件加固方法(如加大截面法)將使結構和構件的剛度發生變化,從而引起結構動力特性、構件內力的變化以及剛度軟弱層和強度薄弱層的出現,而這些變化對結構承載力及彈塑性變形能力帶來的不利或有利影響,是目前的加固方法所沒有考慮的。因此對鋼筋混凝土結構抗震加固技術進行論述有著重要的意義。
1 鋼筋混凝土抗震常規加固技術
混凝土結構抗震常規加固方法包括加大截面加固法、外包鋼加固法、預應力加固法、改變結構傳力途徑加固法、受彎構件外部粘貼加固法以及其他加固方法等,每種加固方法各有其特點和適應范圍,應根據具體條件加以選擇。
1.1 加大截面加固法
加大截面加固法即采用增大混凝土結構或構筑物的截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用要求的一種加固方法,可廣泛用于混凝土結構的梁、板、柱等構件和一般構筑物的加固。但由于截面尺寸加大,有時受使用上限制。
1.2 外包型鋼加固法
外包鋼加固法即在混凝土構件四周包以型鋼的加固方法(分干式和濕式兩種形式),適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結構加固。當采用化學灌漿外包鋼加固時,型鋼表面溫度不應高于60℃;當環境具有腐蝕性介質時,應有可靠的防護措施。
1.3預應力加固法
即采用外加預應力的鋼拉桿(一般分水平拉桿、下撐式拉桿和組合式拉桿3種)或撐桿對結構進行加固的方法,適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占空間小的混凝土承重結構。此法不宜用于高溫環境下的混凝土結構,也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土結構。
2 改變結構傳力途徑加固法
2.1增設支點法
該方法是以減少結構的計算跨度和變形,提高其承載力的加固方法。按支承結構的受力性質又分為剛性支點和彈性支點2種。畢業論文,加固方法。剛性支點法是通過支承構件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎或其它承重結構的一種加固方法。增設支點法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結構加固。
2.2托梁拔柱法
該法是在不拆或少拆上部結構的情況下拆除、更換、接長柱子的一種加固方法。按其施工方法的不同又分為有支撐托梁拔柱、無支撐托梁拔柱及雙托梁反牛腿托梁柱等方案。適用于要求房屋使用功能改變、增大空間的老廠改造等結構加固。其中雙托梁反牛腿托梁拔柱,則適用于保留上柱的型鋼加固。
2.3 受彎構件外部粘貼鋼板、碳纖維或其它抗拉強度較高的材料加固法
此法是用建筑結構膠將鋼板等材料粘貼在鋼筋混凝土受彎構件表面,具有良好的共同工作性能,所占空間小、加固施工周期短、消耗材料少,其加固部位、范圍與強度可視設計構造需要而定,是近幾年來新發展的加固技術。本加固法適用于承受靜力作用的一般受彎構件,且環境溫度不應超過60℃, 相對濕度不大于70%及無化學腐蝕的使用環境中。
3鋼筋混凝土結構抗震加固新技術
3.1 結構基礎隔震技術
基礎隔震技術是在上部結構和基礎之間設置隔震裝置,阻隔地震能量向上部結構傳遞,從而減少結構地震反應的一種抗震技術。目前研究開發的基礎隔震技術主要有:疊層橡膠墊隔震、摩擦滑移隔震、滾珠及滾軸隔震、支撐式擺動隔震和混合隔震等。其中,疊層橡膠隔震支座已被廣泛應用,具有很好的應用前景。縱觀隔震技術的發展,可以看出近年來隔震技術有以下特點:
(1)隔震技術的應用范圍越來越廣,數量越來越多。隔震技術不僅在新建工程中獲得廣泛應用,而且在現有建筑的加同工程中得到應用。
(2)隔震建筑的結構形式日趨多樣化,已從早期主要應用于砌體結構、鋼筋混凝土結構發展到鋼結構、組合結構、木結構。
(3)可供選擇的隔震裝置越來越多,新的隔震方法不斷提出,并且采用混合隔震技術已經成為發展趨勢。
3.2消能隔震技術
傳統的抗震設計方法是靠結構的延性來耗散地震能量。但問題在于結構受到1次強烈地震時,結構構件在利用自身的延性耗散地震能量的同時,也會受到嚴重的損傷。為了解決這個矛盾,在結構上附加各種阻尼器,通過阻尼器大量耗散地震輸入到上部結構的能量,從而達到保護主體結構免遭破壞的目的。常用的阻尼器有金屬屈服阻尼器(Metallic Yielding Damper)、摩擦阻尼器(Friction Damper)、黏彈性阻尼器(ViscoelasticDamper)、粘滯液體阻尼器(Viscous Fluid Damper)等。消能減震技術近年來被大量應用在已有建筑物的抗震加固上,與傳統的加固技術相比主要優勢有:
(1)施工現場無濕作業,基本不影響原建筑的正常使用功能;
(2)能在保持原建筑外貌不變的前提下,實現了提高抗震能力和改善使用功能的協調;
(3)消能效果明顯,結構經過合理的設計,可以滿足各種設防烈度下的抗震要求;
(4)可以有效地節約經費和縮短工期。
3.3 高性能鋼絲網復合砂漿薄層(HPFL)加固技術
高性能鋼筋網復合砂漿薄層(HPFL)加固混凝土結構,是指對混凝土構件進行表面處理后,鋪設鋼筋網,再粉抹或噴射上高性能復合砂漿,使加固層與原構件共同工作,達到提高構件工作性能的目的。
采用高性能水泥復合砂漿鋼筋網薄層加固混凝土構件能有效提高構件的承載力、剛度、抗裂性和延性。畢業論文,加固方法。畢業論文,加固方法。該加固方法與碳纖維加固法相比具有施工簡單,經濟實用的優點,在結構工程加固中的應用前景十分廣闊。畢業論文,加固方法。畢業論文,加固方法。
隨著抗震技術理論的不斷發展和完善,抗震加固方法已從傳統的方法不斷趨向多樣化。畢業論文,加固方法。目前新發展起來的減震控制技術在工程應用上有明顯優勢,為建筑的抗震設計和抗震加固提供了一條嶄新的途徑,它克服了傳統結構“硬碰硬”式的抗震設計方法,具有概念簡單、減震機理明確、減震效果顯著和安全可靠的特點。
參考文獻:
[1]李科,魏延良.鋼筋混凝土結構的抗震加固方法述評[J]. 地震工程與工程振動, 2005, 25 (4):126—129.
