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【摘 要】随着社会的不断进步,我们生活的周围围绕着各种各样的建筑物及构筑物,如低、中、高住宅小区、商业网点、污水处理厂等等。这些建筑物及构筑物从最初的一个设想,经过设计人员的规划设计,经过施工单位的努力最终化为了一座座实体建筑。这些建筑必须满足坚固性的设计要求,为了做到这一点,我们必须了解什么是建筑物的坚固性设计,又如何做到满足建筑物的坚固性设计。
【关键词】建筑物;坚固性;设计
【中图分类号】TU312 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544(2017)20-0016-02
坚固性是各种体系的性状、能使各种体系渡过不可预见的或不寻常的情况[1]。
建筑物或构筑物的设计,无论是自然的还是人工的,在理想的使用寿命内必须或者能够预料到所存在的各种情况。然而,设计可能会受到预料情况之外的情况的影响而变得不堪一击。
1.坚固性要素
1.1 强度
提供超出理论所需的最小强度值常常是强化坚固性的唯一适用和最经济的策略。无论在哪个部位使用脆性材料,或者是出现不可避免的情况,通常都是通过提供额外的强度从而防止组件出现超载。
1.2 结构的完整性和一致性
许多结构物,特别是古老的工程,修建方法仅仅是将各组件层层堆放,重力荷载通过支撑接触而传递。忽略了水平力,或者水平力被假定为足够小,小到不足以克服界面上的摩擦的粘着力。这已经被证明是是风险的主要来源,由于地震摇晃或长期运动所致,许多突发性的倒塌都是由于组件离开其支撑所导致的。造成这一结构的重要原因是结构缺乏完整性,亦是缺乏坚固性。如果结构物不缚在一起,就存在产生相对移动进而分崩离析的风险。
在不同的情况下,结构完整性及一致性问题也可以认为:单个构件自身不可能全被破坏,但大量组件共同起作用就能提供足够的抵抗力。
1.3 第二道防线
建筑的第二道防线就是结构物以不同的方式支撑负荷。比如建筑物框架的设计就可以用这种方式设计,一个柱子的损失并不会导致大面积的倒塌,整个结构体系会提供支撑用以承受建筑的负荷,使得建筑物不会产生大面积的崩塌,甚至有可能不用大力维修,建筑物然可以正常使用。
1.4 多荷载路径
建筑物设计之始,一般设计几条不同的荷载路径,如果一条或者多条路径失效,其余的路径可能会继续承载,但要满足:
a、建筑剩余的结构构件必须具备足够的强度,在破坏事件发生后,共同承受相应的荷载。
b、 在破坏事件发生过程中,已经承受了荷载的构件必须能变形且不失去其抗力,其他的路径上的构件可以及时分担荷载。
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c、剩余荷载路径必须包括从破坏构件向替代荷载路径传递荷载的辅助结构构件。
d、建筑剩余的部分必须替代破坏构件的所有结构功能,亦保持整体稳定性。
除了以上的主要要素,材料的延性与脆性破坏,材料性状,局部削弱,连接薄弱,疲劳等也是建筑物坚固性要素。
2.坚固性的维护
较老的结构物通常都经历了改建、改造、重塑、重新装修等历史,使得建筑物处于一种与原状非常不同的状态,可能不在符合构件设计和施工依据的假设、假定和方案。改建通常属于小型性质,是在不同时期,针对多种原因由不同的人进行的。但是,它们的总和可能非常大,且通常都是负面的,减小了结构物的坚固性。后人如果想运用某些结构构件及其抗力,就要在还未发现破坏迹象的时候,验证这些构件是否能真正承担重任,或者验证原始设计所包含的安全系数是否已被消耗掉。
所以,我们不能假定这些建筑物的坚固性依然存在,但如果我们对其有所期待,我们必须对这些建筑物进行重新评估或予以重建 。
3.坚固性的应用
3.1 高强混凝土的应用
与传统的混凝土相比,高强混凝土是一种宽容性相当小的材料,它具有较大的脆性,更容易出现突然地几乎是爆炸性的破坏。在地震情况、破坏情况、存在认为错误的情况下,必须解决建筑物的坚固性问题,为其提供补充强度,提供某些延性(减小有效的脆性),并提供第二道防线。
3.2 钢结构中的应用
钢结构中坚固性的缺失一直是大量事故的源头,并且还继续存在着。由于钢结构装配式的特点,连接件的连接成了关键要素,钢结构的坚固性的考虑必须着眼于此。
钢结构通常具有延性,用于抗拉,抗弯甚至压缩。然而,连接区的连接件并不具备延性。特别是在焊接连接件的情况下,结构的各模型之间可能存在显著差异。解决这一问题办法:
a、使得焊接处特别是现场焊接处不在关键部位。
b、使用易于施焊的焊接方法。
c、尽量避免需要非常精确和需要准备情况下的焊接点。
d、在焊接点附近提供可变形性,尽量保护焊接点免受荷载的影响。
e、在焊接困难或控制困难的地方,尽量使用螺栓连接。如必须使用焊接连接,应从始至终进行认真检查。
4.结论
处理坚固性问题有众多方法,在许多情况下都有多个方案可以选择。我们要结合建筑物的实际情况,综合考虑各方面的情况后,选择合适的处理建筑物的坚固性的方法。
参考文献
[1]张德祥译.构筑物的坚固性设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2014.
论文作者:冯芳芳1,李锋2
论文发表刊物:《建筑知识》2017年20期
论文发表时间:2017/12/21
标签:坚固论文; 建筑物论文; 荷载论文; 结构论文; 构件论文; 构筑物论文; 延性论文; 《建筑知识》2017年20期论文;