地震的总结和建议范文
时间:2024-02-05 17:51:17
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篇1
关键词:抗震设计;建筑;措施
1.建筑结构中抗震设计的意义
建筑的抗震设计在避免地震灾害的所有措施中具有重要意义。在近年的地震灾害报道中,我们根据新闻数据可以真的了解到,按照国家标准的规范设计的工业建筑和民用建筑,虽然在地震中收到了不同程度的损害,但是终究没有倒塌并且在一定程度上保证了人民的生命安全。因此建筑中的抗震设计在震灾中保护人民人生安全和减少灾难中的经济损失都起到很大的作用。因此在未来的建筑领域的发展中,强调和注重抗震设计的理念极具意义。
2.抗震设计的建筑规划
2.1地域的选择。地震区域内的建筑物会被严重破坏,建筑设计者们就要先从建筑的场地下手,地质条件是决定建筑物在灾害中受损程度的第一个因素。首先应该选择相对开阔并且地质硬度对建筑有一定支撑力的地域,减少在地震期间地基的深陷造成的不同程度的房屋倒塌。其次应避免地质松软的河岸、山坡地段,如在地震期间该地段在地震的影响下房屋倒塌的几率极高。2.2地基设计。房屋建设初期是,如果可以全部建立在天然的地基上或者是桩基上,那就最稳妥的办法,尽量避免天然地基与桩基混搭使用的状况,这样直接影响到房屋建筑的整体刚性,也会降低房屋的整体抗震性。房屋建筑的地基深浅度也需注意。房屋建筑的基础埋置过钱,那就会降低基础部分的嵌固作用,地震灾害来临的时候,房屋建筑会将强烈的振幅,加大了地震灾害的发生率。设计者在房屋建筑的基础深度设计部分,应当将埋置深度尽量加大,确保上层建筑的抗震性能。2.3屋顶与墙体的抗震设计。在地震灾害中,房屋建筑质量越重的受到的灾害程度越重,建筑物的质量与其地震受损度是成正比的。如果建筑物的质量较轻,在地震灾害中反而受损度很小,所以受损程度跟房屋建筑的结构设计密不可分。建筑设计者在对房屋结构设计的时候,在房屋建筑墙壁材料的选材上,应围绕着材质轻便的材质多加考虑,并且在屋顶的设计中也不要添加过多的装饰和附加建筑,避免增加房屋的高度与重量,影响到建筑物对地震灾害的抗震性。
3.建筑结构抗震设计的改进策略
3.1砌体结构建筑设计改进策略。由于砌体结构建筑的弱点就在于它的材料与堆砌方式,导致地震来临的时候在剪切和连接等问题上引发房屋不同程度的受损或倒塌。房屋的转角处在地震中,所吸收的震力最多最强,因为其刚度之大,又衔接两个水平的墙体,同时受到两个墙体水平方向传来的震力,所以转角处的墙体最先被破坏,改进的建议:建筑施工时应重视构造柱和墙体的施工先后,并且在转角处的墙体之间加入钢筋和构造柱,加强转角处纵横墙之间的连接,从而达到提高抗震的目的。3.2框架结构建筑设计改进策略。建筑结构抗震设计中不建议采用单跨框架结构,在《抗震规范》第6.1.5条规定,“高层建筑不用采用单跨框架结构,多层建筑不宜采用单跨框架结构”。显而易见,单跨框架的混凝土结构抗震能力低弱,在08年汶川地震灾害经验表明,采用单跨框架架构建筑的学校等其他建筑,在地震灾害中倒塌的比例非常大。改进建议:在单跨框架结构的外侧可设置框架柱。砌体墙针对刚性小、抗震能力低的特性,应按照《抗震规范》中的规定,采取相对的措施来减少对主建筑的抗震影响。比如应设置水平悬梁、圈梁、拉结筋等于主体建筑结构可靠拉结。3.2.1剪力墙结构的改进建议。连系梁端极为敏感的开动剪力墙中,在震灾中很容易被震力造成垂直的弯曲和裂缝,还容易出现走向倾斜的剪切裂缝。在汶川地震中剪力墙连梁部位由于剪力过大,而出现了剪力墙与连梁不问出现了很严重的十字形受损裂缝。