[2]郭健.鋼筋混凝土結構加固改造方法的研究及工程應用[D]. 長沙:湖南大學2005.
[3]衛龍武,呂志濤.建筑物評估加固與改造[M]. 南京:江蘇科學技術出版社,1992.
[4]趙彤,謝劍.碳纖維布補強加固混凝土結構新技術[M]. 天津:天津大學出版社, 2001.
[5]吳英健.建筑物抗震加固[M]. 長春:長春出版社, 1991.
[6]薛彥濤,范蘇榕.傳統抗震加固技術與抗震加固新技術的介紹[J]. 工程建設與設計, 2006, 38(8):19—22.
[7]尚守平,熊偉.無機組合材料高性能水泥復合砂漿鋼筋網薄層(HPFL)加固混凝土結構新技術簡介[J]. 施工技術, 2008, 3 7(4): 4—6.
【關鍵字】網殼結構,抗震,設計方法
中圖分類號:U452.2+8 文獻標識碼:A 文章編號:
前言
地震是一種破壞性極大的突發性自然災害,能夠造成人員傷亡和社會物質財富的巨大損失,對社會生活和地區經濟發展有著廣泛而深遠的影響。為減輕地震所造成的生命與財產損失,人類與之進行了長期不懈的斗爭,雖然科學技術和工程技術的突飛猛進,地震工程的理論和實踐得到了很大發展,但是,就近20余年來說,全球發生的許多大地震,仍然造成大量嚴重的工程破壞和慘重的生命財產損失。例如1976年我國的唐山地震、1994年美國的Northridge地震、1995年日本的阪神地震及1999年臺灣的集集地震。隨著城市現代化和經濟的高度發展,地震所造成的損失,平均每幾十年翻一番。因此,了解地震災害的特點,采取正確的對策,方能保證防震減災收到實效。鑒于地震預報和地震轉移分散均不能很好的實現,因此,工程抗震成為目前最有效、’最根本的措施,建筑結構的抗震設計也成為當前最被關注的課題之一。
常見的建筑結構防震措施
目前,用于建筑結構防御地震的措施主要有:傳統的抗震設計、結構控制理論(如減震、隔震等)。傳統的抗震設計是適當增加結構的剛度,以抵抗地震作用,或合理布置結構的剛度,使結構部件在地震時不同步地進入非彈性狀態,具有較大的延性,消耗地震能量。上述方法存在以下缺陷:
安全性難以保證。當突發地震超出設防烈度時,房屋會嚴重破壞
適應性有限制。當地震發生時,雖然結構本身的破壞可以控制,但是房屋內的重要設備可能會遭到破壞
經濟性欠佳。它通過增大構件斷面,加大配筋來抵抗地震。斷面越大,剛度越大,地震作用也越大,所需斷面及配筋也越大。如此惡性循環,大大提高了建筑造價,并且隨著設防烈度的提高,造價也急劇增加,通過增加結構剛度來抵御地震作用,其材料用量大,不經濟。一種主動的抗震策略是對結構施加控制系統,由控制系統和結構共同抵御地震作用,盡可能減輕對結構自身的損傷。這種主動策略也就是結構振動控制對于網殼結構進行振動控制是保證結構安全、減小地展災容損失的一種重要途徑。
三.網殼結構的廣泛應用
網殼結構是一種曲面形結構,是大跨度空間結構中一種舉足輕重的主要結構形式。網殼結構具有一系列突出的優點,大體可以歸納如下:
1、網殼結構兼有桿系結構和薄殼結構的主要特性,桿件比較單一,受力比較合理。
2、網殼結構的剛度大、跨越能力強,在跨度超過100m的結構中仍有大量的應用。
3、網殼結構可以用小型構件組裝成大型空間,小型構件和連接節點可以在工廠預制;而且現場安裝簡便,不需要大型的機具設備,因而綜合技術經濟指標較好。
4、網殼結構的設計分析可以借助于通用有限元計算程序和計算機輔助設計軟件,不會有多大難度。
5、網殼結構造型豐富多彩,不論是建筑平面,還是空間曲面外形,都可以根據創作要求任意選取。正是因為以上這些優點,近幾十年來,網殼結構在各種大型體育場館、劇院、會議展覽中心、機場候機樓、干煤棚等公共建筑中得到了廣泛應用,尤其是近十年,我國的網殼結構向著跨度更大、體系更復雜、設備更昂貴的方向發展,這些建筑結構新穎、規模宏大,往往成為一個城市或國家的標志性建筑,并為世人矚目。
四.網殼結構的特點
經以上網殼自振特性分析可知,與一般傳統結構動力特征不同,網殼結構頻率與振型具有以下特點:
1、網殼結構自振頻率密集
單層球面網殼、柱面網殼的自振頻率均非常密集,單層球面網殼還有數個周期相同的振型,這是由于結構有多個對稱軸所致。由于頻率密集,在網殼地震響應計算時應考慮各振型間的相關性。在用振型分解反應譜法進行動力分析時,若仍采用平方開方公式進行振型禍合則導致誤差較大。
