路政基層業務用房等房屋建設與應對非地震振動的一些看法

【摘 要】本文介紹交通振動等非地震振動對房屋結構的危害，表現特征，探討防治振動的思路方法。

【關鍵詞】非地震振動；房屋結構；危害；特征；措施

交通系統的公路路政部門作為公路一線的執法隊伍，其職能發揮對公路維護意義重大。路政基層業務用房因其緊鄰公路邊緣因地而建，所以必須解決公路沿線車輛交通振動等非地震振動的不利影響。

一、 振動傳播方式和產生破壞的規律

要減少車輛交通引發的振動波危害就要先理解振動的傳播方式。考慮到振動和地震作用在實質上的相似性可借鑒結構抗震方法進行振動分析。我們知道振動的傳播由徑向、切向和垂直等3個方向分量組成，根據實際工程經驗，振動波在多層建筑中自下而上傳播時，切向和垂直振動分量在第2層起就出現較顯著的衰減現象，而徑向分量在第2層以上卻有一定程度的增加，而徑向分量由于持續時間長、主頻與建筑主頻相近的特點使其在結構破壞中起主導作用，因此通常上部樓層結構的振動破壞一般先于下部樓層出現。對于多層以上的建筑物，底層的建筑物的水平振幅，大體接近于地面的水平振幅；而上部隨層數增加，其振幅會逐漸增加。由于建筑結構主要承受豎向荷載，在豎向比水平具有更強的抗振能力， 加之水平振動對建筑物有著較大響應，因此通常把水平向的最大速度值、最大加速度值作為評價非地震振動強度的物理標準。而通常振幅增加即意味著速度增加，因為彈性模型中角速度不變時，線速度和幅度隨半徑增加而變大。所以房屋結構破壞首先來自建筑物頂層。

二、振動造成的房屋破壞裂縫的特征。

（1）在樓面板與墻壁交界處，以及在頂層門窗過梁的灰縫處出現水平向張拉裂縫。這是由于在靠近振源處的建筑物，豎向響應振動的加速度和振速，要大于水平方向的，所以振動引發的屋面板向上最大拉應力大于其自身重力和材料的抗拉應力時，就可能產生水平張拉裂縫和斜向裂縫。此種裂縫主要發生在樓面板與墻壁連接處，或門窗過梁位置，并在等結構強度薄弱處有擴大趨勢。（2）頂層抹灰、吊燈等非結構裝飾物松脫、開裂。這是因為頂層屋面板向下的最大加速度也引起的裝飾物的慣性力導致的。（3）框架結構的柱梁節點交匯處則易產生斜向裂縫，磚混結構底層窗間外墻處較易產生45°交叉斜裂縫。這是因為水平振動引底部最大剪力；以及因豎向振動引起的房屋底部大豎向拉壓力，結構內部在拉壓力和剪切力共同作用下，會在構件剛度最強處首先破壞，如窗間、墻梁柱節點處等。因為剛度大的構件，構件間的相互位移就越小，也就更不利于能量的散耗，對振動作用就更加敏感。

三、振動危害的防治措施

（1）在規劃選址上，盡量遠離震源。振動在地基中傳播時，一般隨距離增大發生逐漸衰減。所以在保證建筑物正常使用的前提下，盡可能讓其遠離震源。（2）在結構設計上：一是采用合理的上部結構形式，目前國內建筑物常用結構形式有磚混結構、鋼筋混凝土框架結構、鋼結構等。鋼筋混凝土本身具有柔性，因而這種結構的建筑物變形能力好，承載能力高，一般的抗震能力較強。從抗震角度來說，結構的側向位移程度是選擇結構體系時要考慮的重要因素，這點在高層建筑中尤為重要。建筑物沿著高度增加，結構在振動作用以及其他水平荷載作用下產生的水平位迅速擴大，要求結構的抗側移剛度必須隨之增大。鋼筋混凝土結構體系，由于構件及其組成方式的不同，以及受力特點不同，產生出不同類型。其抗側移剛度能力千差萬別，使其具有各自不同的合理使用高度。因此，為了滿足結構的抗側移剛度要求，避免不合理的設計，應對不同類型的鋼筋混凝土結構體系的建筑物總高度進行不同的限制，這是設計選擇結構的一個重要前提。在選擇多層磚混結構體系時，應優先選用橫墻承重或縱橫墻共同承重的方案。二是采用輕質材料，減少結構自重。在同等條件下，建筑物的重量越大，受到振動力也越大，因此減小結構自重不僅可以節省材料，而且有利于減少振動影響。三是采取構造措施，在構造上多采用抗震縫、圈梁和構造柱等構造措施，提高結構整體性。減少振動作用因結構局部應力過大產生破壞。四是采用合理的基礎形式。對地基基礎的振動影響，為避免因地基液化出現的基礎嚴重不均勻沉降現象，而導致上部結構破壞，應減少柱下條形基礎、筏形基礎、箱形基礎等淺基礎的使用。有條件宜采用樁基礎甚至是端承樁基礎作為基礎結構形式。此外還需要保證施工質量，對房屋振動受損進行評估檢測。及時對損傷進行加固修繕。

參 考 文 獻

[1]林中龍.《非地震振動下房屋結構檢測技術探討》.廣東土木與

建.2006（11）：57～60

[2]李國豪.工程結構抗震動力學[M].上海：上海科技出版社，1989