建议设计剪力墙和连梁的时候,如果能让连梁在强制底部屈服之前发生弯曲,那么就可以最大效果的消耗地震灾害中的地震能量,从而保证墙体不被破坏。3.2.2墙肢破坏的改进建议。由于剪力墙底部墙肢受到的震力最大,极容易出现裂缝和最先被破坏。随着震力的强度与方向不同,墙肢底部出现的裂缝也不同。有时地震散发出强大的拉力时,在水平受用的墙肢往往横向压力较小,但在底部却容易出现不同程度的水平裂缝。剪切斜裂缝的情况容易出现在层低但宽度广的墙肢,而剪力墙高宽比例小时,墙肢出现的斜向裂缝可能会对墙肢更具破坏性。
4.砖混结构的改进建议
在地震灾害的研究中,可发现多层砖混结构房屋的抗震能力与墙体的面积是成正比的,因此可通过适当砖混结构的墙体面积来提高建筑物的抗震能力。多层砖混结构建筑承载震灾能量的部分是底层结构,为了减轻整个结构对震灾的承载力,设计方案中可在墙体面积上着手。例如墙纵、横墙属于砖混房屋的主要承重结构,因此为了避免在震灾发生时墙体倾斜或倒塌,应在纵、横墙的布置中多下功夫。纵、横墙的连接同样重要,在连接处增加水平拉筋等措施,可以有效地防止地震作用使纵、横墙交接处被拉开,保证了房屋的整体性。横墙是震力的主要承载者,确保建筑能够将横向震力传递给横墙,在设计中横墙的数量的距离都应符合抗震规范要求,避免由于布置问题而使墙体被震力破坏。
5.总结
近年来随着地震灾害等各种自然灾害的不断发生,建筑结构抗震设计越来越受到人们的重视。是否把抗震技术作为当代房屋建筑设计中重要项目看待,直接关系到地震灾害来临时房屋建筑的抗震能力,直接影响到社会的发展与人民生活的稳定。
作者:彭杰
参考文献
篇2
关键词:填充墙框架结构抗震性能
0引言
1906年4月18日发生在美国旧金山的大地震中,框架结构采用了砖砌体做填充墙,并因此抵御了地震的冲击,发挥了很好的结构性能。然而,在1989年10月17日的奥克兰地震中,这种结构有一些受到了严重的地震破坏影响。直到2008年5月12日发生在汶川的8.0级大地震的考察研究中发现,很多填充墙框架结构由于填充墙的不合理布置造成了结构更严重的破坏;也有填充墙对结构的贡献使得结构避免发生倒塌的情况存在。因此,填充墙框架结构中,填充墙如何布置,布置多少,与主体结构怎么进行很好的连接都成了许多科学技术人员力图解决的一个工程难题。如果能合理考虑填充墙在地震力作用下对框架结构承载能力的影响并合理进行设计,将大大减轻地震
破坏的影响程度,从而更好的保护人们的生命和财产安全。
1 框架结构中填充墙的影响分析
1.1填充墙对框架结构水平承载力的影响分析
在拟动力地震反应试验[1]中,填充墙框架结构所测得的水平承载力是294KN,而纯框架结构所测得的水平承载力为191KN。可见,布置了填充墙的框架结构比纯框架结构的承载力要高出许多。
1.2填充墙对框架结构的变形影响分析
在填充墙框架结构体系中,墙体部分和框架部分材料选用不同,受力性能也不同。因此,在地震剪力作用下,这两部分结构共同作用,相辅相成,共同抵御地震影响,改善了自身结构的变形能力,使整个结构体现出很好的延展性,这与砖墙的脆性破坏是不同的。可见,填充墙的存在对框架结构的变形起到了约束的作用。
1.3填充墙对框架结构刚度的影响分析
在填充墙框架结构体系中,填充墙的存在增加了整体结构自身的重量,同时也影响了整体结构的刚度。在1999年,Amar A.C.和Arslan C.做了一个关于填充墙框架结构和纯框架结构的刚度试验,试验发现,填充墙框架结构的侧移刚度是纯框架结构侧移刚度的7倍[2]。同样,早在1995年,曹万林和王光远也做过类似的试验研究,研究发现,设置了轻质砌块填充墙的框架结构侧移刚度是纯框架结构侧移刚度的10倍左右[3]。可见,填充墙的存在增大了框架结构自身的侧移刚度,这种刚度效应迫使整个结构在地震剪力作用下产生扭转以及加大薄弱层的破坏,使结构遭受更严重的倒塌破坏。