2、網殼以水平振型為主,第一振型一般為水平振型
網殼振型呈現水平振型與豎向振型參差出現,水平振型較多,一般網殼結構第一振型均為水平振型。這是由于網殼結構起拱后,其豎向剛度增大而水平剛度減弱的緣故。
3、地震響應貢獻較大的振型出現較晚
一般框架動力計算可選前幾個振型效應進行組合,即可滿足使用精確度。而經過對網殼振型分析,網殼結構第一振型均為反對稱振型,對地震響應貢獻較大的對稱振型出現較晚,所以采用振型分解法計算網殼地震響應時,不能僅取前幾個振型,至少應選取前20階振型進行組合,否則計算結果不安全。對復雜大跨度網殼,還需取超過20個振型響應進行組合。
五.網殼結構的形式與分類
油罐罐頂網殼招標有兩種結構,分別為三角形結構和子午線結構。為了便于更好地選擇滿足現場及工期需要的投標單位,現對兩種結構網殼進行如下比。
1、兩種結構特點
(一)子午線式網殼結構
(1)工藝特點
子午線網殼主體由球面上分別以x軸及以z軸為旋轉軸的兩組子午線相交而成。網殼桿件全部采用不等邊角鋼。兩組子午線網桿間采用搭接,搭接面采用連續滿角焊;單根子午線的連接采用對接,須保證對接接頭全焊透和全熔合以保證焊接質量。錐板是網殼的沿邊構件,采用加厚鋼板與罐壁頂板成20~30。角度焊接,將罐壁與罐頂連成整體。每道網桿的兩端采用墊板及連接板將網桿與罐壁及邊環梁連成一體;連接件采用鋼板組焊而成。結構形式如圖1所示。
圖1:子午線網殼結構形式
(2)邊節點及上、下網桿安裝
照給出的各邊節點的弧長值,在罐壁上作各邊節點垂線長度為500mm,再用水準儀找出X、z軸水平基準面,與等分垂線交成十字線,十字中點就是連接件的交點位置,然后分別將A、B、C、D各連接件按編號點焊在位置上,同時檢查通過中心的兩只連接件是否完全一樣。
拼接X方向的第一根長網桿,且按焊接要求焊接完成。
裝X方向的第一根網桿著落在中間n根支撐桿上,測量各節點的Y值應為該節點的Y+DY值,差值允許±8ram,n根都測量合格后,網桿兩端再邊節點與罐壁板分段焊接。
然后分別x方向第二根、第三根以z軸為對稱,兩邊安裝;然后安裝Z軸方向的第一根長網桿,節點1與X方向的長網桿節點l重合,依次的節點位置必須重合點焊固定,兩端點也與邊節點連接件點焊固定,分別用同樣的方法,以X軸線為對稱軸線兩邊對稱安裝點焊。
(二)三角形式網殼結構
(1)結構特點
三角形式網殼結構由長度相同的網桿承插組成三角形,三角形之間同樣采用承插形式連接,網桿材料采用工字/槽鋼等結構型鋼,安裝時從外向里逐罔進行安裝,組裝完畢后將最外側與邊梁連接進行焊接固定。結構形式如圖2所示。
圖2:三角形網殼結構形式
(2)現場安裝
組裝工作在搭建的腳手架上進行,腳手架必須牢固可靠,即保證安全,又要便于組裝操作。由于節點種類多,為便于安裝定位,按安裝標記線組裝。安裝標記線是所在節點的球面切線,
此線垂直于頂部節點與該節點的連線,并指向所在1/6區域對稱線,以此來確定轂形件的安裝方位。網殼桿件的組順序,由下而上,對稱進行。局部超前不得多余一圈。三人為一組,分成三組。對稱由下而上。注意邊節點找正,根據圖紙要求確定網殼直徑及中心點,分六個區,首先確定的五個點,然后確定六區之間的中界點,最終確定一個區域P點。這時可根據第一圈桿件驗證其點的位置。
六、兩種網殼結構的防腐施工比較
1、子午線式結構網殼:網桿在安裝過程中采用焊接方式連接,對防腐層的損害很大,因此一般在預制過程中不對網桿進行防腐處理,而是在網殼施工完后整體進行防腐。這種施工防腐給儲罐施工增加了施工工序,且防腐施工難度較大。
2、三角形式結構網殼:網桿在預制完后立即進行防腐處理,到施工現場后只進行組裝即可,然后對局部防腐層破壞位置進行補防處理,這種方式要求在運輸過程中加強對防腐層的保護,對供貨商的運輸包裝應提出要求。
七、網殼結構下的地震強度的變形驗算
根據基于性能抗震設計思想,常遇地震作用下可對結構進行強度驗算,而強震作用下應對結構進行多級性能水準的變形驗算和性能評估。
1、常遇地震作用下的強度驗算
鑒于地震內力系數法具有多方面優勢,常遇地震作用下的強度驗算可采用這種方法,但需要在原有基礎上完善地震內力系數定義,考慮桿件的彎曲效應,具體計算公式如下:
截面驗算時,取同類桿件中組合應力最大的桿件,乘相應的地震內力系數,即為地震荷載對桿件應力的放大值,加上靜應力值,便可驗算該類截面應力是否滿足要求。改進的地震內力系數法,比振型分解反應譜法和時程分析法簡便,可簡化復雜計算,易于為工程設計人員接受。目前已有文獻在大量參數分析基礎上給出該方法定義的地震內力系數建議取值,可供常規網殼結構抗震設計參考使用。
2、罕遇地震作用下的變形驗算
罕遇地震作用下網殼結構的抗震驗算是網殼結構抗震設計的關鍵問題。研究表明,將動力強度破壞和動力失穩破壞兩種失效模式建立在統一的動力破壞框架內,確定網殼結構的動力極限荷載及各級性能水準的量化驗算指標是完全可行的。因此,設計時設計人員可參網殼結構進行全過程非線性動力響應分析,通過逐漸增大地震輸入的烈度深入考察其在強震作用下的位移、能量、塑性發展程度等響應情況,確定對應不同性能水準的各項響應值,正確評估結構強震作用下的響應和損傷情況,判斷其是否滿足業主所期望的強度、剛度、延性等性能,并加以適當調整,最終達到設計目標。
基于對網殼結構彈塑性地震響應規律的理解,我們還可以通過有目的性的調整結構剛度分布,引導和控制這種高次超靜定結構在地震作用下實現延性破壞機制,有效保證和達到結構抗震設防目標,使設計更為經濟合理。綜上所述,采用基于性能抗震設計思想,網殼結構抗震設計應遵循圖1中的基本過程。
圖3:網殼結構設計圖
八.網殼結構基于性能抗震設計研究意義
基于性能的設計思想和投資一效益準則雖然已得到專家學者的廣泛關注,并進行了大量的研究,但由于網殼結構的失效機理與其它結構差異很大,結構全壽命總費用計算和結構優化設計的方法都不盡相同,因此有必要結合網殼結構的具體特點進行深入研究。將基于性能的設計理論引入到網殼結構領域,可以深化網殼結構的設計理論,為網殼結構的抗震和抗風研究提供技術支持,為網殼結構的優化設計提供方法,為網殼結構的性能評估提供手段,以實現網殼結構更加科學合理的設計打下堅實的基礎。將基于性能的設計思想引入到網殼結構的設計研究中,按基于性能的設計思想,對網殼結構進行系統的研究,建立科學合理的設計方法,研究出具體的設計方法和適用程序,將對社會生產提供良好的技術支持,取得巨大的經濟與社會效益。
結束語
綜上所述,子午線結構網殼施工工序相對較多,不利于變形控制,且網桿在長途運輸過程中容易造成變形,且工期長,工人數量和工種比較多,因此本工程中采用三角形網殼的結構形式。通過詳細介紹和對比兩種網殼結構形式,向大家推薦在網殼選型時,采用三角形網殼的結構形式,特別是鋁合金三角形網殼,即減輕重量,節省工期,又相對變形小,運輸方便。
基于性能抗震設計研究的關鍵內容是對應多級性能水準的結構計算分析方法及性能水準的定性和定量描述。因此,今后需要通過試驗和大量理論分析,改進不同階段的結構計算分析方法,使其更為合理、簡便;逐步完善網殼結構動力破壞準則,確定不同結構形式所對應的各級水準的量化性能標準;更為準確地評價結構性能和強震作用下的安全程度,實現網殼結構基于性能的抗震設計目標。
參考文獻:
[1]殷明燦 Pushover分析在大跨度復雜結構抗震中的應用 [學位論文] 2009武漢理工大學:結構工程
[2]劉啟剛 考慮上下部結構協同工作的網格結構多維地震響應分析 [學位論文]2008 -浙江大學建筑工程學院 浙江大學:結構工程
[3]鮑林春 聯方型單層球面網殼基于性能的抗震設計方法研究 [學位論文] 2007 - 浙江大學:結構工程
[4]莊鵬 空間網殼結構支座隔震的理論和試驗研究 [學位論文]2006 - 北京工業大學:結構工程
[5]殷占忠 帶有約束屈曲支撐桿件空間網殼結構抗震性能分析與試驗研究 (被引用 2 次) [學位論文]2008 - 蘭州理工大學:結構工程
[6]邢佶慧 沈世釗 網殼結構抗震設計方法探討 [期刊論文] 《低溫建筑技術》 ISTIC -2005年5期XING Ji-huiSHEN Shi-zhao
參考文獻
[1]唐潘.隨機振動地震波對大跨度橋梁分析[D:湖南大學.
[2]胡聿賢.地震工程學[M].地震出版社:1988[4]陳寶春.鋼管混凝土結構[M].2版.北京:人民交通出版社.2007.
[3]《公路工程抗震規范(JTJ004-89)》[S].人民交通出版社.2004.
[4]唐潘.隨機振動地震波對大跨度橋梁分析[D]湖南大學.
[5]林家浩.鐘萬勰.張亞輝.大跨度結構抗震計算的隨機振動方法[J].建筑結構學報.2000,21(l):29-36.
