关于房屋抗震问题的感想
建筑101 赵建栋 102752
5.12汶川地震已经过去了好久,这次灾难的无疑给我们留下了很大的阴影。
震后举国人民哀悼,震后灾区进入重建之中。
建设者信誓旦旦用良心保证,建造质量合格的房屋。
房和城乡建设部副部长齐骥在介绍抗震救灾和灾后重建规划工作的有关情况时透露,在今后的抗震设计规范当中,要把国务院关于提高建筑抗震能力的要求体现出来。
而最新的一些抗震技术,以及什么样的房屋最抗震也不断的被提出。
的确,许多抗震等级为8级的房子都被紧锣密鼓地建立起来,给了我们坚定的信心。
可事与愿违,最来发生的7级地震中,一些抗震等级为8级的房屋却没有经受住考验。
这是技术问题呢?还是标准问题?亦或是其他方面的问题。
所以我们就房屋抗震问题进行探讨与研究,看看应该从哪些方面来解决这一问题。
1震害分析
历次震害表明,多层混合结构房屋受地震破坏最为严重。
1976年的唐山地震,在一千余栋多层砖房中,倒塌率为70%-90%1。
1991年的新疆柯坪地震、1993年的云南普洱地震,多层砖混房屋的破坏率达到75%2。
其中,未设防的老旧建筑比经设防的新建建筑破坏严重,纵墙承重房屋比横墙或纵横墙承重房屋破坏严重,平面形状不规则的建筑物震害比简单体型的建筑物严重,节点构造不合理、纵横墙拉结不充分、整体刚度差,均为地震严重破坏的隐患。
总结历次地震宏观调查结果,可以看出多层砖房的破坏规律有以下特点:
1.1房屋倒塌
地震时,当结构下部、特别是底层墙体强度不足时,易造成房屋底层倒塌,从而导致房屋整体倒塌;当结构上部墙体强度不足时,易造成上部结构倒塌,并将下部结构砸坏;当结构平、立面体形复杂又处理不当,或个别部位连接不好时,易造成局部倒塌。
1.2墙体开裂
砌体结构墙体在地震作用下可以产生不同形式的裂缝。
与水平地震作用方向相平行的墙体受到平面内地震剪力以及竖向重力荷载的共同作用,当该墙体内的主拉应力超过砌体强度时,就会产生斜裂缝或交叉斜裂缝,当墙体受到与之方向垂直的水平地震剪力作用,发生平面外受弯受剪时,产生水平裂缝。
门窗洞口开得多而且大的墙体破坏严重,如窗间墙布臵不合理,墙段长度过大或过小,
宽墙垛因吸收过多地震作用而先坏,窄墙垛则因稳定性过差也随后失效。
对于大洞口的上部过梁或墙梁,在竖向地震作用下,有时在中部断裂破坏。
当洞口过大且过高时,若洞口边缘离最近的垂直方向墙体过长而无有效约束,形成悬墙,容易造成失稳而率先破坏。
1.3纵横墙连接处破坏
在水平及竖向地震作用下,纵横墙连接处受力复杂,应力集中。
当纵横墙交接处连接不好时,易出现竖向裂缝,甚至造成纵墙外闪倒塌。
2影响震害的主要因素
地震造成房屋的破坏,影响的因素是多方面的。
由于砖混结构的布臵形式、结构反应和动力特性不同,抗震性能也各有不同,而且还与地震烈度、地基条件、建筑体型、房屋的质量、刚度、空间整体性、构造措施和施工质量等因素有关。
现就其主要影响因素分析如下:
2.1场地和地基的影响
由于地质构造不同,场地卓越周期的不同,对上部各种建筑的结构反应和震害影响也各有不同。
当场地的卓越周期与多层砖混结构的刚性房屋的自振周期相近时,地基与建筑物产生共振作用,加大了震害,最容易造成房屋的严重破坏。
2.2墙体强度的影响
多层混合结构房屋的墙体破坏严重,主要是因为砖砌体、砂浆等材料是脆性材料,抗拉和抗剪强度都很低。
墙体在水平地震作用下,主要是受剪和受弯,而砖墙砌体砖缝的抗剪和抗拉强度较低,从而使得墙体出现裂缝而破坏。
从各种震害特征中看到,影响墙体抗震性能最重要的因素是墙体的强度。
往往由于砂浆抗剪强度低,砌筑质量差,使墙体震害加重。
2.3结构构造措施的影响
多层房屋的墙体、楼盖,以及各部的构件之间的锚固和拉结,可以构成空间整体,充分发挥结构的整体作用,加强空间刚度,使地震作用迅速传递,分布合理。
因此,合理地采取结构构造措施,加强墙体之间、墙体与楼层之间、各部位构件之间的节点连接,是很重要的。
3主要抗震结构体系
3.1多层砌体房屋。
是以砌体(无筋砌体或配筋砌体)抗震墙为抗震结构体系,其中以横墙承重为主的结构体系较有利,承重横墙兼作横向抗震墙,纵向自承重墙作为纵向抗震墙,必要时也可以采用纵、横墙混合承重。
3.2多层内框架房屋。
指外墙为砖墙垛(或壁柱)承重,内柱为钢筋砼柱承重的房屋,适用于工艺上需要较大空间或使用上要求有较空旷的大厅的轻工厂房和民用公共建筑等。
