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來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:建筑工程時(shí)間:瀏覽:次
下面是兩篇建筑結(jié)構(gòu)類論文發(fā)表范文,第一篇論文介紹了建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力,針對建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的影響因素提出了幾條優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。第二篇論文介紹了建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固問題,保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,以保護(hù)人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。
《建筑結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力》
摘要:針對建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,從系統(tǒng)科學(xué)角度入手,總結(jié)對建筑結(jié)構(gòu)抗震能力有重要影響的要素,并以此為基礎(chǔ)提出幾條優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,為提高建筑綜合設(shè)計(jì)水平提供參考。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震能力;設(shè)計(jì)方法
抗震是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn),但目前的抗震設(shè)計(jì)還存在一些問題,仍將重點(diǎn)放在設(shè)計(jì)和計(jì)算方面,這使得我國很多建筑都不具備合格的抗震能力。因此,需要對抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析,以探討有效的設(shè)計(jì)方法。
1基于系統(tǒng)可續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力要素分析
通過對系統(tǒng)科學(xué)概念的了解得出,對于復(fù)雜系統(tǒng),其功能主要和它的整體性有關(guān)。而整體性則是系統(tǒng)方法的目標(biāo)與核心所在,可將其簡單理解成整體和各部分的總和不相等。從建筑結(jié)構(gòu)這一系統(tǒng)角度講:
①系統(tǒng)功能賦予了構(gòu)件功能,如果構(gòu)件脫離整體,則它將失去在整體中具有的功能;
②構(gòu)件還會(huì)對整體功能產(chǎn)生影響,如果整體中有構(gòu)件脫離,則整體將失去一些功能,而且這些失去的功能并不一定等于構(gòu)件具有的功能,可大可小。因系統(tǒng)組成十分復(fù)雜,所以構(gòu)件組成及相互作用決定了整體功能。比如兩個(gè)構(gòu)件完全相同,但組合不同的系統(tǒng),其往往具有完全不同的整體性和功能。若由于構(gòu)件間的依賴增強(qiáng)了系統(tǒng)功能損失,也就是構(gòu)件損壞及其造成的整體破壞無法相稱,則直接減弱系統(tǒng)抗震能力,屬于最不利的系統(tǒng)整體性,即易損性[1]。
對于抗震結(jié)構(gòu)這一系統(tǒng),其對地震作用的抵抗有特殊意義,而且還有很多能增強(qiáng)魯棒性的措施,包括增加冗余度和明確功能類型等。魯棒性還具有反映一個(gè)系統(tǒng)的整體性的特殊功能。在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí),相關(guān)專家也經(jīng)常使用整體牢固性或者是整體穩(wěn)定性來進(jìn)行描述。從系統(tǒng)方法角度講,穩(wěn)定性意義特殊,而對整體牢固性而言,它又是一個(gè)和工程十分接近的術(shù)語。基于此,以下將以系統(tǒng)科學(xué)為出發(fā)點(diǎn),明確以上三種特性的概念[2]。魯棒性主要描述的是結(jié)構(gòu)在遇到意外時(shí),如果結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件出現(xiàn)損壞,則其對整個(gè)系統(tǒng)造成的影響或破壞程度。整體穩(wěn)定性主要描述結(jié)構(gòu)損傷具體過程。這里提到的穩(wěn)定性,主要是指廣義上的穩(wěn)定性。由于受到地震作用,結(jié)構(gòu)從最初的完好狀態(tài)開始,先后經(jīng)歷局部破壞、破壞加劇、倒塌失穩(wěn)等過程。
若局部破壞至倒塌失穩(wěn)的過程為突變過程,則倒塌將很難進(jìn)行預(yù)測與孔子和。鑒于此,結(jié)構(gòu)損傷要表現(xiàn)成有序而穩(wěn)定的過程,圖1結(jié)構(gòu)抗側(cè)行為曲線并且要能分解成若干工作階段,所有階段都要有其特定的機(jī)制,同時(shí)可以充分發(fā)揮每一種構(gòu)件的變形能力與承載力,確保受力狀態(tài)與各項(xiàng)性能能夠進(jìn)行預(yù)測。這種破壞過程能使系統(tǒng)由最初的破壞到最后的倒塌具有很長一段時(shí)間,而且一旦地震作用在此過程停止,則破壞也會(huì)立刻停止,人員有足夠的時(shí)間逃生。