[6]陳冠樺.盛興旺.大跨徑斜拉拱橋動力特征研究[J].貴州科學報.2007.
[7]康厚軍.楊相展.卓斌.兩座新型橋梁-斜拉拱橋的對比研究[J].中外公路.2007.
[8]杜修力.陳厚群.地震動隨機模擬及其參數確定方法.地震工程與工程振動[M].1994,14(4):1-5.
[9]陳寶春.鋼管混凝土結構[M].2版.北京:人民交通出版社.2007.
[10]《公路工程抗震規范(JTJ004-89)》[S].人民交通出版社.2004.
[11]杜修力.陳厚群.地震動隨機模擬及其參數確定方法.地震工程與工程振動[M].1994,14(4):1-5.
參考文獻
[12]林家浩.鐘萬勰.張亞輝.大跨度結構抗震計算的隨機振動方法[J].建筑結構學報.2000,21(l):29-36.
[13]康厚軍.楊相展.卓斌.兩座新型橋梁-斜拉拱橋的對比研究[J].中外公路.2007.
[14]項少軍.陳世民.岳麗娜.大跨度鋼管混凝土拱橋在空間響應下的地震分析[J].《現代交通技術》.2005.
[15]史志利.李忠獻.隨機場地多點激勵下大跨度橋梁抗震分析方法[M].地震工程與工程振動.2003,23(2):68-76.
[16]張晨.徐勛倩.陳靜.中承式鋼管混凝土拱橋地震響應分析[J].中外公路Vol.33,2013.
[17]張輝.王連華.彭河星.大跨度斜拉拱橋地震反應的行波效應[J].Vol.28,2008.
[18]樓夢麟.唐玉.大跨度拱橋地震行波反應的一致反應譜方法[J].防災減災工程學報Vol.33,2013.
[19]項少軍.陳世民.岳麗娜.大跨度鋼管混凝土拱橋在空間響應下的地震分析[J].《現代交通技術》.2005
[20]史志利.李忠獻.隨機場地多點激勵下大跨度橋梁抗震分析方法[M].地震工程與工程振動.2003,23(2):68-76.
[21]Scanlan.R.H&K.Sachs.EarthquakeTimeHistoriesandResponsespectra[M].JournalofEM.ASCE.Vol.100.1974.
參考文獻:
[1]胡長青.道路橋梁設計與施工[J].科協論壇(下半月),2011,(06).
[2]楊大為.現代路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術研究[J].科技致富向導,2011,(23).
[3]姚文翰,肖艷華.淺論橋梁鋼筋混凝土和砌體工程施工過程質量控制要點[J].黑龍江科技信息,2011,(14).
關鍵詞:多層樞架結構,房屋設計,問題
鋼筋混凝土多層框架房屋,結構設計看似簡單,但如果設計不當,將會給建設單位帶來浪費或不安全的種種問題。本文就鋼筋混凝土多層框架房屋結構實際設計中應注意的問題作了簡要的分析探討。
1.關于多層框架基礎類型的選擇問題
多層框架類型多層框架基礎類型的選擇,取決于地質條件,上部結構荷載的大小。上部結構對地基不均勻沉降及傾斜的敏感度及施工條件等因不。設計時應做技術經濟比較,綜合考慮后確定。對于框架結構的受力分析和輔助設計。可借助PKPM進行,其主要步驟:厚度:雙向板為1/40板跨,單向板為1/35板跨。然后進行撓度和裂縫計算。最后確定板厚及配筋。柱截面:At=N/arc,a為軸壓比,fc凝土壓強度設計值。受荷面各及經驗系數確定。初選梁截面:粱高為跨度的l/lO一1/15,粱寬通常為1/2—/3梁高。輸入荷載:樓面荷載,梁上荷載,柱節點荷載,風載及地震信息。用PKPM中的SATWE內力分析程序進行計算。框架柱首先要滿足軸壓比限制,對超筋和構造配筋的梁柱進行調整,直至配筋,截面大小適中為止。另檢查結構的自振周期,以名產生共振。基礎選型:常用的基礎型式有柱下獨立基礎。柱下條基,柱下筏板及柱基。
2.關于多層框架結構的參數選取問題
《抗震規范》中指出,所有的計算機計算結果,應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。論文大全。通常情況下,計算機的計算結果主要是結構的自振周期、樓層地震剪力系數、樓層彈性層間位移(包括最大位移與平均位移)和彈塑性變形驗算時樓層的彈塑性層間位移、樓層的側向剛度比、振型參與質量系數、墻和柱的軸壓比及墻、柱、梁和板的配筋、底層墻和柱底部截面的內力設計值、框架——抗震墻結構抗震墻承受的地震傾覆力矩與總地震傾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。
為了分析判斷計算機計算結果是否合理。結構設計計算時,除了有合理的結構方案、正確的結構計算簡圖外。正確填寫抗震設防烈度和場地類別。合理選取電算程序總信息中的其他各項參數也是十分重要的。
