減能抗震技術(shù)的運(yùn)用范文

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摘要:根據(jù)目前國家地震專家預(yù)測及分析，目前我國仍處于第五個地震活躍期，特別是在發(fā)生的汶川8度地震造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。使得人們對日常生活和居住的建筑的安全性有了更高的關(guān)注。對此國家也對建筑抗震規(guī)范進(jìn)行了及時的修改，同時也要求我們工程技術(shù)人員對地震災(zāi)害的預(yù)防措施的研究應(yīng)有更深的認(rèn)識。

地震的危害性非常大，建筑物的抗震性能就顯尤為重要。目前我國抗震設(shè)計的目標(biāo)是：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的早遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。目前房屋建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有：砌體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。其中砌體結(jié)構(gòu)由于選材方便、施工簡單、工期短、造價低等特點(diǎn)。多年來是我國多層住宅和多層小型公建使用最廣泛的一種建筑形式。

一、多層砌體建筑抗震常用處理措施

砌體結(jié)構(gòu)是采用砌塊和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。其是通過砌塊和砂漿的互相作用及縱橫墻的拉結(jié)而達(dá)到具有一定整體性和承重能力。但砌體的抗拉、彎、剪的強(qiáng)度又較其抗壓強(qiáng)度低，導(dǎo)致建筑變形能力小，抗震性能差等缺點(diǎn)，使砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用受到一定限制。因此改善砌體的延性，提高建筑物的整體穩(wěn)定性和抗震性能具有重要意義。

常用的砌體建筑抗震處理措施，應(yīng)注意以下幾類。

（一）合理布局。建筑平面、立面應(yīng)盡可能簡潔、規(guī)整，使結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心與剛度中心相一致。建筑立面應(yīng)避免頭重腳輕，房屋的重心盡可能降低，避免采用錯落凹凸的立面，突出建筑屋面部分的高度不應(yīng)過高，以免地震時發(fā)生鞭梢效應(yīng)，同時應(yīng)控制好結(jié)構(gòu)豎向強(qiáng)度和剛度的均勻性。如在實(shí)際工程中，在不可避免的情況下，應(yīng)盡量在適當(dāng)部位設(shè)置抗震縫，將體型復(fù)雜、平面不規(guī)則的建筑分割成幾個相對規(guī)整的獨(dú)立單元。

（二）控制建筑高度及層數(shù)。歷次震害證明，砌體建筑的層數(shù)越多，高度越高，其地震破壞就越大。因為建筑層數(shù)及高度值越大就意味著側(cè)向地震作用就越大，同時也加大了建筑底部的傾覆力距。因此在地震中，傾覆力矩過大使得底部墻體產(chǎn)生過大的壓力和剪力而被破壞。所以控制砌體結(jié)構(gòu)高度及層數(shù)對減少地震災(zāi)害有很大的作用。在國家新修改的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2008）也對多層砌體建筑的總高度和層數(shù)有強(qiáng)制性的規(guī)定。

（三）增強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度。有效增強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)的整體性及剛度的措施有許多種，一般常見及在實(shí)踐證明的方法有縱、橫墻的合理布置，建筑的樓蓋為現(xiàn)澆，增加墻體面積及提高砂漿的強(qiáng)度，設(shè)置圈梁及構(gòu)造柱等。在地震中多層砌體結(jié)構(gòu)的縱、橫向地震作用主要由相應(yīng)墻體承擔(dān)。因此，縱、橫墻的合理布置且控制橫墻的間距，可控制縱、橫墻的側(cè)向變形，增強(qiáng)了空間剛度和整體性，對承受縱、橫兩個方向的水平地震作用及抗彎、抗剪都非常有利。墻體布置時，應(yīng)盡量采用縱墻貫通的平面布置，而當(dāng)縱墻不能貫通布置時，則應(yīng)在墻體交接處采取加強(qiáng)措施。而橫墻最大間距就是為了滿足樓蓋對傳遞水平地震所需的剛度要求。其中，在8度設(shè)防時，現(xiàn)澆或裝配整體鋼筋混凝土樓蓋板的多層砌體建筑的橫墻最大間距為15米。如橫墻間距過大時，縱墻會因過大的層間變形而產(chǎn)生平面的彎曲破壞。

根據(jù)歷次地震后建筑受害情況分析，多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震能力與墻體的截面積大小及砂漿等級高低成正比。在多層砌體建筑的抗震驗算中，底部兩層的地震作用力較大，是結(jié)構(gòu)的薄弱層。此時改變部分墻體的承載面積和適當(dāng)提高砂漿的強(qiáng)度等級可提高抗震能力，實(shí)踐證明提高砂漿的強(qiáng)度能同時提高建筑的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪能力，從而達(dá)到提高砌體建筑的抗震性能力的目的。