1.4填充墙对框架结构柱、梁的影响。在填充墙框架结构体系中,当相邻柱间开设窗洞时,其填充墙的弹性约束力作用在柱的两端,从而使框架柱的计算高度减小,形成了短柱[4](图1.4.1),降低了框架柱本身的延展性,从而极易发生脆性破坏。其次,当开设门洞时,填充墙作用于框架梁上如同一个弹性支座,减小了框架梁的计算跨度,从而形成了短梁[5](图1.4.2)。短柱短梁结构在遭遇地震剪力破坏时,抗剪能力差,裂缝发展迅速,极为危险。
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填充墙对框架结构柱的影响 填充墙对框架结构梁的影响
图1.4.1 图1.4.2
2 填充墙的有利和不利因素
2.1有利因素
①填充墙框架结构比纯框架结构抗震性能好。在地震影响初期,框架结构柱、梁对填充墙具有耦合作用,这种作用力能抵御地震剪力的影响。
②填充墙的存在能消耗大部分的地震能量。在地震剪力进一步加大的时候,填充墙面出现裂缝,并伴随主框架结构开始破裂,填充墙与主框架发生脱离。但是,只要填充墙没有倒塌,其刚度仍然存在,并且和主框架一起共同消耗地震产生的巨大能量。
2.2不利因素
①由于填充墙的布置不恰当,致使吸收地震能量的方式会发生改变。
②在地震作用力下,填充墙框架结构中容易形成短梁短柱结构,抗剪能力差,极易发生破坏。
③填充墙的不合理布置会加大整体结构的侧移刚度,从而使结构发生扭转及剪力破坏。
3 对填充墙框架结构的几点建议
3.1填充墙应优选轻质的、强度高的、耗能性能好的墙板,尽量不采用刚度大、强度低的砌体填充墙。如必须采用时,应在砌体内配置水平钢筋加强填充墙与梁柱界面的拉接。同时沿框架柱全高布设箍筋,并进行抗剪承载力验算,并沿梁全长按梁端剪力配置箍筋,防止框架梁在洞口处发生剪切破坏。
3.2对于高层框架结构,建议在底部增设钢筋混凝土剪力墙,加大结构的整体刚度,避免非结构构件发生弹塑性变形。
3.3填充墙应尽量按照在竖向上整体结构竖向刚度的均匀分布,刚度中心与整体结构重心重合的原则布置,避免形成软弱层;在平面上尽量使质量中心和刚度中心重合,以免结构发生扭转。同时应有可靠的措施加强填充墙与框架主体结构的连接,对于可能出现的短梁短柱,应在设计中予以加强。
4 结语
本文通过分析填充墙对框架结构承载能力、结构变形能力、结构刚度、梁柱的影响,得出填充墙在框架结构体系中所扮演的有利和不利角色,最后针对填充墙的不利影响,提出几点关于改进填充墙框架结构的建议,为填充墙框架结构的抗震性能研究提供理论基础。
参考文献:
[1]朱荣华,沈聚敏.砖填充墙钢筋混凝土框架拟动力地震反应试验及理论分析[J].建筑结构学报,1996,17(4):27-34.
[2]Chaker Amar A,Cherifati Arslan.Influence of Masonry Infill Panels on the Vibration and Stiffness Characteristics of R/C Frame Buildings[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics,1999,12(3):1061-1065.
[3]曹万林,王光远,吴建有等.轻质填充墙异形柱框架结构层刚度及其衰减过程的研究[J].建筑结构学报,1995,16(5):20-31.
