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下面是兩篇建筑結構類論文發表范文,第一篇論文介紹了建筑結構抗地震倒塌能力,針對建筑結構抗震能力的影響因素提出了幾條優化設計方法。第二篇論文介紹了建筑結構抗震鑒定及加固問題,保證建筑結構的穩定性和可靠性,以保護人們的生命安全和財產安全。
《建筑結構抗地震倒塌能力》
摘要:針對建筑結構的抗震能力,從系統科學角度入手,總結對建筑結構抗震能力有重要影響的要素,并以此為基礎提出幾條優化設計方法,為提高建筑綜合設計水平提供參考。
關鍵詞:建筑結構;抗震能力;設計方法
抗震是建筑結構設計的重點,但目前的抗震設計還存在一些問題,仍將重點放在設計和計算方面,這使得我國很多建筑都不具備合格的抗震能力。因此,需要對抗震設計進行深入分析,以探討有效的設計方法。
1基于系統可續的建筑結構抗震能力要素分析
通過對系統科學概念的了解得出,對于復雜系統,其功能主要和它的整體性有關。而整體性則是系統方法的目標與核心所在,可將其簡單理解成整體和各部分的總和不相等。從建筑結構這一系統角度講:
①系統功能賦予了構件功能,如果構件脫離整體,則它將失去在整體中具有的功能;
②構件還會對整體功能產生影響,如果整體中有構件脫離,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件具有的功能,可大可小。因系統組成十分復雜,所以構件組成及相互作用決定了整體功能。比如兩個構件完全相同,但組合不同的系統,其往往具有完全不同的整體性和功能。若由于構件間的依賴增強了系統功能損失,也就是構件損壞及其造成的整體破壞無法相稱,則直接減弱系統抗震能力,屬于最不利的系統整體性,即易損性[1]。
對于抗震結構這一系統,其對地震作用的抵抗有特殊意義,而且還有很多能增強魯棒性的措施,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系統的整體性的特殊功能。在對建筑結構進行分析時,相關專家也經常使用整體牢固性或者是整體穩定性來進行描述。從系統方法角度講,穩定性意義特殊,而對整體牢固性而言,它又是一個和工程十分接近的術語。基于此,以下將以系統科學為出發點,明確以上三種特性的概念[2]。魯棒性主要描述的是結構在遇到意外時,如果結構中的構件出現損壞,則其對整個系統造成的影響或破壞程度。整體穩定性主要描述結構損傷具體過程。這里提到的穩定性,主要是指廣義上的穩定性。由于受到地震作用,結構從最初的完好狀態開始,先后經歷局部破壞、破壞加劇、倒塌失穩等過程。
若局部破壞至倒塌失穩的過程為突變過程,則倒塌將很難進行預測與孔子和。鑒于此,結構損傷要表現成有序而穩定的過程,圖1結構抗側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制,同時可以充分發揮每一種構件的變形能力與承載力,確保受力狀態與各項性能能夠進行預測。這種破壞過程能使系統由最初的破壞到最后的倒塌具有很長一段時間,而且一旦地震作用在此過程停止,則破壞也會立刻停止,人員有足夠的時間逃生。
在框架結構中,抗震設計注重的強柱弱梁正是這種破壞模式。雖然這并不表示此類結果不會倒塌,但在梁鉸的形成過程中,要經歷很長時間,所以與屈服機制相比,具有較強抗倒塌的能力[3]。另外,形成結構系統的基礎是構件有一定相互作用。當受到地震作用時,若結構能解體成單個構件,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,是整體穩定性與魯棒性目標的實現前提,簡單來說就是只有構件合理、牢固連接,才能發揮相互作用,提高結構抗震能力。雖然如此,但整體穩定性與魯棒性仍然是系統層面的重要性能,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定性是提高整體抗震能力的關鍵要素。
2建筑結構抗震設計方法
2.1切實加強“第二階段”設計
國內建筑的抗震設防目標依然是三水準,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,在此基礎上輔以二階段設計確保目標實現。其中,第一階段主要是按照小震開展設計與計算,重點處理安全儲備方面的問題(結構的抗側行為如圖1所示),在這一方面現階段已經十分成熟。第二階段以抗倒塌設計為主,因計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規定,普通建筑采用可行抗震方法實現大震作用后不倒塌即可。