多層框架結構房屋有時也設置地下室。由于隔墻少,常采用筏板式基礎。在電算時,應將地下室層數和上部結構一起輸入,并在總信息中按實際的地下室層數填寫。這樣,計算地基和基礎底板的豎向荷載可以一次形成,并且在抗震計算時,程序會自動對框架底層柱底截面的彎矩設計值乘以增大系數。同時通過對層側移剛度比的分析比較,還可以正確判斷和調整房屋的嵌固位置,并采取相應的抗震構造措施。保證樓板有必要的厚度和最筋率等等;當結構表現為豎向不規則時。不僅要驗算薄弱層,而且還要對薄弱層的地震剪力乘以1.15的增大系數。如果在結構總體計算時。論文大全。總信息中填寫的地下室層散少于實際輸入的層數,彎矩設計值增大系數將會乘錯位置,從而在發生地震時,會使極易發生震害的底層柱底部位因抗震能力降低而破壞。
3.關于框架計算簡圖的問題
無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨立基礎埋置較深,在一0.05m左右設有基礎拉梁時,應將基礎拉梁按層1輸入。以某學生宿舍樓為例,該項目為層鋼筋混凝土框架結構,丙類建筑,建筑場地為II類;層高3.3m,基礎埋深4.Om基礎高度0.8m,室內外高差0.45m。根據《抗震規范》第6.1.2條,在8度地震區該工程框架結構的抗震等級為二級。設計者按3層框架房屋計算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m處的基礎拉梁頂面:基礎拉梁的斷面和配筋按構造設計:基礎按中心受壓計算。顯然,選取這樣的計算簡圖是不妥當的。因為,第一,按構造設計的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結構設計規范》—2002)第7.3.11條規定,框架結構底柱的高度應取基礎頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設計經驗表明,這樣的框架結構宜按4層進行整體分析計算,即將基礎拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應將荷載一并輸入。論文大全。這樣,計算剪力的首層層高為Hl=4—0. 05=3.95m,層2層高為3.35m,層3、4層高為.3m。根據《抗震規范》第6.2.3條,框架柱底層柱腳彎矩設計值應乘以增大系數1.25。當設拉梁層時,一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎頂面處的截面控制還是由基礎拉梁頂面處的截面控制。考慮到地基土的約束作用,對這樣的計算簡圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數為1,并復算一次,按兩次計算結果的包絡圖進行框架結構底層柱的配筋。
綜上所述,以上的幾個問題在鋼筋混凝土框架結構設計中經常遇到,也經常被忽略。所以,我們設計工作者應按規范和相應的構造要求,嚴格執行,從根本上消除設計隱患,確保設計質量。
【參考文獻】
[1]林岳峰對多層框架房屋結構設計相關問題的分析 [J],廣東科技2006(10).
[2]苑大欣.于鎮.多層框架房屋結構設計中的幾點思考[J] ,房材與應用,2006,34(4).
[3]李強.鋼筋混凝土多層框架房屋結構設計中常見問題分析[J] ,開封大學學報2006,20(2).
[4]林同炎.S.D.思多臺斯伯利,結構概念和體系[M],建筑工業出版社.
關鍵詞:結構形式,受力特點,抗震性能
異形柱結構(包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻),常用于多層及小高層住宅;其框架柱采用L型、T型、十字型。這種結構比普通框架柱有明顯的優點,一般住宅的框架柱多為矩形柱或方柱,柱子的短邊尺寸不小于300mm,而一般的填充墻采用墻厚為200mm,或240mm;這樣在建成后難免在室內露柱,既影響家具的擺放,又不美觀,給住戶的使用帶來不便。而異形柱的肢寬同填充墻墻厚,在房間內無明柱、明梁,布局規整,有效地增大了室內的使用面積,受到用戶的追求
近年來,由于土地的緊縮,多層住宅難以滿足時代要求。為提高容積率,小高層、高層住宅蜂擁而起。但是,影響建筑結構安全的因素主要有三方面:結構方案、內力效應分析和截面設計。結構方案雖然屬于概念設計的范疇,但由此決定的整體穩定性對結構安全的影響和對整座建筑物的工程造價的影響起主要作用。特別是現代設計多依賴于計算機輔助計算,所以,結構選型,概念設計與結構分析決定了作品的成敗;對于小高層,常用的結構形式為:剪力墻(薄壁剪力墻)結構,短肢剪力墻結構,框架簡力墻結構,異形柱框架剪力墻結構,配筋砌體結構等。小高層的層數一般為8~12層;純磚混結構的磚墻采用240mm厚或370mm厚,已不能滿足抗壓、抗剪、抗彎的要求。而配筋砌塊砌體結構,從受力上看,可以滿足小高層的要求,但其施工復雜,施工速度漫,難以推廣。論文參考。鋼筋混凝土剪力墻結構,完全能滿足小高層的受力要求,但其含墻量多,自重大,含鋼量在55Kg/m2左右。比如同樣建造一座12層的住宅和建造一座20層的高層住宅,其主體每平方米含鋼量相近;且自重大,給基礎的附加壓力增大,所以不夠經濟。薄壁剪力墻的墻厚可采用160mm厚,墻體太薄,梁與墻的連接,板在墻上的錨固,墻、梁、暗柱節點鋼筋密集,不宜施工;且其隔音、保溫效果差。短肢剪力墻結構,其墻體的配筋率比較高,《高規》規定:“短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率,底部加強部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%,”而一般剪力墻的配筋率為不小于0.25%。框架剪力墻結構,前面提到,普通的框架柱會在房間內出現棱角,影響使用。