篇3
城市轨道交通停车场主要功能是承担地铁车辆的运用、停放、列检及周月检等工作。一般有以下几个建筑单体组成:综合楼、运用库、洗车库、变电所、污水处理站、人行天桥和门卫。综合楼用于日常办公和食住等功能;运用库用于地铁车辆停放和检修保养等功能;洗车库用于地铁车辆清洗;变电所负责给整个停车场供电;污水处理站主要处理停车场内污水净化排放;人行天桥用于工作人员跨轨道通行,车辆正常运营时,行人不能随意穿越轨道。场地地质概况由上至下主要有以下土层:新填土4~5m深,高压缩性;淤泥0.4~5.5m深,fak=50kPa,高压缩性;粘土0.6~7.4m深,fak=65kPa,高压缩性;淤泥质土1~8.7m深,fak=55kPa,高压缩性;粉质粘土1~7.2m深,fak=200kPa,中压缩性;强风化泥质砂岩未揭穿,fak=300kPa,低压缩性。
2停车场主要单体结构设计总结
停车场内房屋结构安全等级为二级,结构设计使用年限为50年。根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008,除变电所为重点设防类外,其余均为标准设防类建筑[7]。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,本实例工程属于抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,地震设计分组为第一组[8],结合地方管理规定和场地地震安全性评价报告,场区特征周期0.35s,地震影响系数最大值0.0765,场地土类别为Ⅲ类。工程材料选择:主体结构混凝土等级采用C30,地下室结构采用P6抗渗等级防水混凝土,二次浇捣构件(如构造柱和圈梁等)混凝土等级采用C25,钢梁钢柱采用Q235B钢材。主要建筑单体结构布置和基础选型如下:综合楼建筑面积约7000m2,总高度为22.35m,五层钢筋混凝土框架结构,局部有地下室,柱网布置开间7.8m,进深7.2m,抗震等级四级,主要柱截面600×600,主要梁截面300×700。选用直径500预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。
运用库建筑面积2万平方米单层工业厂房,采用门式刚架结构,钢柱钢梁抗震等级四级,柱网跨度15m+28m+26.4m+26.8m,柱距离6m,主要柱截面H600×350×8×16,主要梁截面H(1000~700)×350×12×20。柱下基础选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,轨道道床基础选用直径400预应力混凝土管桩桩筏基础,持力层粉质粘土。洗车库和污水处理站为一层钢筋混凝土框架结构,局部两层,抗震等级四级,主要柱截面500×500,主要梁截面300×800。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。变电所为两层钢筋混凝土框架结构,其中一层为半地下室电缆夹层,抗震等级三级,主要柱截面400×400,主要梁截面300×900。选用直径400预应力混凝土管桩桩承台基础,持力层粉质粘土。人行天桥独柱钢筋混凝土框架结构,柱网布置跨度7m+13m+12m+8.5m,抗震等级四级,主要柱截面500×1200,主要梁截面400×1200。选用直径600钻孔灌注桩桩承台基础,持力层粉质粘土。
3结构设计难点分析
(1)根据场地地质概况的描述,本场地淤泥及淤泥质土较厚,新填土达4m深,场地地面沉降不稳定,柱下基础和库房内无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,选用何种加固处理措施,是结构设计难点之一。
(2)运用库为大跨度工业厂房,采用何种结构体系,是本工程结构设计难点之二。考虑施工周期和经济指标,本工程采用钢梁钢柱门式刚架结构体系。
(3)刚架梁梁连接节点计算时,高强螺栓计算中和轴位置的确定是本工程结构设计难点之三。查阅相关资料,中和轴位置的确定有两种假定:①中和轴在受压翼缘中心,假定模型:在弯矩作用下,把梁根部截面弯矩简化为作用于梁上、下翼缘的力偶,同时把梁受拉翼缘和端板作为独立的T形连接件看待,忽略腹板的扶持作用。此假定螺栓受力与端板厚度关系很大,设计计算较为繁琐;②中和轴在端板形心,假定模型:高强螺栓外拉力总是小于预拉力,在连接受弯矩而使螺栓沿栓杆方向受力时,被连接构件的接触面一直保持紧密贴合,认为中和轴在螺栓群的形心轴上。根据《端板连接高强度螺栓群中和轴位置研究》试验论文结果,螺栓群中和轴介于其端板形心与受压翼缘内侧中心线之间,当所受弯矩越小,则中和轴越接近端板形心轴,越大则越接近受压翼缘[9]。