雖然這些方法對廣大設計人員有一定啟示,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計。基于此,需對普通建筑設計與計算方法進行簡化。從建筑的框架結構角度講,我國主要采用的是以柱梁受彎承載力比為基礎對強柱弱梁進行控制,其最大的不同點是,這一指南強調按照強柱弱梁進行設計分析,以此保證這種機制順利實現。根據上述分析內容,采用以屈服機制為核心的分析方法,能幫助設計人員了解結構倒塌與損壞機制,從而判斷各類構件的重要程度、承載力與變形能力需求,同時根據實際要求,設置不容易產生倒塌現象的區域,確保人員能夠快速撤離。
2.2注重結構體系和選型
抗震體系與結構形式科學合理是提高建筑抗震能力的重要基礎。如果建筑的結構形式較差,或沒有設置構造柱,則這種建筑可能是嚴重缺乏抗震能力,加之施工質量難以保證,所以有可能造成嚴重后果。以系統科學理論為基礎,對結構抗震能力而言,其決定性作用的首先是結構設計,也就是抗震體系,其次則為抗震構造,最后才與抗震計算有關。但是,從實踐中看,因結構形式與抗震體系眾多,難以滿足規定,加之我國對于建筑結構體系的教育始終以構件為主,忽視結構體系,所以結構師一般不會從整體角度對規范進行理解與應用。針對這些問題,需要對建筑的震害經驗進行總結,吸取教訓,提出結構體系和選型的指導依據,構建直接針對系統整體性的體系。這樣一來,就能幫助結構師了解結構體系安全性能,特別是在抵抗災害方面,只有在此基礎上進行規范設計才是最合理可行的。
2.3深入分析結構整體性
構建以結構整體性為基礎的標準體系,需要從系統科學方面入手,深入分析結構的整體性與魯棒性。其中,整體性還包括牢固性與穩定性。通過之前的分析可以得出,即使構件足夠安全,但其構成的結構并不一定完全安全。如果構件組織對整體性目標的實現不利,則結構必定會表現出一定易損性,比如發生連續性的倒塌。系統科學指出,只要滿足組織合理的要求,構件就能形成對整體性十分有利的相互作用,產生穩定且有序的破壞和受力序列,從而得到較高的魯棒性,構造柱與圈梁既是如此。這些構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,這樣能從本質上提高抗震能力[5]。結構整體性的分析結果表明,增強結構抗震能力并非要一味提高安全儲備,這樣不但效果不佳,而且成本還會大幅增加。只要對結構系統進行深入分析,可通過合理設計以及對構造措施的應用,解決構件組合難題,提高整體性,以此達到增強抗震能力的目的。
3總結
(1)對建筑抗震安全而言,其決定性因素首先是結構系統,然后是構造措施,最后才是基本的設計與計算。(2)結構整體的牢固性與穩定性和魯棒性是決定安全儲備的關鍵。其中,牢固性是使結構有良好整體性的基礎,強調構件可靠、合理連接。而穩定性與魯棒性能確保結構轉向良好整體性。魯棒性強調結構不會因為局部出現損壞而產生不相稱損壞;而穩定性則強調結構損壞應是一個穩定且有序的過程,其包含的每一個階段都要能反映損傷程度及次序。(3)建議對以下內容進行分析來強化抗震能力:結構整體性、設計方法與結構體系。在此基礎上,還要對相關規范提出的規定進行完善。(4)切實加強教育工作,徹底改變以往的單純注重構件的模式與現狀,提高設計工作者對于抗震能力的掌控力,以此全面提升建筑綜合設計能力。
參考文獻
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[2]黃炳生.提升建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想與方法[J].中國高新技術企業,2016(31):109~110.
[3]陳威.提升建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想與方法研究[J].低碳世界,2016(04):127~128.
[4]王秀娟.提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想與方法[J].中國集體經濟,2014(18):141.
[5]鄔國清.提高建筑結構抗地震倒塌能力的設計思想與方法[J].硅谷,2013(22):161,160.