3.3底层框架砖房。
底层要求有较大空间作商店、服务大厅等,上部则为隔墙较多的住宅或办公楼,是一种上下材料不同、强度和刚度不连续的结构体系,在抗震设计中有较严格
的要求。
3.4框架结构。
多应用于多层及高层民用建筑和多层的工业建筑,建筑平面布臵灵活,易于布臵较大房间。
但纯框架结构侧向刚度小,属柔性结构,故其层数和高度都受到一定限制。
3.5框架-抗震墙结构。
在多层和高层钢筋混凝土房屋的纵向和横向布臵适当的抗震墙,并与框架结构形成框架-抗震墙协同工作的结构体系。
在地震作用下层间位移比纯框架结构显著减小,故其建筑高度可以高很多。
3.6抗震墙结构。
是全部由纵、横抗震墙组成的结构体系,其抗震性能较好,在高层住宅、公寓、旅馆等建筑中广泛应用。
4 结合资料的自己的想法
国家在建筑抗震设计上要求,一般的民用建筑是要抗7度,及可抗6级地震,对一些超高层的建筑,必须要做地震安全性的评价,通过安全评价性去测试标准,以保证建筑达到基本抗震地区的要求。
除了设计达标以外,施工的质量也是非常关键的,要有合规的设计,合乎要求的标准,合格的施工质量,几个方面做好了,才可以达到抗震的标准。
地震时,建筑物象卡片搭成的房子一样坍塌。
受损最重的是那些六、七层高的办公楼和平房等中型建筑。
我国将有数千栋这样八九十年代低标准的建筑物等待着坍塌。
科学家们警告说这只是早晚的事。
科学家们正在寻求既最有可能又经济的途径来修缮或是加固原有建筑。
在国家防灾所里,要试验一种加固老建筑的新方法,试验要用25吨重的巨大的地震模拟结构。
重要的是巨大的长方形灰色混凝土块。
放在蓝色框架内做这个试验。
灰色混凝土块代表日本未加固的老建筑的一个楼层。
中间那个大缝隙就算是房间。
整个物体放在一个面积为20米X20米的大振动台上。
振动台的原理是左右摇晃。
左右运动的范围约为30厘米。
它前后晃动,混凝土块很快开裂。
如果没有蓝色安全钢柱的话,整个构筑物可能早就倒塌了。
现在准备试验新的修缮技术。
把另一个试验品与激光探测器和变送器用电缆连结起来,可以在控制室内进行监测。
在构筑物内增加一套新的减震系统。
就是画面中央的褐色和蓝色柱子。
这个柱子是专为吸收地震能量而设计的。
这就是新系统的全部秘密。
这儿是那个中心柱,这儿,涂成蓝色的地方,是两块钢板。
一块由底部向上伸,一块由顶部垂下,用作钢质指针,彼此互不接触。
二者之间有一层黑色
的高强粘性材料。
地震时,这种材料升温变得有韧性。
能使那两块钢板——钢质指针相向移动,这样就能为整个建筑提供缓冲,增加稳定性。
施工质量的好坏,对房屋的抗震性能影响很大。
尽管建筑设计合理、场地选择适当,如果不注意施工质量,同样达不到抗震的目的。
施工质量涉及到建筑材料的选择、灰浆的制法和使用、砌筑工艺等方面。
建筑材料应选择强度大的材料,有条件时,应尽量采用轻质材料,如荆条、木筋草、石棉纤维板、矿棉板、石膏板、草纤维板、玻璃钢制品等;砌筑时,要保证灰浆饱满、砌体结实。
砖石表面要干净、干砖要浸水后再砌,这样才能使砖石与灰浆粘结牢固。
所有的墙身砖砌必须犬牙交错,互相咬衔,不能砌成通缝,尤其是转角处,更应注意;木骨架的榫眼大小和距离要恰当,这样才能使榫头紧密结合而不致削弱木构件的强度。
混凝土的配制一定要严格按配方比例下料,浇注件内的混凝土应均匀无气孔等。
我相信,随着抗震技术的不断改进提高,我国再次面临地震的时候能够将损失减到最小。
参考文献
[1] 赵国藩金伟良.结构可靠度理论.北京:中国建筑工业出版社.2000.14-29.
[2] 夏敬谦.底部框剪砌体房屋抗震性能的研究.建筑科学.1995(3).13-17.
[3] 卢先军王毅红苏东君.砌体结构房屋抗震性能评价与加固对策.长安大学学报:建筑与环境科学版.2004(1).29-31.
[4] 张海燕.轻型钢结构和轻型木结构住宅体系对比分析.建设科技.2003(Z1) 25-26.
[5] 王毅红苏东军.生土墙承重的村镇建筑抗震性能分析.防震减灾学会:首届全国防震减灾工程学术研讨会论文集.北京:科学出版社.2005.
[6] 刘挺石坚.生土墙承重的村镇房屋施工技术分析.建筑技术开发.2006(1).54-56.
[7] 王军吕东军.走向生土建筑的未来.西安建筑科技大学报.2001(2).147-149.。