摘要:在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)速度加快,農(nóng)村居民房屋結(jié)構(gòu)也從原來(lái)的單層毛坯、土木結(jié)構(gòu)過(guò)渡到砌體結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)。房屋自重和體量的增加也意味著房屋的抗震要求也應(yīng)當(dāng)提升。但是,因?yàn)闆]有技術(shù)指導(dǎo),大多數(shù)農(nóng)村建筑都是在為進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)、施工的情況下建起來(lái),存在較多的安全隱患。房屋抗震能力較低,一旦發(fā)生地震,風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大。對(duì)此,如何保障農(nóng)村房屋抗震性能的提升,保障居民人身和財(cái)產(chǎn)安全,還需做好房屋抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本文基于建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則探究農(nóng)村建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的路徑以及實(shí)施步驟,提出幾點(diǎn)建議,以供參考。
關(guān)鍵詞:抗震結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);路徑選擇;實(shí)施步驟
我國(guó)農(nóng)村房屋建設(shè)是房屋主人自己出錢,在自有土地產(chǎn)權(quán)的范圍來(lái)建設(shè),通常沒有統(tǒng)一、正規(guī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),多是按照自己的需求,根據(jù)自己定的尺寸、層高和功能等要求建造。大多農(nóng)村房屋追求寬敞、明亮,外表裝飾較多,但是在抗震結(jié)構(gòu)上則花費(fèi)較少,不愿花錢,甚至有的不考慮房屋的抗震問(wèn)題。而且地基選擇也不合理,處理簡(jiǎn)單。可以說(shuō),農(nóng)村地區(qū)是防震減災(zāi)的薄弱部分,在近幾年雖國(guó)家有在農(nóng)村地區(qū)推行地震安全工程。然而,對(duì)于并沒有發(fā)生地震或者說(shuō)沒有受到過(guò)地震影響的農(nóng)村地區(qū),地震安全工程的推行效果并不好,防震問(wèn)題也沒有得到改善。因此,加強(qiáng)農(nóng)村房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保障人們?nèi)松、?cái)產(chǎn)安全的一個(gè)重要保障,做好相關(guān)工作勢(shì)在必行。
1農(nóng)村抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性。結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性主要是指建筑的結(jié)構(gòu)在抗震的作用下有明確、直接的傳力途徑,建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、位內(nèi)力以及限制薄弱部位等出現(xiàn)都容易把握,對(duì)于抗震性能的估計(jì)也較為可靠[1]。
1.2結(jié)構(gòu)規(guī)則性、均勻性。順著建筑的豎向:建筑結(jié)構(gòu)和造型的布置較為均勻,以免承載能力和剛度圖片,這樣就可以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一個(gè)樓層或者幾個(gè)樓層產(chǎn)生敏感薄弱部位。這些敏感薄弱部位會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中或者是變形,這樣就容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過(guò)早倒塌.建筑平面規(guī)則:建筑平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)布置均勻就會(huì)使得建筑物分布質(zhì)量所產(chǎn)生的地震慣性的力能通過(guò)較短、直接的途徑傳遞,并且使得建筑質(zhì)量分布同結(jié)構(gòu)剛度協(xié)調(diào),以限制質(zhì)量同行剛度之間的偏心[2]。建筑平面比較規(guī)則,結(jié)構(gòu)布置比較均勻?qū)τ诜乐贡∪醴肿咏Y(jié)構(gòu)過(guò)早的被破壞以及倒塌有作用,而且還能使地震的作用分布在各子結(jié)構(gòu)間重分布,使得結(jié)構(gòu)的自由度數(shù)量增加,讓整個(gè)結(jié)構(gòu)的耗散地震能量得到發(fā)揮。
