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路政基層業(yè)務(wù)用房等房屋建設(shè)與應(yīng)對(duì)非地震振動(dòng)的一些看法

2013-04-29 00:00:00陳仁俊
企業(yè)導(dǎo)報(bào) 2013年8期

【摘 要】本文介紹交通振動(dòng)等非地震振動(dòng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的危害,表現(xiàn)特征,探討防治振動(dòng)的思路方法。

【關(guān)鍵詞】非地震振動(dòng);房屋結(jié)構(gòu);危害;特征;措施

交通系統(tǒng)的公路路政部門作為公路一線的執(zhí)法隊(duì)伍,其職能發(fā)揮對(duì)公路維護(hù)意義重大。路政基層業(yè)務(wù)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(dòng)等非地震振動(dòng)的不利影響。

一、 振動(dòng)傳播方式和產(chǎn)生破壞的規(guī)律

要減少車輛交通引發(fā)的振動(dòng)波危害就要先理解振動(dòng)的傳播方式。考慮到振動(dòng)和地震作用在實(shí)質(zhì)上的相似性可借鑒結(jié)構(gòu)抗震方法進(jìn)行振動(dòng)分析。我們知道振動(dòng)的傳播由徑向、切向和垂直等3個(gè)方向分量組成,根據(jù)實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn),振動(dòng)波在多層建筑中自下而上傳播時(shí),切向和垂直振動(dòng)分量在第2層起就出現(xiàn)較顯著的衰減現(xiàn)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(xù)時(shí)間長、主頻與建筑主頻相近的特點(diǎn)使其在結(jié)構(gòu)破壞中起主導(dǎo)作用,因此通常上部樓層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)破壞一般先于下部樓層出現(xiàn)。對(duì)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(shù)增加,其振幅會(huì)逐漸增加。由于建筑結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載,在豎向比水平具有更強(qiáng)的抗振能力, 加之水平振動(dòng)對(duì)建筑物有著較大響應(yīng),因此通常把水平向的最大速度值、最大加速度值作為評(píng)價(jià)非地震振動(dòng)強(qiáng)度的物理標(biāo)準(zhǔn)。而通常振幅增加即意味著速度增加,因?yàn)閺椥阅P椭薪撬俣炔蛔儠r(shí),線速度和幅度隨半徑增加而變大。所以房屋結(jié)構(gòu)破壞首先來自建筑物頂層。

二、振動(dòng)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(xiàn)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(yīng)振動(dòng)的加速度和振速,要大于水平方向的,所以振動(dòng)引發(fā)的屋面板向上最大拉應(yīng)力大于其自身重力和材料的抗拉應(yīng)力時(shí),就可能產(chǎn)生水平張拉裂縫和斜向裂縫。此種裂縫主要發(fā)生在樓面板與墻壁連接處,或門窗過梁位置,并在等結(jié)構(gòu)強(qiáng)度薄弱處有擴(kuò)大趨勢(shì)。(2)頂層抹灰、吊燈等非結(jié)構(gòu)裝飾物松脫、開裂。這是因?yàn)轫攲游菝姘逑蛳碌淖畲蠹铀俣纫惨鸬难b飾物的慣性力導(dǎo)致的。(3)框架結(jié)構(gòu)的柱梁節(jié)點(diǎn)交匯處則易產(chǎn)生斜向裂縫,磚混結(jié)構(gòu)底層窗間外墻處較易產(chǎn)生45°交叉斜裂縫。這是因?yàn)樗秸駝?dòng)引底部最大剪力;以及因豎向振動(dòng)引起的房屋底部大豎向拉壓力,結(jié)構(gòu)內(nèi)部在拉壓力和剪切力共同作用下,會(huì)在構(gòu)件剛度最強(qiáng)處首先破壞,如窗間、墻梁柱節(jié)點(diǎn)處等。因?yàn)閯偠却蟮臉?gòu)件,構(gòu)件間的相互位移就越小,也就更不利于能量的散耗,對(duì)振動(dòng)作用就更加敏感。

三、振動(dòng)危害的防治措施

(1)在規(guī)劃選址上,盡量遠(yuǎn)離震源。振動(dòng)在地基中傳播時(shí),一般隨距離增大發(fā)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(yuǎn)離震源。(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上:一是采用合理的上部結(jié)構(gòu)形式,目前國內(nèi)建筑物常用結(jié)構(gòu)形式有磚混結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。鋼筋混凝土本身具有柔性,因而這種結(jié)構(gòu)的建筑物變形能力好,承載能力高,一般的抗震能力較強(qiáng)。從抗震角度來說,結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移程度是選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)要考慮的重要因素,這點(diǎn)在高層建筑中尤為重要。建筑物沿著高度增加,結(jié)構(gòu)在振動(dòng)作用以及其他水平荷載作用下產(chǎn)生的水平位迅速擴(kuò)大,要求結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度必須隨之增大。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系,由于構(gòu)件及其組成方式的不同,以及受力特點(diǎn)不同,產(chǎn)生出不同類型。其抗側(cè)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(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度要求,避免不合理的設(shè)計(jì),應(yīng)對(duì)不同類型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的建筑物總高度進(jìn)行不同的限制,這是設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要前提。在選擇多層磚混結(jié)構(gòu)體系時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重或縱橫墻共同承重的方案。二是采用輕質(zhì)材料,減少結(jié)構(gòu)自重。在同等條件下,建筑物的重量越大,受到振動(dòng)力也越大,因此減小結(jié)構(gòu)自重不僅可以節(jié)省材料,而且有利于減少振動(dòng)影響。三是采取構(gòu)造措施,在構(gòu)造上多采用抗震縫、圈梁和構(gòu)造柱等構(gòu)造措施,提高結(jié)構(gòu)整體性。減少振動(dòng)作用因結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力過大產(chǎn)生破壞。四是采用合理的基礎(chǔ)形式。對(duì)地基基礎(chǔ)的振動(dòng)影響,為避免因地基液化出現(xiàn)的基礎(chǔ)嚴(yán)重不均勻沉降現(xiàn)象,而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)破壞,應(yīng)減少柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等淺基礎(chǔ)的使用。有條件宜采用樁基礎(chǔ)甚至是端承樁基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。此外還需要保證施工質(zhì)量,對(duì)房屋振動(dòng)受損進(jìn)行評(píng)估檢測(cè)。及時(shí)對(duì)損傷進(jìn)行加固修繕。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]林中龍.《非地震振動(dòng)下房屋結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)探討》.廣東土木與

建.2006(11):57~60

[2]李國豪.工程結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力學(xué)[M].上海:上海科技出版社,1989

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