在多層砌體建筑中設(shè)置水平圈梁，可加強(qiáng)內(nèi)外墻的連接，增強(qiáng)建筑的整體性。特別是屋蓋和基礎(chǔ)頂兩處的圈梁的設(shè)置具有提高建筑的豎向剛度和抗御不均勻的沉降能力。由于圈梁的約束作用使樓蓋與縱、橫墻構(gòu)成箱形結(jié)構(gòu)，能有效地約束裝配板材的散落，使磚墻發(fā)生平面倒塌可能性大為降低，以充分發(fā)揮各片墻體的抗震能力。

在磚墻設(shè)構(gòu)造柱能提高砌體建筑的延性，發(fā)揮磚墻砌體側(cè)向擠出塌落的約束作用，使砌體的抗剪承載能力提高10~30%，提高了砌體結(jié)構(gòu)的變形能力。另外在建筑中設(shè)置構(gòu)造柱能提高建筑物的整體性，利用其塑性變形和滑移摩擦來消耗地震能量，從而提高建筑的抗震能力，且圈梁與構(gòu)造柱一起對墻體在豎向平面內(nèi)進(jìn)行約束，可限制墻體裂縫的開展，并減小裂縫與水平面的夾角，保證墻體的整體性和變形能力，提高了墻體的抗剪能力，因此構(gòu)造柱與圈梁的設(shè)置是一種經(jīng)濟(jì)有效的抗震措施。

二、隔震技術(shù)及消能減震技術(shù)應(yīng)用

隔震技術(shù)是國際上熱門的工程抗震新技術(shù)，它通過把隔震消耗裝置〈如橡膠隔震墊〉安放在結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)或底部柱頂之間，把上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔開，這樣改變了結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，明顯地減輕結(jié)構(gòu)的地震作用，以達(dá)到“以柔克剛”的效果。國內(nèi)外大量的實(shí)驗和工程時間證明，隔震體系一般可使結(jié)構(gòu)水平地震加速度下降60%左右，從而消除或有效的減輕結(jié)構(gòu)的地震損壞，提高建筑物及人員的安全性。隔震體系是有很大的垂直承載里（50T-2000T）及很大的垂直壓縮剛度，而其水平變形剛度較小〈0.25KN/mm-1.8KN/mm〉,水平及限變位值較大（10-50cm），因此具有足夠大的初始剛度，以抵抗風(fēng)荷載和輕微地震，當(dāng)強(qiáng)地震發(fā)生時，又能自由內(nèi)柔性滑動，而變形過大時，剛度就回升，具有保護(hù)和限制作用。鋼板夾層橡膠隔震墊具有較大的復(fù)位能力，在多次的地震實(shí)踐中都是后動瞬時復(fù)位。同時，它面抗性能好，一段使用壽命可在70年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般民用建筑物的50年使用年限的要求。根據(jù)其特性，一般來講隔震技術(shù)主要適用于多層建筑及低層建筑中。

建筑結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)的方法指在結(jié)構(gòu)的某些部位〈如支撐、剪力墻、節(jié)點(diǎn)、連接縫或連接件等〉設(shè)置消能阻尼裝置或元件，通過消能裝置產(chǎn)生摩擦非線性滯回變形耗能來耗散或吸收地震能量以減小主體結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，以達(dá)到減震、抗震的目的。但此種方法主要使用于高層或超高層。

隔震和消能減震技術(shù)雖然能夠大幅度提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并且新的抗震設(shè)計規(guī)范已給出了隔震和消能減震技術(shù)工程應(yīng)用的指導(dǎo)性意見，但目前建造成本較高，且該技術(shù)從設(shè)計到構(gòu)造，施工復(fù)雜。正確合理地掌握和實(shí)施尚存在一些問題，因此新技術(shù)距離大規(guī)模推廣和應(yīng)用還需要一定時間的準(zhǔn)備。

三、結(jié)束語

對建筑結(jié)構(gòu)來說，良好的抗震性能一定來自于相對簡單的體形，來自簡單而直接的傳力體系及地震作用下結(jié)構(gòu)的多道設(shè)防線，在地基和基礎(chǔ)的設(shè)計中也應(yīng)充分考慮到地基的變形對建筑的安全影響。另外也應(yīng)高度重視由地震引發(fā)的次生災(zāi)害。因此在今后的建筑設(shè)計中有必要增強(qiáng)建筑的防火設(shè)計。

為了最大限度地減輕震害，建筑工程技術(shù)人員應(yīng)努力在抗震設(shè)防、抗震設(shè)計和施工質(zhì)量三方面都提高到一個新的水平，才能確保建筑工程具備合理的抗御地震的能力。