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我國村鎮房屋抗震設計分析與研究

2010-02-25 17:00    【  【打印】【我要糾錯】

  我國地處世界兩大地震帶即環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間,大部分地區為地震區,特別是對于一些偏遠的西部地區,在地震作用下房屋會(huì )破壞并造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。為了提高房屋抵御地震作用的能力,我國制定了相應的抗震規范,確保了房屋在地震作用下的安全性。然而,由于我國農村經(jīng)濟較為落后,當前村鎮房屋抗震設計仍然存在許多問(wèn)題,汶川地震的震害就說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。本文首先介紹我國抗震規范的發(fā)展及現狀,并重點(diǎn)從房屋的抗震概念設計,結構抗震計算和抗震構造措施三個(gè)方面對我國村鎮房屋抗震薄弱原因進(jìn)行詳細分析;通過(guò)對村鎮房屋抗震薄弱原因的分析,從技術(shù)和管理兩個(gè)方面提出了相應的防御措施,以保證人民生命安全、減少經(jīng)濟損失,確保社會(huì )主義新農村及和諧社會(huì )的順利建設。

  1我國抗震規范的發(fā)展及現狀

  我國是一個(gè)多地震國家,近四千年的地震文獻記載表明,我國絕大部分地區都發(fā)生過(guò)震級較大的破壞性地震,地震的發(fā)生不僅導致房屋、道路、橋梁等工程結構的倒塌破壞,而且造成慘重的人員傷亡。隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市化進(jìn)程加速,人口及物質(zhì)財富向城市進(jìn)一步高度集中,地震所造成的震害災難將會(huì )更大。1974年我國批準發(fā)布了全國第一本建筑抗震設計規范——《工業(yè)與民用建筑抗震設計規范(試行)》TJ11-74(簡(jiǎn)稱(chēng)74規范)。1976年唐山發(fā)生7.8級地震致使24.2萬(wàn)余人喪生,16.4萬(wàn)余人重傷,直接經(jīng)濟損失達100億元人民幣,按當時(shí)的比價(jià)大約為50億美元。唐山大地震后隨即對74規范進(jìn)行了修改,頒布了《工業(yè)與民用建筑抗震設計規范》TJ11-78(簡(jiǎn)稱(chēng)78規范)。此后各科研和設計單位開(kāi)展了大量深入的抗震科研工作,分析總結了唐山地震的經(jīng)驗,積累了抗震設計的實(shí)踐經(jīng)驗,隨后對78規范進(jìn)行了修訂,完成并發(fā)布了《建筑抗震設計規范》GBJ11-89(簡(jiǎn)稱(chēng)89規范),6度區的建筑工程正式納入抗震設防范圍,提出了“小震不壞,中震可修,大震不倒”的抗震設防目標。經(jīng)過(guò)抗震工作者的努力,工程結構抗震在理論、設計等方面都取得了巨大的進(jìn)步,在2001年7月20日由建設部和國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了《建筑抗震設計規范》GB50011-2001(簡(jiǎn)稱(chēng)2001規范)。在抗震規范的指導下,經(jīng)過(guò)抗震設計的房屋在遭遇地震力的作用下能夠達到“三水準的目標,即小震不壞,中震可修,大震不倒的要求”,從而大幅度減小了經(jīng)濟損失和人員傷亡。2008年5.12汶川大地震又一次造成了巨大的人員傷亡及經(jīng)濟損失,震后各科研部門(mén)組織人員對震害進(jìn)行現場(chǎng)調研,隨后規范組根據調研的震害情況對《建筑抗震設計規范》進(jìn)行了局部的修訂,進(jìn)一步提高了結構的抗震性能。

  抗震設計是根據《建筑抗震設計規范》對地震區的工程結構按照工程抗震的要求進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設計,包括抗震概念設計、結構抗震計算和抗震構造措施三個(gè)方面?拐鸶拍钤O計是指基于震害經(jīng)驗建立的抗震基本設計原則和指導思想,包括工程結構總體布置和細部構造。結構抗震計算是分析地震作用,包括水平地震作用和豎向地震作用,計算分析結構整體及構件的地震效應,即地震作用下結構產(chǎn)生的內力〈剪力,彎矩,扭矩,軸向力等〉和變形〈線(xiàn)位移,角位移等〉,再將地震效應與其它荷載進(jìn)行組合,驗算結構及構件的強度與變形?拐饦嬙齑胧┦侵笧樘岣吖こ探Y構的抗震性能而必須采取的細部構造措施。在抗震規范的指導下,我國城市建筑一般都進(jìn)行了抗震設計,建筑物都具有較好的抗震性能,確保了人民生命安全并減小了經(jīng)濟損失。而對于廣大的農村地區由于建房分散,缺少統一規劃以及缺少和農村經(jīng)濟相適應的抗震規程指導,致使村鎮房屋大部分未經(jīng)抗震設計,抗震能力比較差,在地震作用下往往造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。

  2現今我國村鎮房屋抗震存在的問(wèn)題

  我國村鎮房屋很多并沒(méi)有按照《建筑抗震設計規范》的具體要求進(jìn)行抗震設計,在抗震概念設計、結構抗震計算和抗震構造措施三個(gè)方面均存在問(wèn)題,嚴重者存在毫未進(jìn)行抗震設計,從而房屋的抗震能力極低,地震發(fā)生時(shí)出現房屋倒塌,人員傷亡慘重,F從抗震概念設計,結構抗震計算和抗震構造措施三個(gè)方面分別分析具體存在的抗震問(wèn)題。

