建筑地震安全风险识别及减震设计初探论文_孙鸿梅

建筑地震安全风险识别及减震设计初探论文_孙鸿梅

寿光市房产服务中心 山东潍坊 262700

摘要:地震是一种自然灾害,到目前为止,人类依然无法准确预报地震。城市人口数量很多,一旦发生地震后果非常严重,需要有效预防才可以。对于建筑物而言,要进行抗震设计,能够减少破坏。对这方面进行深入研究,制定出完善策略,促进城市可持续发展

关键词:建筑地震;安全风险;减震设计

1建筑地震安全风险识别

1.1基本特点

普遍性。根据科学统计显示。每年大概发生地震高达1500万次,我国也经常会发生地震,涵盖范围非常广。可变性。地震风险并不是一成不变的,风险出现要具备风险源、风险受体、和风险传递或者转移的载体三个条件,受到自然环境或者人为因素的影响。不同风险的破坏程度、性质都是会发生变化的,存在很大的不确定性。难以防御性。与海啸、台风、干旱等自然灾害相比。预测地震的难度要更大,而且需要投入大量人力物力财力,会消耗较多资源。先要了解地震风险的特点,以此为基础进行设计,会更加具有针对性,确保达到良好效果。

1.2风险类别

根据风险源划分地震风险,可以分为构造地震风险、塌陷地震风险、水库地震风险以及由地震风险及其次生灾害引起的自然环境风险和社会环境风险等。以风险体划分地震风险,分为人身风险、社会风险、环境风险、财产风险等。以风险管理划分地震风险,分为可管风险和不可管风险、可保风险和不可保风险、可转移风险和不可转移风险、科技风险、工程风险、保险风险。由此可见,风险类型是多种多样的,防御起来难度比较大,需要综合考虑各方面影响因素才可以。虽然地震风险是不可避免的,但是可以有效应对,将产生破坏减少到最小。

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2减震设计

2.1隔震减震

隔震减震技术就是用隔震装置来隔离地震带给结构的冲击作用,隔震减震技术必须具备承载能力、隔震、复位功能和阻尼耗能这四大特性,才可保证建筑结构达到减震效果,也即是在建筑结构层间或者底部加上隔震支座以“软化”整体结构体系的抗震思路。所以,可根据隔震支座的设置位置不同,将其分为层间隔震和基础隔震,其中后者的应用最为广泛,大多采用橡胶垫或者滑移层等隔震方式进行处理,但受限于房屋的体型、层数和高度等。而层间隔震是后期发展的一种隔震形式,弥补了基础隔震的缺点,多用于加固已有建筑物,但是推广上较为受限。具体的工程实例如在1994年修建的美国加州奥克兰市政府大厦,是当时美国西部最高的历史性建筑,地上18层,房屋总高度99m,结构类别为钢结构框架,隔震层位置设置在基础面上,采取110个叠层橡胶隔震支座。此外,1994年1月17日,美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震,该次地震震级达6.7,死亡人数达56人,伤亡人数达7300人,造成很严重的影响。震中附近有两座医院-南加州大学医院和橄榄景医院,其中,前者采用了橡胶支座隔震,在地震中,结构基础的加速度达0.49g,经过隔震系统的折减,顶层加速度只有0.21g,大大地较少了地震的效应;后者为抗震结构,基础加速度达0.82g,但到结构顶层,加速度可放大到2.31g,造成严重的震害。由此两结构对比可知,同一震级下,橡胶支座隔震系统具备极大的优越性,可大大折减地震的效应。

2.2消能减震

消能减震的原理是通过在房屋结构的某些部位设置的消能(阻尼)装置(或元件),通过消能(阻尼)装置产生的弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量,以减少主体结构的地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌。常见的消能装置有:(1)消能阻尼器,当建筑物发生相对相对位移时,装置会产生较大阻尼,从而发挥消能作用;(2)消能支撑,是预先安装在结构局部的一些支撑结构,在结构发生形变或位移时,先于结构主体发生屈服或产生摩擦阻尼,以达到保护主体结构的目的。消能措施的优点是构造简单,性能稳定,价格低廉,易于推广应用,不但可以用于新建筑物的抗震防护,还能用于已有建筑物提高其抗震能力。但其应用也有一定的局限性,对于脆性变形较小的结构,由于其破坏前的变形相对较小,而消能结构的阻尼是与位移或速度相关的,结果导致其消能减震作用得不到充分发挥。在实际应用过程中,消能构建的屈服强度的设计也是难点,虽然屈服极限可调,但一旦确定就不能更改。如果选择的太高,在中小地震中将起不到阻尼耗能的作用;如果选的过低在大地震作用下变形将明显增大,耗能能力相应减弱。对于螺栓组成的阻尼器,如何使紧固力在使用期内保持不变也是比较困难的。今后应用过程中需要突破的难点使如何使消能构件适应不同地震强度的消能要求。

3减震设计措施

①严格设计建筑物走向。地震主要是因为地壳运动产生的,因此地质结构有着重要的意义。在地震之后,房屋产生的震动方向就是震向,和房屋例塌有着重要的关联。在对玉树地震进行分析时可以发现,如果建筑是垂直于震向的,那么就不太容易倒塌,较高建筑倒塌率出现在平行于震向的建筑物中。相关研究表明,在地震产生时,平行于震向的建筑容易出现倒塌,主要是因为它能够随着地震波运动,产生很大的幅度。因此,在选择建筑物地址之前,必须要考察好所在地的地质条件,并且分析震向,减少建筑物和震向出现平行的情况,保持二者的垂直。②无粘结支撑体系。在内核钢支撑和钢管中间,以及外包钢筋中间,利用一些无粘结漆,可以形成滑移界面,或者是在外包钢管和内核钢支撑处,利用无粘结支撑系统,在建筑物结构中,该减震方式是最为有效的。在支撑中段设计外包层,从而保证内核钢支撑,可以在支撑两端能够正好露出,从而采取螺栓,对框架结构进行连接,这个方式可以聚集压力和拉力,都在内核钢支撑处。另外,保持内核钢和外包层的滑动,并且为了减少结构的变形,防止在压力下,内核钢支撑产生结构的屈曲,或者出现局部屈曲,就需要认真设计在滑移界面的规格,选择合适的施工设计。在这种情况下,产生地震时,就能够使内外钢产生一种配合效果,从而促进地震能量的消耗。这种方法也存在很大的缺陷,就是要求很精准的计算和设计。

4结束语

综上所述,城乡建筑地震风险管理及防震减灾设计具有重要意义,可以进一步改善效果。根据不同建筑特点设计出相应的方案,减少地震造成的破坏,保证城乡安全稳定地发展。

参考文献:

[1]缪志伟,宋前恩,李爱群.减震设计与抗震设计RC框架结构抗地震倒塌能力对比[J].工程力学,2016,3308:24-31.

[2]黄小宁,杜永峰,李慧.平面不规则RC框剪结构基于性能的减震设计方法[J].工程力学,2017,3403:68-75.

[3]赵斌华.消能减震结构的设计方法研究[D].西安建筑科技大学,2014.

论文作者:孙鸿梅

论文发表刊物:《防护工程》2019年12期

论文发表时间:2019/9/5

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