1.3結(jié)構(gòu)剛度和抗震性。我們知道,水平地震作用是雙向的,所以,對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)布置來(lái)說(shuō)一定要讓其結(jié)構(gòu)可承受任何一個(gè)方向所產(chǎn)生的地震作用。一般可以通過(guò)讓結(jié)構(gòu)沿平面主軸方向設(shè)計(jì)一定的抗震性和剛度?梢哉f(shuō),建筑結(jié)構(gòu)的抗震性就是結(jié)構(gòu)承載力以及延性的綜合反映。在選擇剛度的時(shí)候,雖然要考慮場(chǎng)地的特征,但是也要對(duì)結(jié)構(gòu)控制變形是否增大加以考慮,避免過(guò)大的變形導(dǎo)致P-△效應(yīng)過(guò)大而結(jié)構(gòu)遭到破壞,使得地震作用的效應(yīng)增加而加大風(fēng)險(xiǎn)[3]。結(jié)構(gòu)除了要滿足水平方向的抗震、剛度外,還要具備一定的抗扭剛度以及抵抗扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的能力。一般在計(jì)算中不會(huì)把地震地面運(yùn)動(dòng)扭轉(zhuǎn)分量考慮在內(nèi)。但是在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中會(huì)把結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)力以及抵抗扭轉(zhuǎn)震動(dòng)力加以重視。
1.4結(jié)構(gòu)整體性。建筑中的樓蓋對(duì)于整個(gè)建筑來(lái)說(shuō)也是十分重要的。建筑的樓蓋就好比是水平的隔板,不僅聚集、傳遞著慣性力,而且還要使子結(jié)構(gòu)也可以承載一定的地震作用。特別是豎向的抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)要是布置的不均勻或者各個(gè)抗側(cè)子結(jié)構(gòu)的水平變形特征不一時(shí),整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)就需要依賴樓蓋來(lái)使各個(gè)抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu)協(xié)同工作[4]。樓蓋體系最為重要的一個(gè)作用就是可以提供足夠的平面內(nèi)的抗力和剛度,同豎向子結(jié)構(gòu)可有效的連接。如果結(jié)構(gòu)空曠,平面狹長(zhǎng)或者是凹凸不規(guī)則的時(shí),樓蓋開大洞口的時(shí)候就更要加強(qiáng)注意了。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不能誤認(rèn)為,在多遇地震作用計(jì)算把樓板平面彈性變形影響考慮以后就能消弱樓蓋體系,這是不能忽視的。因此,建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的整體性尤其是高層建筑以及基礎(chǔ)同上部結(jié)構(gòu)的有效、可靠連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保障。
2農(nóng)村抗震建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的路徑選擇
農(nóng)村民居抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的路徑應(yīng)當(dāng)從場(chǎng)地選擇、結(jié)構(gòu)選型、材料選擇以及結(jié)構(gòu)整體性和控制變形等嚴(yán)格把控。
2.1場(chǎng)地的選擇。對(duì)于不同場(chǎng)地的建筑震害不同在建筑選址,應(yīng)選擇利于抗震的地段,避開危險(xiǎn)地段。抗震危險(xiǎn)地段一般是指容易或者可能發(fā)生崩塌、地陷、滑坡等震中烈度為八度及以上的發(fā)生地震時(shí)可能出現(xiàn)地表錯(cuò)誤的地方[5]。有利的抗震地帶一般就是選擇開闊平坦而且堅(jiān)硬密實(shí)的硬土場(chǎng)地。像軟弱土、河道、半挖地基等地段都是對(duì)建筑抗震不利的地段。對(duì)于建筑地基的設(shè)計(jì),在抗震規(guī)范中有這樣的規(guī)定:第一,建筑地基基礎(chǔ)應(yīng)該避開危險(xiǎn)地帶;第二,對(duì)于同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)禁止設(shè)置性質(zhì)不同的地基。如果沒辦法避開,就應(yīng)把土層差異運(yùn)動(dòng)影響考慮在內(nèi),還應(yīng)該使建筑物基礎(chǔ)通過(guò)局部深基礎(chǔ)落在同一個(gè)上層;第三,同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元不可以局部使用天然地基為樁基,可設(shè)置沉降縫成2個(gè)單元;第四,如果建筑地基多為液化土或者是地基存在嚴(yán)重不均勻的情況,要考慮到地震發(fā)生時(shí)地基不均勻沉降等問(wèn)題,因此要加強(qiáng)基礎(chǔ)整體性和剛性。