  2.1抗震概念設計

  2.1.1場(chǎng)地選擇不當

  許多山區及丘陵地區村鎮房屋建在山尖及地形變化劇烈的不利地方,由于地形對地震波的放大作用使地震作用加強。如2003年7月21日云南大姚地震中位于山尖及地形變化劇烈的地方房屋基本倒塌。

  2.1.2結構布局不合理

  村鎮房屋中相當一部分是由屋主根據主觀(guān)意愿自行設計,往往造成建筑平面布置不規則如“∟”型“、Π”型,再加上房屋本身沒(méi)有進(jìn)行抗震設計,地震時(shí)受扭轉效應的不利影響,從而導致房屋容易發(fā)生破壞倒塌。

  2.1.3結構體系有缺陷

  村鎮房屋多為縱墻或橫墻承重,然而由于連接構造措施不當,不能有效的傳遞荷載。如木結構的門(mén)式和三角形屋架之間無(wú)斜撐,僅靠鉚榫和檁條連接不能形成剛接點(diǎn),在地震作用下容易松動(dòng)變?yōu)殂q接點(diǎn),整個(gè)屋面系統成為一個(gè)幾何可變體系,從而在地震作用下容易發(fā)生傾斜或倒塌。又如山墻擱檁,即檁條直接擱在山墻上,而山墻一般較高,整體穩定性差,地震時(shí)山墻容易內閃倒塌,導致屋蓋塌落造成住戶(hù)被活埋死亡,人員傷亡慘重。

  2.1.4非結構構件的連接構造措施不夠

  大多數村鎮房屋有出屋面的煙囪、高門(mén)臉、女兒墻等局部突出部分,這些構件與結構主體沒(méi)有有效的拉接措施,加上地震作用的鞭梢效應,地震發(fā)生時(shí)易倒塌,從而砸傷人員。

  2.1.5材料強度不能保證

  村鎮房屋主要為土坯房屋、木結構房屋、石結構房屋、磚土混合承重房屋等砌體結構房屋,材料質(zhì)量和強度沒(méi)有保證。如磚土結構房屋中磚和土坯之間粘結強度低;木構件容易發(fā)生腐朽,且沒(méi)有任何的防腐措施,這些房屋在地震作用下容易由于強度不夠而發(fā)生破壞。

  2.1.6施工質(zhì)量差

  由于農村經(jīng)濟原因,施工人員多數為當地的土匠,缺乏技術(shù)知識,不能保證質(zhì)量,從而不利于結構的安全性。如磚砌體結構的交叉處未同步砌筑,不配置拉接筋。先澆構造柱再砌筑磚塊,從而影響結構的整體協(xié)同工作能力。又如砌墻過(guò)程中多采用“帶刀灰”,砂漿只涂在磚邊沿,未填飽滿(mǎn),有的墻面砌筑很不平整,形成鼓包墻。

  2.2結構抗震計算

  對于土坯墻體和磚土墻體混合承重結構,木結構,石墻結構等砌體房屋,GB50011-2001《建筑抗震設計規范》(2008版)并未要求進(jìn)行抗震計算,僅通過(guò)高度、層數等尺寸限制和一些做法以確保房屋抗震能力。對多層砌體結構,規范有明確的抗震計算要求,然而有部分多層砌體未進(jìn)行抗震計算,僅憑經(jīng)驗施工,認為只要加大構造柱、圈梁便可保證結構有足夠的安全度,從而使房屋抗震能力得不到保證。

  2.3抗震構造措施

  許多房屋未設構造柱和圈梁,從而降低房屋的整體性和剛度。門(mén)窗洞口處沒(méi)有設置過(guò)梁,在地震力作用下極易發(fā)生破壞。

  3提高農村建筑抗震性能的措施

  地震作用具有不可預測性和巨大的破壞性,加之我國農村人口眾多,由于經(jīng)濟等原因村鎮房屋抗震能力極低,一旦地震發(fā)生會(huì )造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失,在新時(shí)期全面建設社會(huì )主義新農村,保障人民生命和財產(chǎn)安全刻不容緩,村鎮建筑需采取相應的對策和措施。

  3.1技術(shù)措施

  3.1.1注重抗震概念設計

 。1)慎重選擇建筑場(chǎng)地

  場(chǎng)地是建筑物的基礎,一個(gè)好的場(chǎng)地可以緩解地震波的沖擊。不要在孤立的山崗,山脊上建房。避開(kāi)不穩定的斜坡,陡崖,陡坎及活動(dòng)的地質(zhì)斷層,應選在地勢開(kāi)闊平坦,土質(zhì)硬實(shí)的地方建房。如確需在軟弱,松散半挖半填的不均勻地基上建房,應采取相應的措施,加強基礎的整體性和剛度。

 。2)選擇合理的結構體型

  震害表明體型規則,地震作用傳遞路線(xiàn)簡(jiǎn)捷的工程結構,在地震中破壞較輕,所以工程結構的平面布置應盡量簡(jiǎn)單規則,豎向應該保持均勻與連續,且工程結構的剛度中心與質(zhì)量中心應盡可能接近。對無(wú)法滿(mǎn)足的復雜體系可設抗震縫,形成多個(gè)較規則的抗側力結構單元。

延伸閱讀:建筑 設計 抗震
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