4配合施工遇到的问题分析
(1)围墙开裂。分析原因:新填土4m高,围墙距离护坡边仅1m,施工工期较紧,施工单位无法用大型机械分层碾压,填土密实度达不到设计要求。解决措施:①围墙基础选用刚性较大条形基础,防止不均匀沉降,此方案施工较快,造价便宜。②选用换填处理或水泥搅拌桩加固围墙基础下新填土,减小不均匀沉降量,此方案施工周期较长,造价偏贵。综上所述,本工程选用第一种解决措施。
(2)运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象。分析原因:短柱设计由结构和轨道两个专业,施工也分别由两家单位施工。解决措施:①混凝土短柱设计为钢柱,直接安装。②混凝土短柱由一家施工单位施工。建议日后设计采用第一种解决措施。
(3)人行天桥柱下管桩无法施工。分析原因:人行天桥跨轨道设置,场地内轨道区域下被地路专业设计水泥搅拌桩加固。解决措施:①天桥柱下基础改为钻孔灌注桩;②检验水泥搅拌桩加固后地基承载力,如不够采用,采用CFG桩加固后采用柱下独立基础。结合现场工期需要,本工程采用钻孔灌注桩基础方案。综上所述,结构设计时,充分运用结构设计难点分析结果,指导结构设计;配合施工时,遇到以上问题,经分析原因,采取我们选用的处理措施,得到明显改善效果,保质保量,按时完成土建施工。目前,本工程已投入使用2年,没有出现任何问题,得到业主单位一致认可。
5结构设计建议
(1)运用库库房内轨道道床为无砟整体现浇道床,对基础沉降极其严格,铁路规范要求控制在20mm以内,如果道床下地质情况不好,建议采用预应力混凝土管桩桩筏基础。
(2)运用库为一层钢结构工业厂房,采用何种结构形式,需根据结构计算和经济比较。结合本工程实例,试算比较后,得出如下经验:柱跨28m,采用混凝土柱+钢梁排架结构和钢梁钢柱门式刚架结构较经济,综合考虑施工工期,选钢梁钢柱门式刚架较适用。
(3)刚架梁梁连接节点设计时,综合考虑各种因素,高强螺栓群计算中和轴宜选端板形心。
(4)场地平整有大量新填土,新填土下有较厚的淤泥和淤泥质土,计算单桩承载力时一定要考虑桩侧负摩阻力。
(5)结合配合施工中的问题,建议结构设计时改进以下措施:①场地内高填方区围墙应做刚性较大的条形基础,以避免围墙不均匀沉降开裂;②运用库库内柱式检查坑,轨道下混凝土短柱出现偏柱、歪柱等现象,影响传力和结构安全,建议混凝土短柱设计为钢柱,直接安装即可;③被其他专业加固的场地区域,柱下基础结构设计时,建议选用钻孔灌注桩。
6结束语
篇4
关键词:改进;水利工程;勘测;方法
中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:
水利工程地质勘测主要任务是查明与工程建设有关的地质条件并作出评价,预测可能出现的工程地质问题,提出所需的防治措施与建议,为规划设计和施工提供必要的地质资料。我国水利工程勘测方法正处于一个飞速发展的阶段。重新认识和审视目前我国水利工程的各种勘测手段及其应用水平,大力推进各种勘测方法的发展及其综合应用,从而使水利工程地质勘察工作由“定性分析”向“定量计算”方向发展。定性分析和定量计算的紧密结合,对加快我国水利水电工程业的发展具有重大意义。不可否认,一些传统的勘测手段仍然起着不可替代的作用;另一方面,运用有限元等数值模拟分析方法,发展与实际地质体性质更接近的非均质、各向异性、多相介质中的三维层析成像等物探技术,以及3 S技术在水利工程勘测中更广泛的应用,已成为当今的发展趋势。
1 目前水利工程勘测中使用的常规方法及其建议
工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上,为进一步查明地表以下工程问题和取得深部地质资料而进行的,主要有山地勘探、钻探、物探等三种方法,以下分别加以说明并针对这些方法提出一些建议。
1.1山地勘探
山地勘探是指采用人工或机械进行剥土,或开挖探坑、探槽、探井或平硐等揭示地表浅层地质情况的勘探手段,可直接进行试验、取样和观察地质现象,使用的工具和技术要求相对简单。它的勘探深度有限,故建议在进行地表浅层地质勘察时运用。
1.2钻探
近年来,钻探方法、工艺及其施工水平的提高,加快了水利工程地质勘测水平的发展,特提出如下建议:
1.2.1 钻头、钻机等钻探设备方面的建议。
从20世纪80年代开始,研制出各种转速快、扭矩大、性能稳定的新型钻机。对较完整的硬岩进行钻探时,建议采用金刚石钻头,该钻头基本取代了钢粒或硬质合金钻头,大大提高了钻进速度和岩心采取率。