作者:夏明輝 單位:貴州省建筑設計研究院有限責任公司
《建筑結構抗震鑒定及加固問題》
【摘要】我國的建筑結構以鋼筋混凝土結構為主,加上我國地震災害發生的頻率較高,因而要重視和關注建筑結構的防震工作,提高建筑結構的質量,保證建筑結構的穩定性和可靠性,以保護人們的生命安全和財產安全,促進社會的進步和發展。本文在結合案例的基礎上,對建筑結構抗震鑒定和加固的若干問題進行探討,以期和同行進行交流和探討,為我國建筑防震工作做出貢獻。
【關鍵詞】建筑結構;抗震鑒定;加固;整體性能
1引言
現階段,隨著社會經濟的發展和進步,人們越來越重視和關注房屋建筑結構的抗震鑒定工作,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用加固技術,保證房屋建筑結構的穩定性,提高房屋建筑施工的安全性,對建筑工程整體施工質量進行優化,從而提高建筑結構的防震性能,促進建筑工程的發展。如何做好建筑結構的抗震鑒定工作,從而為人們的生命安全和財產安全提供保障,本文將予以探討。
2案例分析
2.1房屋建筑概況
某公共建筑為現澆混凝土框架結構,建筑總面積比較大。該公共建筑原先是一般商業樓,現在將該建筑改為寫字樓,同時改造該建筑的原結構。為了提高改造后建筑結構的安全性和可靠性,相關部門在接受業主的委托之后,初步調查和鑒定該建筑,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房屋結構概況
該建筑地上共4層,地下1層為地下室,抗震設防烈度為Ⅶ度。該建筑地上建筑結構是框架結構,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。樓梯使用現澆板式旋轉樓梯。全樓結構框架柱采用直徑為700mm圓形柱,柱網主要跨度為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度為C30。原結構1~4層在6~11軸與M-Q軸處為天井。結構平面如圖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形式,單樁豎向承載力的最大值為1100kN,樁基混凝土為C25的強度等級,樁徑是600mm。該建筑原來設計的抗震設防烈度為Ⅶ度。根據《建筑抗震鑒定標準》的相關規定,該建筑在改造之后,仍需要保持Ⅶ度的抗震設防烈度。
3建筑結構中設計使用年限及設防目標存在的問題
現階段,根據我國地震發生的情況,我國建筑加固設計使用年限和設計目標主要包括三種形式,分別是以下三種形式:
①從加固設計的起始時間開始計算,使用年限為50年,嚴格按照最新規范的標準,明確建筑結構的設防目標,保證建筑結構在情況較輕的地震中不會出現損壞的情況,在震級屬于中級的地震中,建筑結構可以進行修復,在情況特別嚴重的地震中,建筑結構不會發生倒塌的情況,結合上述目標,開始對建筑結構實施加固措施,進而提高建筑結構的穩定性和安全性,但是此時加固工程的強度比較大,加固工程的成本費用也比較高;
②從建筑結構施工結束后的時間開始計算,使用年限為50年,嚴格的按照建筑結構完工當前規范的各種標準,制定建筑結構設防目標,同時根據完工當前規范的各種標準對建筑結構進行審查,必要時要加固和調整建筑結構的相關部位,結合“小震不壞、中震可修和大震不倒”為設防目標,做好設防工作;
③以較為關鍵的縱向構件構件設計年限為開始計算的時間,往后推算50年,次要部位根據舊設計的標準,往后推算50年,同時次要部位的設防目標不需要參考“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目標。目前,建筑建筑結構的設計使用年限,一般是從建筑施工結束后的時間開始計算,使用年限為50年,設防目標是“小震不倒、中震可修、大震不倒”,根據國家最新批準的抗震設防烈度,制定建筑的設防烈度,同時根據國家最新出臺的建筑工程抗震設防分類指標,完成建筑設防分類工作。
4建筑結構綜合性能的鑒定加固方法存在的問題
建筑結構的粘鋼加固,即是粘貼鋼板加固,主要是指在鋼板混凝土構件表層上應用高性能的環氧類粘接劑粘,實現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度,所以在環氧類粘貼接劑粘的幫助下,能夠有效提高建筑結構構件的承載能力和剛度。目前,施工單位經常運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建筑結構構件的強度和剛度,必要時要擴大構件剛度增加的幅度,一般會使用增大橫截截面的加固措施;
②構件剛度增加的幅度不明顯,但是提高構件強度增加的幅度,這時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、增設支點加固措施等等;
③建筑結構的剛度和強度增加程度不明顯,一般情況下是為了實現隔震和消能減震的目的。在實際的情況中,當加固建筑結構中某構件部分位置后,并不能有效的提升該構件的強度和剛度,即當地震再次發生時,該建筑構件也會出現損壞的情況,建筑結構綜合承載能力的安全性和穩定性也會受到影響。
5建筑結構抗震鑒定及加固若干問題分析的意義
對建筑結構的抗震鑒定和加固的若干問題進行分析,可以提高建筑物結構的抗震效果,從而提高建筑物的質量,保證建筑工程的安全性和可靠性,以實現“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產安全形成保護,在最大程度上降低地震帶來的經濟損失,為社會經濟的發展和進步提供保障。對建筑物結構進行有效的加固,可以延長建筑物使用的時間,從而保證建筑工程的經濟效益和社會效益,有利于建筑工程的長遠發展。
6結語
總而言之,要重視建筑結構的抗震鑒定和加固工作,提高建筑結構的穩定性和可靠性,避免建筑物在發生時出現倒塌的現象,為人們的生命安全和財產安全提供保護,保證建筑工程的經濟效益和社會效益,促進建筑工程的發展。
參考文獻
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[4]姚遠.我國建筑結構抗震鑒定與加固方法的若干問題[J].山西建筑,2012,38(18):57~58.
作者:李永全
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