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從日本9.0級(jí)地震看小區(qū)未來鋼結(jié)構(gòu)房屋抗震能力
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http://m.t3home.cn 發(fā)表日期：2011-3-15 14:41:57
蘭格鋼鐵 |
抗震是房屋建筑乃至一切土木工程最困難的課題，但還是要設(shè)法普及房屋抗震的基本概念，讓抗震的理念從象牙塔中走出來。如果每個(gè)人都有房屋抗震的基本概念，就會(huì)更好地理解、參與和監(jiān)督從房屋設(shè)計(jì)到施工使用的全過程。這里介紹幾個(gè)反映房屋抗震特征的概念。
關(guān)鍵詞一加速度的“地震反應(yīng)”地震是通過地面的搖晃和顛簸使房屋各部分質(zhì)量也有了反應(yīng)加速度，所以房屋各部分都受到地震力的作用。就像篩元宵，人拿著篩子來回?fù)u晃和顛簸，雖然沒有用手指直接去觸碰元宵，但個(gè)個(gè)元宵都在滾來滾去。除了震中區(qū)外，地震對(duì)房屋以水平方向搖晃為主。地震區(qū)的建筑都要求有抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，如抗震墻、支撐等。這些結(jié)構(gòu)平時(shí)看看沒什么用，還礙手礙腳，但在大風(fēng)、大震下卻是救命的。有的人買了房子，大肆裝修，唯恐其不通透，開洞不大不過癮。地震來了，不但自己倒霉，還會(huì)讓鄰里遭殃。
關(guān)鍵詞二“剛度”與“強(qiáng)度”房屋抵抗變形的能力大小叫剛度，抵抗破壞的能力大小叫強(qiáng)度。輕一點(diǎn)的房屋建筑比重對(duì)抗震有利。質(zhì)量小了，地震力也小了。但房屋也不是愈剛愈好。很厚的墻，也許可以承擔(dān)更多的垂直重力荷載，但有時(shí)會(huì)引來更大的地震力。在同一棟房屋中，地震力也是按剛度分配的，剛度大的分得多。俗話說，沒有金剛鉆，別攬瓷器活。最怕是剛度大而強(qiáng)度小，比如很厚的磚石墻，一開始剛度很大，樹大招風(fēng)，引來很大的地震力。但強(qiáng)度又不爭(zhēng)氣，頂不住這么大的力，就容易倒塌。鋼結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，抗震性能比較好，因?yàn)閺?qiáng)度大，若做得輕巧，質(zhì)量剛度都不過大，以柔克剛，吸引的地震力小，而抵抗的能力強(qiáng)，就安全些。但剛度也不是愈小愈好。結(jié)構(gòu)太軟了，變形太大，風(fēng)吹草動(dòng)也搖來晃去，不但不舒適，而且會(huì)有附加的力出現(xiàn)。所以剛?cè)嵯酀?jì)才好。
關(guān)鍵詞三“脆性”破壞與“延性”破壞脆性破壞是突然發(fā)生的，而延性破壞是有預(yù)告的，先看到梁板開裂，變形很大，也許還來得及逃出去。磚和混凝土其實(shí)都是脆性材料，容易突然斷裂。例如震區(qū)好多磚墻出現(xiàn)X形的裂縫，就是一種脆性破壞�；炷良恿虽摻�，就有一定的延性。比如梁板彎曲，受拉的鋼筋就是超過了彈性強(qiáng)度的極限，它還會(huì)繼續(xù)伸長(zhǎng)而不斷裂，就像牛皮糖似的。其實(shí)更要當(dāng)心的是鋼筋混凝土構(gòu)件的受剪。
遭到橫向力的作用，鋼筋混凝土柱子會(huì)受到剪力的作用，容易出現(xiàn)脆性破壞。辦法是加鋼箍。日本阪神大地震，有些高架路的柱子倒塌，不是縱向鋼筋不夠，而是鋼箍太少。往往我們?cè)旆孔�，多加好些長(zhǎng)條的縱向鋼筋，而忽視了鋼箍。世界震災(zāi)史上，吃這個(gè)虧的太多了。磚石結(jié)構(gòu)更要按規(guī)范加圈梁等，決不可掉以輕心。結(jié)構(gòu)平時(shí)為人們挑重?fù)?dān)，但是若設(shè)計(jì)不當(dāng)，地震時(shí)就會(huì)變成要命的炸彈。
我國(guó)鋼年產(chǎn)量近5億噸，居世界第一。鋼結(jié)構(gòu)輕而強(qiáng)，可以在重災(zāi)區(qū)外預(yù)制好，運(yùn)送安裝都較便利快速。合理設(shè)計(jì)一些鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)校、醫(yī)院，結(jié)合采用一些輕質(zhì)樓板、墻板，同時(shí)考慮保溫節(jié)能，對(duì)災(zāi)后重建，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞四大有可為的“消能”設(shè)計(jì)如果房屋結(jié)構(gòu)延性好、強(qiáng)度夠，地震帶來的大量能量，通過結(jié)構(gòu)反復(fù)變形，像牛皮糖那樣扯來扯去也扯不斷，反倒把力氣扯完了。大震之后，房屋可能開裂，可能要大修，也可能要放棄，但只要它震時(shí)挺住了沒有倒，就是不得了的好。
所以這些年來，世界各國(guó)研究結(jié)構(gòu)耗能，花了大力氣。對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如強(qiáng)柱弱梁、偏心支撐、耗能節(jié)點(diǎn)、加強(qiáng)約束等等都有好的效果，在隔震、被動(dòng)耗能、主動(dòng)耗能等方面的科學(xué)研究也有許多進(jìn)展。阻尼有耗能作用。增加結(jié)構(gòu)阻尼，例如加粘滯阻尼器，也會(huì)有效果。有些方法還太貴，有些還不夠成熟，但處處精心設(shè)計(jì)，增強(qiáng)延性，增加耗能，還是大有可為。
關(guān)鍵詞五“設(shè)防烈度”應(yīng)提高國(guó)家用規(guī)范的辦法對(duì)各個(gè)地區(qū)、各類房屋的安全度作了規(guī)定。而這些規(guī)定，也要根據(jù)地震震災(zāi)、國(guó)家實(shí)力不斷作調(diào)整。提高某些地區(qū)的設(shè)防烈度，提高醫(yī)院、學(xué)校等重要建筑的設(shè)防烈度，建議醫(yī)院和學(xué)校應(yīng)比目前的設(shè)計(jì)基本烈度再提高一度。要特別重視保證柱子和墻不發(fā)生脆性破壞。
一定要舉輕若重，如履薄冰地做好災(zāi)區(qū)重建工作。還要未雨綢繆，立即著手對(duì)其他目前沒有發(fā)生地震的地區(qū)的醫(yī)院和學(xué)校建筑進(jìn)行抗震普查，進(jìn)行必要的加固。至于因人為因素而造成的禍害，必須毫不手軟地徹查處理，偷工減料是天地不容的罪過。今后的建設(shè)中要加強(qiáng)政府監(jiān)督、技術(shù)監(jiān)督、輿論監(jiān)督和群眾監(jiān)督并形成制度。 |
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