現在來分析異形柱框架剪力墻結構,異形柱框架剪力墻結構為框架剪力墻結構的特殊形式,其柱肢截面的肢高肢厚比小于4.0,且肢長不小于500mm,一般肢厚取200mm、240mm。論文參考。填充墻采用輕質高效的墻體材料,不僅改善了建筑的保溫、隔熱性能,節約能源消耗,還能減輕結構自重,有利于節約基礎建設投資,有利于減少結構的地震作用,采用工業廢料制作的墻體,有利于利用廢料,有利于環境保護,充分響應國家號召,努力搞好節能減排。鋼筋混凝土剪力墻一般布置在樓梯間、電梯間位置,對電梯設備運行、結構抗震、抗風均有利。剪力墻應對稱、均勻布置,防止扭轉。
異型柱的受力特點:異型柱是多肢的,其剪切中心一般在平面范圍之外,受力時要靠各柱肢交點核心混凝土協調變形,這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力,由于剪應力的存在,使柱肢易先出現裂縫,也使得各肢的核心混凝土處于三向剪力狀態,使得異型柱比普通柱變形能力低,脆性破壞明顯。況且,異型柱存在著純翼緣柱肢受壓的情況,其延性較差。異型柱的破壞形態為:彎曲破壞、小偏壓破壞、剪切破壞等;影響其破壞的因素有多種:如荷載角、軸壓比、剪跨比,配箍率、箍筋間距及縱筋直徑,混凝土強度等。由于其受力性能的復雜,設計時,除了滿足計算外,還應滿足相應的構造措施,來保證其強度和延性。
異形柱剪力墻結構中,異形柱為雙向偏心受壓構件;設計時,按雙偏壓柱計算,嚴格控制柱子的軸壓比,則柱子的配筋基本為構造要求;剪力墻為主要抗側力構件。混凝土宜采用高強混凝土,鋼筋宜采用高強熱軋鋼筋;目前推廣使用三級鋼。相對普通框架剪力墻結構,其結構的總高度,柱子的軸壓比,第一扭轉周期與第一平動周期的比值,結構彈性層間位移角限值等均較嚴格。
異形柱剪力墻結構的抗震性能:以上分析得,異型柱的受力性能比較復雜,異型柱為抗震的薄弱構件;但作為框架剪力墻結構,本身具有兩道抗震防線,剪力墻受力明確,變形能力較好,且剪力墻的縱向剛度大,按等剛度分配的原則,則剪力墻承擔較大的地震荷載;高層中,縱橫向均勻、對稱的布置一定數量的剪力墻,能有效地吸收地震剪力。對于異型柱,其軸壓比是影響混凝土柱延性的關鍵指標,柱的側移延性比隨軸壓比的增大而降低;所以在高軸壓比的情況下,增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小,故設計時一般控制柱子的軸壓比,比一般框架柱的軸壓比限值小0.05。施工中注意梁柱結點鋼筋比較密,保證結點處混凝土的密實,作到抗震要求的強結點,弱構件,強減弱彎。論文參考。
異形柱結構最早由天津市在七十年代開始采用。2003年,天津市建設管理委員會推出了《鋼筋混凝土異形柱結構技術規程》,2006年,建設部發行《混凝土異形柱結構技術規程》JGJ149-2006,向全國推廣。同時,中國建筑科學研究院PKPM工程部編制的PKPM軟件,為設計這種結構體系的住宅提供了方便、快捷的技術手段。值得在城市推廣使用。
重慶位于我國南北地震帶中段東側,屬中強地震比較活躍的地域,1996年重慶市被國務院列為全國地震重點監視防御城市。重慶地區的中強地震具有震源淺、烈度高、震害嚴重、易導致嚴重的次生災害等特點。由于重慶鄉鎮人口集中,地震所造成的災害損失和社會影響很大。近年來,隨著重慶經濟社會的發展,城鄉居民的住房條件有了明顯改善,但廣大農村地區仍是防震減災工作的薄弱地區。因此逐步提高農村防震能力是當前迫切開展的一項工作,是加強農村防震減災工作,統籌城鄉一體化的必然結果。
一、重慶農村民居防震設防應對措施
農居抗震設防歷來是防震減災工作的薄弱環節,我國在前幾年確定防震減災十年目標時,是以城市為重點,要求在各級政府和全社會的共同努力下,爭取用10年左右時間使我國大中城市和人口稠密、經濟發達地區具備抗御6級左右地震的能力,當時農村的抗震設防工作沒有提到議事日程。隨著農村經濟的發展和地震對農村經濟破壞的加重,農居地震安全工程已引起了黨和政府的高度重視,并提出了“突出重點、全民防御,健全體系、強化管理,社會參與、共同抵御”三大戰略要求。
為貫徹落實全國農村民居防震保安工作會議精神,努力提高農村民居防震保安能力,2007年重慶市建委、市地震局提出了全市的農村民居地震安全工程的實施意見;2008重慶市政府擬出臺文件,要求按高于《中國地震動參數區劃圖》確定的抗震設防要求設計,提高重慶市新建、改建大樓的防震標準;2009政府又安排300萬元專款,組織有關專家和科研單位,開展農村民居經濟實用抗震技術和農村民居巴渝建筑風貌特色研究,編制實用技術標準。目前,區縣的抗震民居示范工程已經逐步啟動。