2.2建筑結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)材料。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候,要依據(jù)其高度、場(chǎng)地、材料、以及設(shè)防烈度等內(nèi)容考慮,經(jīng)由實(shí)際技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)條件加以確定。對(duì)于結(jié)構(gòu)材料的選擇,如果僅僅是從抗震角度來(lái)考慮,那么建筑結(jié)構(gòu)形式要具備下面幾個(gè)條件:建筑結(jié)構(gòu)要具備高延性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度同重力比值較大,正交各向同性、結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接整體性以及延性好,材料強(qiáng)度能得到充分的發(fā)揮。在實(shí)際進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)選型時(shí),根據(jù)抗震性能的好壞排序:鋼結(jié)構(gòu)—型鋼混凝土—混凝土、剛混合—預(yù)應(yīng)力—裝配式鋼筋混凝土—配筋砌體—砌體結(jié)構(gòu)。具體來(lái)說(shuō),鋼結(jié)構(gòu)是最符合抗震材料要求的,從目前地震實(shí)例來(lái)看,這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較好,但是缺點(diǎn)是造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用高;現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體性好,而且造價(jià)低,抗側(cè)移剛度較大,經(jīng)過(guò)好的設(shè)計(jì)可以確保而結(jié)構(gòu)有好的延性。但是這種材料如果遇到地震時(shí)間較長(zhǎng),周期往復(fù)水平荷載時(shí),構(gòu)件的剛度就會(huì)因?yàn)榱芽p開展遞減;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在高烈度地區(qū)要采取措施提高延性才能采用此種方式;裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)在于整個(gè)結(jié)構(gòu)沒有連續(xù)性、整體性?蚣芄(jié)點(diǎn)等預(yù)制構(gòu)件連接和接頭強(qiáng)度要低于構(gòu)件本身,因此,容易形成薄弱環(huán)節(jié)。同時(shí),預(yù)制構(gòu)件在裝配的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生次應(yīng)力,因而不適合在高烈度地區(qū)使用。但如果可以采用整體裝配式結(jié)構(gòu)那么就可以改善這種情況。在實(shí)際設(shè)計(jì)之前,一定要對(duì)場(chǎng)地以及地基的卓越周期進(jìn)行了解,結(jié)構(gòu)的剛度要調(diào)整好,能夠避開共振周期是最好的。選擇結(jié)構(gòu)體系的時(shí)候則要合理選擇基礎(chǔ)形式。對(duì)于軟弱地基一定要選樁基或者箱型基礎(chǔ),高低起伏不均勻的巖層選擇樁基。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置的時(shí)候要基于以下幾個(gè)原則:第一,平面的布置要對(duì)稱;第二,豎向的布置要均勻,盡可能保證豎向強(qiáng)度和剛度變化均勻,使得房屋的中心得以降低。
2.3加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性與控制結(jié)構(gòu)變形。如果發(fā)生地震,在地震影響下,結(jié)構(gòu)整體性是保證各部件在這種情況下協(xié)調(diào)工作的重要條件。若缺乏整體性,整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)就將會(huì)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)構(gòu)架倒塌[6]。結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接一般要符合這些要求:保證節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度、延性,要強(qiáng)于構(gòu)件;預(yù)埋件的錨固破壞不能先于連接件;而裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接要保證結(jié)構(gòu)的整體性。對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震要求,砌體結(jié)構(gòu)要根據(jù)規(guī)定采用配筋砌體;混凝土結(jié)構(gòu)要合理選擇尺寸、配置縱向受力鋼筋,避免剪切破壞先于強(qiáng)剪弱彎;鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件要避免局部或整體失穩(wěn)。
3實(shí)施步驟
