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

【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