1.2.2 砂卵石层、软弱夹层、破碎带等特殊层位的钻进取样技术的建议。
砂卵石层卡钻、难以钻进,以及同软弱夹层等特殊层位中钻进一样,岩芯采取率低、取样困难等一直是水利工程钻探的技术难题。建议采用近年来发展起来的套钻技术,或采用专用的取芯钻具,及其它确保岩芯免受冲刷和挤压的保护系统等,以较好的解决这一技术难题。
1.2.3 其它一些钻进工艺方面的建议。绳索取芯钻探新工艺实现了在不提钻的情况下采取岩芯的目的,其在水利工程中的应用实践证明,该工艺大大减少了取芯过程中来回提钻的工作量,较好地解决了在软弱层等特殊地层钻进过程中经常出现的难题,如塌孔、取芯质量低等问题。
1.3 工程物探
地球物理勘探简称物探,工程物探方法主要有以位场理论为基础的重力场勘探、磁场勘探、直流电场勘探等,以及以波动理论为基础的地震波勘探、电滋波勘探等。
1.3.1 重、磁位场勘探。重、磁位场勘探是最古老的一种物探,相对于地震勘探而言,其精度和可靠度较差。目前,由于一些高精度的重力仪、磁力仪的研制和应用,使得重、磁位场勘探的精度有了很大程度的提高。微伽级重力仪的使用,使微重力测量被用来勘探洞室和边坡地质体的变动形态并监测其稳定性。建议在区域和深部地质构造研究、矿产勘探、考古等领域中采用重、磁位场勘探,而在工程地质勘测中应用较少。
1.3.2 地震勘探
目前,地震勘探在水利工程领域发展较快。建议在水利工程勘测中运用地震CT,该地震CT可利用钻孔、隧道、边坡、山体等多种观测条件进行二维、三维地质成像,促进了地质勘测由定性向定量化的方向发展。
1.3.3 电磁勘探。包括天然场源的电磁测探和人工场源的连续的电磁波勘探等多种方法。 建议在水利工程中加强电磁勘探的应用。例如,可控源音频大地电磁法、人工与天然两种场源、多场源、二维和三维电阻率成像等技术,在水利工程勘测中用来推测深埋长隧洞围岩介质的结构特征、隐伏断层、破碎带及异常区等可能影响工程的各种因素,取得了显著的经济效益。
1.3.4 电法勘探。主要包括电阻率法、充电法和自然电场法、激发极化法、电磁感应法。 建议在水利工程地质勘察中运用电阻率法。它引进了地震勘探的数据采集办法,可实现数据的快速、自动采集,其测量结果可实时处理并显示地电断面或剖面图,从传统的一维勘探发展到二维勘探。目前,在单源与单点测量的基础上,发展为多源、多点、多线测量,从而发展了三维观测技术。
2 建议在水利工程勘测中引入3S技术
3S技术是指全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等三大技术系统的集成与总称。
2.1 全球定位系统
GPS在工程地质勘察领域内主要用来确定观测点位的三维坐标。相对于普通测量手段而言,它不要求观测站之间通视,具有定位精度高、观测时间短、操作简便、可全天候观测等优点,可将其采集和储存的观测数据导入计算机进行分析与处理。
GPS越来越广泛地应用于水利工程地质勘察测量及定位控制,它在高程控制方面能较好地解决跨河、跨沟水准难以传递的问题,以及在勘察区控制点较少,或在山区、林区等通视条件较差、观测条件受限的区域进行工程地质勘察时,运用GPS可大大减少作业时间,提高测量精度。
2.2 遥感
遥感技术主要应用于预可行性研究阶段或可行性研究阶段,与其他勘察手段配合,有利于大面积地质测绘,提高填图质量和选线、选址的质量,减少野外地质调查的盲目性,减少外业工作量,进而提高了勘察效率。
遥感技术作为一种工程地质勘测手段,近年来在我国水利水电工程中应用越来越广泛,从总体来说其用途主要有:工程地质调查与制图,岩溶调查,对滑坡、崩塌、泥石流等物理地质现象的调查,输水隧洞、渠道等跨区域、长距离等线状大型工程地质调查,地形、地貌、地质、水文、气候等复杂特殊地区的工程地质调查,节省了费用,加快了工期。
2.3 地理信息系统
GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件,还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题,将GIS技术应用于工程地质信息管理和制图输出是近几年工程地质勘察行业的热点和发展趋势。
3 结束语
随着我国国民经济的飞速发展,工程建设项目从深度、广度及精度上对工程地质勘测提出了更高的要求。面对勘探深度的加大、对勘探分辨率(精度)要求的提高,许多传统的地球物理方法及技术已无法满足工程需要。为此,本文对目前水利工程地质勘测方法进行了分析总结,并适当给出了建议,在此基础上选择合适的勘测方法对水利工程地质勘测及水利水电工程建设具有重要意义。
参考文献:
[1] 杨连生.水利水电工程地质[M].武汉:武汉大学出版社,2007.