(1)在農(nóng)村地區(qū)推廣建筑民居建設(shè)圖集。對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件不同的不同地區(qū)進(jìn)行結(jié)構(gòu)類型的選擇,需要以當(dāng)?shù)厝藗兘?jīng)濟(jì)情況來(lái)定,給予當(dāng)?shù)鼐用窠?jīng)濟(jì)上可以接受的抗震技術(shù)指導(dǎo)建議。對(duì)編制地區(qū)性房屋建筑的抗震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及構(gòu)造圖集應(yīng)以直觀、易懂的方式來(lái)指導(dǎo)。在實(shí)際的推廣的時(shí)候還應(yīng)該做好圖集的分類,不僅要考慮到是否可以就地取材、房屋主人的經(jīng)濟(jì)能力,當(dāng)?shù)氐牡匦魏蜌夂虻,還要考慮到當(dāng)?shù)氐奈幕尘、人們的生活?xí)慣、人口的結(jié)構(gòu)等等,然后實(shí)現(xiàn)圖集和農(nóng)戶的互動(dòng)關(guān)系。在確定家庭的需求以及結(jié)構(gòu)選擇元素以后,在統(tǒng)一框架下,實(shí)現(xiàn)自主性需求,然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)圖集推廣
(2建造全過(guò)程嚴(yán)格把關(guān)。選址這關(guān)是要嚴(yán)格把控的。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃選址,分棟分戶自檢,嚴(yán)格根據(jù)建筑程序進(jìn)行審批,選址的時(shí)候要避免選擇泥石流、風(fēng)景區(qū)、地下采空區(qū)、風(fēng)口、山洪以及高壓輸電線路等這種危險(xiǎn)地段。同時(shí)還要滿足基本的水源和交通等便于群眾生產(chǎn)和生活條件。施工時(shí)也要做好嚴(yán)控,施工企業(yè)以及工匠應(yīng)當(dāng)選擇有資質(zhì)的,杜絕使用無(wú)證施工單位和工匠,做好施工安全的管理。嚴(yán)格把控工程的質(zhì)量,聘請(qǐng)專業(yè)人員來(lái)對(duì)房屋進(jìn)行監(jiān)督;蛘呖梢酝ㄟ^(guò)組成由組織技術(shù)人員和村干部的監(jiān)督小組對(duì)建設(shè)的房屋進(jìn)行監(jiān)理。做好材料選擇的監(jiān)督,建造房屋選擇的建筑材料要符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于無(wú)法滿足條件的材料禁止施工現(xiàn)場(chǎng)使用的。
(3)加強(qiáng)農(nóng)村居民的宣傳引導(dǎo)。從實(shí)際來(lái)看,農(nóng)村地區(qū)防震知識(shí)缺乏,對(duì)建筑質(zhì)量認(rèn)識(shí)更是不足。因此,通過(guò)靈活科學(xué)、有效的宣傳,或者借助媒體來(lái)進(jìn)行宣傳,把農(nóng)村房屋建筑抗震知識(shí)傳播給農(nóng)村居民,把農(nóng)民安全民居的建設(shè)變?yōu)楸Wo(hù)人身、財(cái)產(chǎn)安全的行動(dòng),提升農(nóng)村居民的抗震防災(zāi)意識(shí)。另外,可以通過(guò)地震安全示范工程的建立,依托舊村改造等建設(shè)項(xiàng)目,對(duì)房屋選擇抗震設(shè)防要求、施工管理等提供技術(shù)指導(dǎo),使得抗震技術(shù)的成果能夠在農(nóng)村得到推廣,發(fā)揮其示范作用。
(4)做好監(jiān)督管理工作,保證農(nóng)村房屋抗震性能的提升。將抗震設(shè)防納入到工程審查直至驗(yàn)收等環(huán)節(jié)是必要的,因此要做好監(jiān)督管理工作,確保農(nóng)村房屋建筑抗震設(shè)防的質(zhì)量能夠有所保證。不僅要給予房屋建造監(jiān)管和技術(shù)指導(dǎo),還要針對(duì)地震發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)比較大的農(nóng)村地區(qū)推廣采取構(gòu)造柱、配筋砂漿帶、加設(shè)剪刀撐等抗震加固措施的宣傳。
4結(jié)論
社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷發(fā)展,鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)也越來(lái)越快,農(nóng)村民居結(jié)構(gòu)也從單層土坯或土木結(jié)構(gòu)改為砌體結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu);而且,房屋的體量和自重也在增加,這就意味著房屋要有更高的抗震要求,然而因?yàn)槿狈]有專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo),大多數(shù)農(nóng)村建筑基本都沒有規(guī)范設(shè)計(jì)下建成,留下諸多安全隱患。因此,提升農(nóng)村房屋建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保障人們?nèi)松、?cái)產(chǎn)安全的一個(gè)重要保障。本文通過(guò)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則的闡述對(duì)農(nóng)村民居抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的路徑和實(shí)施提供了建議,認(rèn)為應(yīng)當(dāng)做好選址、監(jiān)管、抗震知識(shí)宣傳等工作,提升農(nóng)村民居抗震性。
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