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摘要:地震对于建筑的损害是巨大的,当地震来临的时候往往是一瞬间,房屋就会倒塌。但是历次地震结果显示,一个好的设计可以帮助建筑躲过地震的伤害。本文,我们重点谈谈工业与民用建筑中的抗震设计。
关键词:地震;工业与民用;抗震设计
引言
地震产生巨大的力使建筑物受到上下左右的张\挤\拉\冲等力,会造成建筑物倒塌\塌陷\裂缝等,为了减少地震带来的损失,需要增加抗震构造,现在日本这块做的比较好,在基础中设备抗震球以一类置。我们国家在房屋设计上,现在都有明确的分级和标准。框架、砖混、框剪结构处置的方式和类别都不一样。其中,6.5的地震为中强地震,震中区的土木,老旧砖混,老旧框架,不达标的建筑会大面积垮塌。新建达标房屋会开裂。鲁甸2014年发生的即为6.5级地震。由于当地经济落后环境险恶,震中龙头山镇大量房屋倒塌,滑坡,堰塞湖等死亡700多人。
一 抗震设计解读
一般的抗震设计通俗来说就是满足温饱,好不好吃,什么时候吃,有没有营养,这些都不管,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”;抗震性能化设计,前提是满足一般的抗震设计,然后根据业主的钱包点菜吃饭,土豪就吃五星级酒店,大震时也保持弹性;中产就吃知名酒楼,比如提高一度设计;普通老百姓就只能吃大排档,比如抗震措施加强一些。毫无疑问最好的就是五星级酒店,这跟国家的经济水平直接相关,这也是以后的发展趋势,但是关于抗震性能化设计目前研究仍然不成熟。
以前的时候大震小震都让强度满足要求,所以叫基于强度的抗震设计;现在小震让强度满足,大震让位移满足,既是基于强度的设计又是基于位移的设计,所以就综合了下,叫基于性能的设计。主要作用是使建筑经抗震设防后,减轻建筑的地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失。减小地震时人们的财产损失。抗震设计的重要构件是木圈梁。
从结构来讲,抗震结构形式就像一个人先天特征。建筑则是先天和后天很多因素加起来的最终结果。如果要比先天条件,理论上钢结构好于混凝土结构好于砌体解构。如果论建筑最后的抗震能力,三者在统计学意义上大致是一样的。能力越大,责任越大。天生丽质的结构形式,没有理由不被赋予完成更牛逼的建筑使命。比如钢结构最好,于是钢结构往往被用在造型更复杂,更不容易计算清楚的建筑上。框剪结构比框架结构好,于是如果你去查抗震规范,就会发现框剪结构可以被允许建造更高的楼房。砌体解构最差,所以砌体结构往往是最低的,造型最简单的。再加上各种各样的其他措施,最后各种各样的房子的抗震性能总是差不多的。具体到住宅,不光要考虑抗震性能,更重要的是使用体验。钢结构是好,但是钢结构容易变形,余量小,防火性能差,隔声性能差。很少用来盖居民楼。
二 民用建筑中的抗震设计
抗震结构类型大致分为: 承载墙系统,建筑框架系统,抗弯框架系统,以建筑框架系统为主双抗震系统,混凝土框架剪力墙,竖向柱悬挑系统。每种系统对应有3类系数,以反应不同结构类型在地震中的表现,以用于量化分析。抗震结果类型选用受结构高度限制。
住宅: 5层以及以下,采用木质或轻质钢材成本低,一般也能满足抗震需求; 6层到10层可选用除木结构外的混凝土,或者钢结构。10层以上,越高钢结构抗震性能越好。这里只讨论抗震性能,抗风以及防火性能,也是住宅设计关键因素。
总的来说分为三类,第一:木结构,一般地震基本上震不垮,最多变形再修一下;第二:钢结构;第三才是钢筋混凝土结构。钢结构住宅,变形好,延性大,其他任何结构比不了的,还有一些具体的抗震设计,比如剪力墙、隔震、阻尼器等等,它们的使用大大增加了结构的抗震承载力。这些新技术加持下的结构抗震能力,对比普通结构,算是降维打击。
对于地震,我们还有一个大招,就是完全把建筑从地震中隔离开来。那就是采用隔震基础、隔震支座,在大震到来时,这些水平方向很柔软的构件使得竖立在大地上的建筑变成像水中的船一样,使建筑从根本上减少甚至不受地震作用的影响。把建筑完全从地震中隔离开来,我们称之为“隔震”,这就到了“他强由他强,清风拂山冈。他横任他横,明月照大江”的境界了。另外,从振动到停止,是一个能量耗散的过程。如果可以通过某些手段提高结构阻尼,加快能量耗散,那就可以减小振幅,保护结构。混凝土结构的阻尼比较大,而钢结构的阻尼比较小,所以对于很多超高层的钢结构建筑,需要在一些特殊的部位设置阻尼器、偏心支撑、屈曲约束支撑等耗能构件,以达到在地震作用下耗散能量,保护结构的目的。通过耗散能量在地震中保护建筑,我们称之为“减震”,通俗说就是四两拨千斤。
三 工业建筑中的抗震设计
现在工业建筑大多采用框架结构。框架结构的延性,可以拖延房屋倒塌的时间,对于延性较小的结构,短时间内结构就发生倒塌。反之则会维持一个较长的时间不倒塌。因此延性有利于框架结构抗震。提高框架结构延性需要满足结构的“强柱弱梁”“强节点弱构件”的设计原则。应该来说是相对于砖混结构来说,框架结构是抗震的,包括剪力墙和筒体结构,都是抗震的。但也是相对的。在设计抗震等级的范围内,理论上是可以不出问题的,在超出设计抗震等级以外的地震情况下,能做到建筑物裂而不倒,能保证人安全。
此外,我们平时房屋里看到的微小裂缝是结构正常受力所表现出来的正常反应,其实房屋所能承压的能力远远大于表现出来的,即便出现几毫米的裂缝都能保持一段时间不倒,那些细微裂缝仅仅是混凝土收缩产生的,不必担心。
四 结语
从上面我们可以看到,目前的抗震设计总的框架主要是框架、承载墙以及两者的混合,在实际使用时需要根据实际情况的需要选择不同的框架结构,地震对于建筑的伤害是巨大的,我们没办法去降低地震的发生率,但是我们可以通过建筑的巧妙设计降低地震带来的伤害。国内很多人一辈子的积蓄都在房子里,房子倒塌对于很多人是毁灭性的打击。故,抗震设计是值得研究和大力推广的。
参考文献
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