在框架結(jié)構(gòu)中,抗震設(shè)計(jì)注重的強(qiáng)柱弱梁正是這種破壞模式。雖然這并不表示此類結(jié)果不會(huì)倒塌,但在梁鉸的形成過程中,要經(jīng)歷很長時(shí)間,所以與屈服機(jī)制相比,具有較強(qiáng)抗倒塌的能力[3]。另外,形成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是構(gòu)件有一定相互作用。當(dāng)受到地震作用時(shí),若結(jié)構(gòu)能解體成單個(gè)構(gòu)件,則以上提到的整體性將失去意義。基于此,整體牢固性具有重要意義,是整體穩(wěn)定性與魯棒性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)前提,簡單來說就是只有構(gòu)件合理、牢固連接,才能發(fā)揮相互作用,提高結(jié)構(gòu)抗震能力。雖然如此,但整體穩(wěn)定性與魯棒性仍然是系統(tǒng)層面的重要性能,這和整體牢固性是完全不同的。通過上述分析得出,魯棒性與整體的牢固性與穩(wěn)定性是提高整體抗震能力的關(guān)鍵要素。
2建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法
2.1切實(shí)加強(qiáng)“第二階段”設(shè)計(jì)
國內(nèi)建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)依然是三水準(zhǔn),即為:小震作用后不破壞、中震作用后可修理、大震作用后不倒塌,在此基礎(chǔ)上輔以二階段設(shè)計(jì)確保目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。其中,第一階段主要是按照小震開展設(shè)計(jì)與計(jì)算,重點(diǎn)處理安全儲(chǔ)備方面的問題(結(jié)構(gòu)的抗側(cè)行為如圖1所示),在這一方面現(xiàn)階段已經(jīng)十分成熟。第二階段以抗倒塌設(shè)計(jì)為主,因計(jì)算和分析都有很大的難度,所以只是對重要建筑提出了詳細(xì)規(guī)定,普通建筑采用可行抗震方法實(shí)現(xiàn)大震作用后不倒塌即可。
雖然這些方法對廣大設(shè)計(jì)人員有一定啟示,但由于這些方法普遍具有可操作性差的弊端,不如直接開始第二階段的設(shè)計(jì)。基于此,需對普通建筑設(shè)計(jì)與計(jì)算方法進(jìn)行簡化。從建筑的框架結(jié)構(gòu)角度講,我國主要采用的是以柱梁受彎承載力比為基礎(chǔ)對強(qiáng)柱弱梁進(jìn)行控制,其最大的不同點(diǎn)是,這一指南強(qiáng)調(diào)按照強(qiáng)柱弱梁進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,以此保證這種機(jī)制順利實(shí)現(xiàn)。根據(jù)上述分析內(nèi)容,采用以屈服機(jī)制為核心的分析方法,能幫助設(shè)計(jì)人員了解結(jié)構(gòu)倒塌與損壞機(jī)制,從而判斷各類構(gòu)件的重要程度、承載力與變形能力需求,同時(shí)根據(jù)實(shí)際要求,設(shè)置不容易產(chǎn)生倒塌現(xiàn)象的區(qū)域,確保人員能夠快速撤離。
2.2注重結(jié)構(gòu)體系和選型
抗震體系與結(jié)構(gòu)形式科學(xué)合理是提高建筑抗震能力的重要基礎(chǔ)。如果建筑的結(jié)構(gòu)形式較差,或沒有設(shè)置構(gòu)造柱,則這種建筑可能是嚴(yán)重缺乏抗震能力,加之施工質(zhì)量難以保證,所以有可能造成嚴(yán)重后果。以系統(tǒng)科學(xué)理論為基礎(chǔ),對結(jié)構(gòu)抗震能力而言,其決定性作用的首先是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),也就是抗震體系,其次則為抗震構(gòu)造,最后才與抗震計(jì)算有關(guān)。但是,從實(shí)踐中看,因結(jié)構(gòu)形式與抗震體系眾多,難以滿足規(guī)定,加之我國對于建筑結(jié)構(gòu)體系的教育始終以構(gòu)件為主,忽視結(jié)構(gòu)體系,所以結(jié)構(gòu)師一般不會(huì)從整體角度對規(guī)范進(jìn)行理解與應(yīng)用。針對這些問題,需要對建筑的震害經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié),吸取教訓(xùn),提出結(jié)構(gòu)體系和選型的指導(dǎo)依據(jù),構(gòu)建直接針對系統(tǒng)整體性的體系。這樣一來,就能幫助結(jié)構(gòu)師了解結(jié)構(gòu)體系安全性能,特別是在抵抗災(zāi)害方面,只有在此基礎(chǔ)上進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)才是最合理可行的。
2.3深入分析結(jié)構(gòu)整體性