[2] 王妙月.勘探地球物理学[M].北京:地震出版社, 2006.
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[4] 徐绍铨,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用(修订版) [M ].武汉:武汉大学出版社, 2007.
篇5
【关键词】钢筋;混凝土;框架结构;结构设计
0.概述
自改革开放以来,特别是上世纪90年代以后,钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展,特别是钢筋混凝土框架结构,因为其具有足够的强度,良好的延性和较强的整体性,更是广泛应用于地震设防区的多高层建筑中。下面就框架结构的一些设计理念及常见问题与大家共同探讨与学习。
1.框架结构的设计思路
框架结构抗震设计的正确指导思想:(1)塑性效应发生在梁端,底层柱的塑性效应较晚形成。(2)梁柱在弯曲破坏前,避免发生其他形式的破坏,如剪切破坏,粘性破坏。(3)在梁柱破坏之前,节点应有足够的强度及变形能力。(4)重视非主体结构构件设计。
2.重视强柱弱梁,强剪弱弯的设计理念
为什么要在这里着重强调一下呢,通过去年汶川5.12强震后一些框架结构建筑物的实际破坏情况我们注意到,柱破坏了建筑物整个都会倾覆,而梁破坏则仅是某个区域失效,不会影响全局,柱较之梁破坏的损害更大,这是我们的必须重视的。因此我们设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去,首先必须严格控制柱轴压比,我们目前的计算均是基于小震下进行的,如果小震下柱子轴压比过高,则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力(有文章研究表明约增加30%),则柱子根本不可能有这点安全储备,在大震即会破坏,那又何谈大震不倒呢?笔者认为轴压比在任何情况下均不宜超过0.9%。其次我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理,建议边柱,角柱应适当加强,特别是角柱,建议应全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1%所有框架柱,不包括小截面柱,笔者建议纵筋均应大于20,且柱筋品种不宜过多,矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋笔者则建议应配足梁中部筋,而支座筋则可通过调幅让其适当降低,以使地震作用下能形成梁铰机制,防止柱先于梁屈服,使粱端能首先产生塑性铰,保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。
3.框架结构抗震设计用软件(如pkpm)计算时应注意的几个问题
3.1抗震等级
对于乙类建筑,建筑抗震设计规范3.1.322规定:地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求,但是抗震措施(主要体现为抗震等级)在一般情况下,当抗震设防烈度为6度-8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。实际设计中经常发生抗震等级选错的情况,如:位于8度区的某乙类建筑,应按9度由建筑抗震设计规范表6.1.2确定,为一级抗震等级。
3.2振型组合数的选取
应按以下规则选取:对于较高层建筑,当不考虑扭转耦联时,振型数应不小于3;当振型数多于3时,宜取为3的倍数(由于程序按3个振型一页输出),但不能多于层数。当房屋层数不大于2时,振型数可取层数。对于不规则建筑,当考虑扭转耦联时,振型数应不小于9,但不能超过结构层的3倍,只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时,才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出:振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。目前satwe等程序已有这种功能,这是一个重要指标。如:对于某一建筑,选取的振型数为15,但振型参与质量系数只有50%,说明振型数取得不够,可能由于此建筑过于复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的,应仔细复核。
3.3结构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期,因此,算出的地震作用效应偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7-0.9。
3.4梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面,未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大,造成结构的实际刚度大于计算刚度,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大,放大系数中粱取20、边梁取1.5为宜。
3.5活荷载的最不利布置
多层框架,尤其是活荷载较大时,是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数,也不一定能反映出工程的实际受力情况,有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快,作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
4.设计中应注意的若干问题
(1)框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求,绝大部分设计人员都能给予足够的重视,但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定的”一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于06%0.5%,0.4%。”设计中经常被忽视,尤其是柱轴压比不大时,常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措是、应严格遵守。
(2)底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中规定:”底层柱,柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的l/3”这是新增加的要求,设计中应重点说明。
(3)框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定:”当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2/mm。”在目前设计中,这一规定常被忽视,造成梁端延性不足。
(4)框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:”框架端节点处,当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时,应伸至柱外边并向下弯折,弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时,应注意梁上部纵筋直径的选择,否则这一项要求不容易得到保证。
(5)短柱位置未明确楼梯平台梁或者雨篷梁支撑在框架柱上,容易形成短柱,应按要求全长加密箍筋。框架填充墙开窗,由于窗台处砌体对框架柱作用,容易形成短柱,也应全长加密。若不加密,可将砌体墙与框架柱设成柔性连接(如:墙柱之间留有缝隙,填充一些松散材料,但应有钢筋与柱拉结),或从边框梁处出挑挑耳,上砌砌体填充墙,消除对框架柱的作用。
5.总结
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单,但设计中仍有很多需要注意的问题,只有熟练地掌握规范,并具有良好的结构概念,才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。 [科]
【参考文献】
[1]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].