二、農村民居抗震設防基本狀況和存在的問題
隨著改革開放以后人民群眾物質文化生活水平的提高,村鎮建筑(本文僅指不納入建設行政主管部門管理的居民建筑)建設的快速增長,居民的房屋結構也由傳統的土坯或土木結構逐漸改為砌體結構、框架結構。但由于缺乏有效的技術指導,多數建筑在沒有規范設計和規范施工的情況下就已建成,留下了不少的安全隱患。具體問題在于:一是目前重慶市村鎮建筑多由居民自己出資,在自有土地產權范圍內建設,一般不納入政府職能部門的基本建設管理范圍,大多無正規設計標準,房主僅為了滿足自身需求,依照自己擬定的功能、開間尺寸、進深尺寸、層高、層數等來進行建蓋;二是施工方大多屬無資質的農民施工隊,工匠技能參差不齊。建蓋過程中,憑建房農民自己的經驗和感覺,甚至是錯誤的經驗就把房屋結構建蓋起來;三是建筑經費使用不合理,主要追求住房的高大、寬敞、明亮,在外表裝飾上投入過多,在結構抗震上過分省錢,有的甚至不與考慮過房屋結構的抗震問題;四是地基選擇不合理,地基挖掘深度不夠,處理方式簡單,大多數僅在地面下50公分左右填埋碎石或片石,很少打地圈梁,基本沒有加鋼筋,多層建筑大多沒有圈梁;五是承重墻厚度達不到要求,有的磚混結構承重墻僅是l2墻,普遍存在磚木結構房屋層高超高,達4~5米;六是砂槳比例不合理,粘接強度差,建筑質量差,忽視抗震設防標準,達不到抗震設防的要求。
從重慶5個鄉鎮民居的調查統計分析情況看:個別地區鄉鎮經濟發展較快,農民生活逐漸富裕,房屋建筑情況相對好些,主要以混合和混預結構為主,采用了圈梁,結構上具有一定的抗震能力,約占調查總數的10%;以磚混合預制結構為主的農家自建樓房,建房過程中根本未考慮抗震設防因素,施工人員技能普遍很低,特別是部分房屋的選址不科學、地基不穩定,不符合抗震設防要求,雖然這類房屋具有一定的抗震性能但很脆弱,約占調查總數的25%;在有些偏僻山區的情況相對較差,由于經濟原因主要以土木結構(土坯房)為主,少部分為磚木結構,房屋基本不具備抗震能力,約占總數的65%。總體上看,農村民居抗震能力十分脆弱,推廣和加強農村民居地震安全工程的工作十分必要。
三、推行民居抗震設防工作需加強的幾項工作
推進農村民居地震安全工程是一項復雜的系統工程,是一項長期而艱巨的任務。各級政府要在民居安全工程建設中發揮主導作用,將其納入政府的議事日程,要落實分管領導、責任到人。在推進農村民居防震保安工作中不容忽視以下幾個方面:
1、專家參與設計,組織進行抗震性能房屋建設論證。針對不同地區、不同經濟條件下各種機構類型,給出當地群眾經濟上易接受的抗震技術措施和指導性建議。通過編制地區性房屋抗震技術標準和抗震構造圖集的形式,指導村鎮房屋建造,提高其綜合抗震能力。
2、領導重視。少數鄉鎮政府對農居抗震設防工作沒有給予足夠的重視,干部群眾防震減災意識淡薄,存在僥幸心理,對推廣民居地震安全工程積極性不高,沒有建立農居檔案,心中無數,這種現狀對今后的抗震救災工作極為不利。
3、嚴把五關。嚴把選址關:嚴格規劃選址實行統一規劃、分棟(分戶)自建,嚴格按建設程序審批。規劃選址用地避開山洪、風口、泥石流、洪水淹沒、風景區核心景區、地下采空區、高壓輸電線路等,并要求有充足的水源和便利的交通條件,以方便生產生活;嚴把建筑設計關:住宅方案供農民選擇使用,免費向村民提供住宅設計圖集,住宅設計一般為2~4層,達到國家技術標準,滿足農村生產生活需要;嚴把施工關:以鎮為單位編制施工方案,組織有資質的施工企業或持證工匠施工,杜絕無證施工,加強施工安全管理;嚴把工程質量關:聘請監理公司或區質監站對農房建設進行監理和監督,同時還應建立由鎮村管所技術人員、村組干部、建房業主代表三方組成的質量監督小組進行質量監督;嚴把建筑材料關:凡進入施工現場的建筑材料及構配件必須符合國家標準,凡不能滿足技術標準的一律禁止進入施工現場。
4、加強宣傳教育。農村長期存在防震抗震知識不足,對建房質量認識不能到位,采用科學、靈活、及時有效的宣傳方式,通過各種宣傳媒體,將農村住宅建設防震抗震知識普及到鄉(鎮)、村莊和農戶,使廣大農民建設安全農居變為維護自身生命財產安的自覺行動,增強市民防震意識。
5、加強監管,保障農村民居抗震質量。把抗震設防管理納入工程審批、規劃、勘察、設計、施工、驗收等各個管理環節中,加強監管,確保抗震設防質量。
四、結束語
農村民居防震保安工作要結合新農村建設來改善農民居住條件,是加強農村民居防震減災能力的一種基本措施。同時,積極宣傳,提高農民認識,讓農民自主自愿參與實施地震安全民居工程,做好抗震設防技術指導和服務是實施地震安全民居工程的核心。
(作者單位:重慶大學建設管理與房地產學院)
主要參考文獻
[1]陳東良.真抓實干求真務實扎實推進農居地震安全工程試點工作.高原地震,2007.1.
[2]羅書山.山地城鎮防震規劃初探.重慶建筑工程學院學報,1991.4.