構(gòu)建以結(jié)構(gòu)整體性為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)體系,需要從系統(tǒng)科學(xué)方面入手,深入分析結(jié)構(gòu)的整體性與魯棒性。其中,整體性還包括牢固性與穩(wěn)定性。通過之前的分析可以得出,即使構(gòu)件足夠安全,但其構(gòu)成的結(jié)構(gòu)并不一定完全安全。如果構(gòu)件組織對整體性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不利,則結(jié)構(gòu)必定會(huì)表現(xiàn)出一定易損性,比如發(fā)生連續(xù)性的倒塌。系統(tǒng)科學(xué)指出,只要滿足組織合理的要求,構(gòu)件就能形成對整體性十分有利的相互作用,產(chǎn)生穩(wěn)定且有序的破壞和受力序列,從而得到較高的魯棒性,構(gòu)造柱與圈梁既是如此。這些構(gòu)件除了能增加承載力,還能提高整體性,促使從最初的易損性變成理想的魯棒性,這樣能從本質(zhì)上提高抗震能力[5]。結(jié)構(gòu)整體性的分析結(jié)果表明,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震能力并非要一味提高安全儲(chǔ)備,這樣不但效果不佳,而且成本還會(huì)大幅增加。只要對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行深入分析,可通過合理設(shè)計(jì)以及對構(gòu)造措施的應(yīng)用,解決構(gòu)件組合難題,提高整體性,以此達(dá)到增強(qiáng)抗震能力的目的。
3總結(jié)
(1)對建筑抗震安全而言,其決定性因素首先是結(jié)構(gòu)系統(tǒng),然后是構(gòu)造措施,最后才是基本的設(shè)計(jì)與計(jì)算。(2)結(jié)構(gòu)整體的牢固性與穩(wěn)定性和魯棒性是決定安全儲(chǔ)備的關(guān)鍵。其中,牢固性是使結(jié)構(gòu)有良好整體性的基礎(chǔ),強(qiáng)調(diào)構(gòu)件可靠、合理連接。而穩(wěn)定性與魯棒性能確保結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向良好整體性。魯棒性強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)榫植砍霈F(xiàn)損壞而產(chǎn)生不相稱損壞;而穩(wěn)定性則強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)損壞應(yīng)是一個(gè)穩(wěn)定且有序的過程,其包含的每一個(gè)階段都要能反映損傷程度及次序。(3)建議對以下內(nèi)容進(jìn)行分析來強(qiáng)化抗震能力:結(jié)構(gòu)整體性、設(shè)計(jì)方法與結(jié)構(gòu)體系。在此基礎(chǔ)上,還要對相關(guān)規(guī)范提出的規(guī)定進(jìn)行完善。(4)切實(shí)加強(qiáng)教育工作,徹底改變以往的單純注重構(gòu)件的模式與現(xiàn)狀,提高設(shè)計(jì)工作者對于抗震能力的掌控力,以此全面提升建筑綜合設(shè)計(jì)能力。
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作者:夏明輝 單位:貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司
《建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固問題》
【摘要】我國的建筑結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主,加上我國地震災(zāi)害發(fā)生的頻率較高,因而要重視和關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的防震工作,提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量,保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,以保護(hù)人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全,促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展。本文在結(jié)合案例的基礎(chǔ)上,對建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定和加固的若干問題進(jìn)行探討,以期和同行進(jìn)行交流和探討,為我國建筑防震工作做出貢獻(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);抗震鑒定;加固;整體性能
1引言
現(xiàn)階段,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步,人們越來越重視和關(guān)注房屋建筑結(jié)構(gòu)的抗震鑒定工作,尤其是汶川大地震之后,房屋建筑抗震鑒定工作受到特別的關(guān)注和重視。建筑工程的施工單位,要在建筑施工的過程中有效的運(yùn)用加固技術(shù),保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,提高房屋建筑施工的安全性,對建筑工程整體施工質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化,從而提高建筑結(jié)構(gòu)的防震性能,促進(jìn)建筑工程的發(fā)展。如何做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震鑒定工作,從而為人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全提供保障,本文將予以探討。
2案例分析
2.1房屋建筑概況
某公共建筑為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu),建筑總面積比較大。該公共建筑原先是一般商業(yè)樓,現(xiàn)在將該建筑改為寫字樓,同時(shí)改造該建筑的原結(jié)構(gòu)。為了提高改造后建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性,相關(guān)部門在接受業(yè)主的委托之后,初步調(diào)查和鑒定該建筑,從而針對該建筑的抗震加固改造措施,提出合理的建議,保證抗震鑒定和加固工作的效果。
2.2房屋結(jié)構(gòu)概況
該建筑地上共4層,地下1層為地下室,抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度。該建筑地上建筑結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu),地下室周邊為鋼筋混凝土剪力墻作為擋土墻。框架、板、柱和地下剪力墻都是現(xiàn)澆而成,在地下室四周和電梯井處布置了剪力墻。樓梯使用現(xiàn)澆板式旋轉(zhuǎn)樓梯。全樓結(jié)構(gòu)框架柱采用直徑為700mm圓形柱,柱網(wǎng)主要跨度為7.2m和5.1m,主梁主要尺寸采用300mm×700mm,樓板厚140mm。地上框架梁、板、柱和剪力墻采用混凝土強(qiáng)度為C30。原結(jié)構(gòu)1~4層在6~11軸與M-Q軸處為天井。結(jié)構(gòu)平面如圖1所示。該建筑場地類別屬于Ⅳ類別,鋼筋混凝土鉆孔灌注樁為其基礎(chǔ)形式,單樁豎向承載力的最大值為1100kN,樁基混凝土為C25的強(qiáng)度等級,樁徑是600mm。該建筑原來設(shè)計(jì)的抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度。根據(jù)《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定,該建筑在改造之后,仍需要保持Ⅶ度的抗震設(shè)防烈度。
3建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)使用年限及設(shè)防目標(biāo)存在的問題
現(xiàn)階段,根據(jù)我國地震發(fā)生的情況,我國建筑加固設(shè)計(jì)使用年限和設(shè)計(jì)目標(biāo)主要包括三種形式,分別是以下三種形式:
①從加固設(shè)計(jì)的起始時(shí)間開始計(jì)算,使用年限為50年,嚴(yán)格按照最新規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn),明確建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)防目標(biāo),保證建筑結(jié)構(gòu)在情況較輕的地震中不會(huì)出現(xiàn)損壞的情況,在震級屬于中級的地震中,建筑結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行修復(fù),在情況特別嚴(yán)重的地震中,建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生倒塌的情況,結(jié)合上述目標(biāo),開始對建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施加固措施,進(jìn)而提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性,但是此時(shí)加固工程的強(qiáng)度比較大,加固工程的成本費(fèi)用也比較高;
②從建筑結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后的時(shí)間開始計(jì)算,使用年限為50年,嚴(yán)格的按照建筑結(jié)構(gòu)完工當(dāng)前規(guī)范的各種標(biāo)準(zhǔn),制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)防目標(biāo),同時(shí)根據(jù)完工當(dāng)前規(guī)范的各種標(biāo)準(zhǔn)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行審查,必要時(shí)要加固和調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)部位,結(jié)合“小震不壞、中震可修和大震不倒”為設(shè)防目標(biāo),做好設(shè)防工作;
③以較為關(guān)鍵的縱向構(gòu)件構(gòu)件設(shè)計(jì)年限為開始計(jì)算的時(shí)間,往后推算50年,次要部位根據(jù)舊設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn),往后推算50年,同時(shí)次要部位的設(shè)防目標(biāo)不需要參考“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目標(biāo)。目前,建筑建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,一般是從建筑施工結(jié)束后的時(shí)間開始計(jì)算,使用年限為50年,設(shè)防目標(biāo)是“小震不倒、中震可修、大震不倒”,根據(jù)國家最新批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度,制定建筑的設(shè)防烈度,同時(shí)根據(jù)國家最新出臺(tái)的建筑工程抗震設(shè)防分類指標(biāo),完成建筑設(shè)防分類工作。
4建筑結(jié)構(gòu)綜合性能的鑒定加固方法存在的問題
建筑結(jié)構(gòu)的粘鋼加固,即是粘貼鋼板加固,主要是指在鋼板混凝土構(gòu)件表層上應(yīng)用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘,實(shí)現(xiàn)鋼板和混凝土形成一體的目的,由于鋼板自身具有較好的抗拉強(qiáng)度,所以在環(huán)氧類粘貼接劑粘的幫助下,能夠有效提高建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和剛度。目前,施工單位經(jīng)常運(yùn)用的加固方法有三種類型,分別是以下三種類型:
①大跨度和同步性增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度,必要時(shí)要擴(kuò)大構(gòu)件剛度增加的幅度,一般會(huì)使用增大橫截截面的加固措施;
②構(gòu)件剛度增加的幅度不明顯,但是提高構(gòu)件強(qiáng)度增加的幅度,這時(shí)可以使用多種不同的加固措施,例如:外粘型鋼加固措施、置換加固措施、增設(shè)支點(diǎn)加固措施等等;
③建筑結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度增加程度不明顯,一般情況下是為了實(shí)現(xiàn)隔震和消能減震的目的。在實(shí)際的情況中,當(dāng)加固建筑結(jié)構(gòu)中某構(gòu)件部分位置后,并不能有效的提升該構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度,即當(dāng)?shù)卣鹪俅伟l(fā)生時(shí),該建筑構(gòu)件也會(huì)出現(xiàn)損壞的情況,建筑結(jié)構(gòu)綜合承載能力的安全性和穩(wěn)定性也會(huì)受到影響。
5建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固若干問題分析的意義
對建筑結(jié)構(gòu)的抗震鑒定和加固的若干問題進(jìn)行分析,可以提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震效果,從而提高建筑物的質(zhì)量,保證建筑工程的安全性和可靠性,以實(shí)現(xiàn)“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目的,從而對人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全形成保護(hù),在最大程度上降低地震帶來的經(jīng)濟(jì)損失,為社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步提供保障。對建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的加固,可以延長建筑物使用的時(shí)間,從而保證建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,有利于建筑工程的長遠(yuǎn)發(fā)展。
6結(jié)語
總而言之,要重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震鑒定和加固工作,提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性,避免建筑物在發(fā)生時(shí)出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象,為人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全提供保護(hù),保證建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,促進(jìn)建筑工程的發(fā)展。
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作者:李永全
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