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关键词:建筑物;结构设计;地震
Abstract: in Beijing occurred in April 20, 2013 7 magnitude earthquake in Sichuan Ya'an, 5 years after the terrible devil again heavenly palace. Merciless earthquake let tens of thousands of houses collapsed, destroying many happy families, claimed hundreds of lives, people in large disasters seem so incapable of action. A merciless earthquake are warning of human, structural design of the attention of the relevant warns human building, strengthening the seismic design of buildings, eliminate the bean curd dregs.
Keywords: building; structure design; earthquake
中图分类号:P315文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
0引言
在5.12汶川那种山崩地裂的大震中,任何一种计算模型都是苍白的。这时更显示出了概念设计的重要性。一个好的抗震设计,是应该在保证建筑物的整体性、延性、多重防线上下功夫,确保地震来临时建筑的安全性,而不应该是一味地死扣地震力有多大。
一.地震中建筑结构受到的影响
现行的建筑抗震设计规范将建筑场地划分为有利、不利和危险地段,并要求选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料、对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效措施,断裂范围内只允许建造1-2层分散的单体建筑,尽量采用整体基础,不用采用独立柱基,要加强上部结构的完整性;不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。规范对危险地段的描述是:地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等发震断裂带上可能发生地表位错的部位。汶川大地震和以往历次地震的震害调查均表明,处于上述危险地段的建筑物,构筑物和其它的人工建造物,无论采用什么结构形式,在强震发生后,绝大部分会遭受毁灭性的破坏,其震害远远要重于其它地段上建筑物、构筑物的震害。
汶川大地震引发的地质灾害主要有滑坡、崩塌、泥石流、地裂等,国家汶川地震专家委员会对汶川地震及次生灾害的调查表明,地质灾害多达12000多处,潜在隐患点近8700处,有危险的堰塞湖30多座。笔者从网上搜到的具体的灾害有:北川中学(新区)位于县城东部,坐落在陡峭的山坡西侧,学校东侧山体发生巨大滑坡,摧毁了北川中学(新区)几乎所有的房屋,校园内部现仅残留了半个篮球场;北川县陈家坝镇,3个村、22个社多数被泥石流整体吞没,死亡人数已达200人以上,3000余人下落不明;青川县红光乡河口滑坡,掩埋了石板沟村、东河口村等5个社,造成数百人失踪,滑坡体堵塞清水河及其支流红石河,形成堰赛湖,堰赛湖坝高20~40米,对下游关庄镇及竹园镇构成一定威胁;北川县城和茂县县城地处龙门山主断裂带上,地震中遭受毁灭性破坏,绝大多数建筑物倒塌,仅少数幸存。 众多事例证明由地震引发的次生灾害对建筑物本身是灾难性的,所以拟建建筑应避让危险地段。
一般情况下地震对建筑结构的作用大小几乎是与建筑结构自身的质量成正比的,在相同的条件下,质量大,刚度就大,地震作用就大,震害的程度也相当大;反之,质量小的,刚度就小,地震作用也就小,震害就小。所以在建筑的楼板,墙体,框架,隔断,维护墙以及屋面结构中一般会采用多孔砖,陶粒混凝土,加气混凝土板,空心塑料板材,瓦楞等轻质材料,将能显著提高建筑物的抗震性能。
在这次汶川大地震中,多层砖混结构房屋的震害相对于框架、框剪结构和其他抗震性能好的结构是比较严重的,它的震后危害主要表现为:
(1)震害较轻的房屋,在门窗洞口角部出现轻微裂缝;
(2)震害较重房屋,纵横墙的窗间墙、窗下墙或整片墙体上出现剪切斜裂缝或X形裂缝;
(3)震害严重的房屋,甚至出现破碎或倒塌,大多为局部破碎或局部倒塌,主要在建筑物端部、楼梯间和平面凹进或凸出部位;
(4)底部框架结构房屋,混凝土柱头柱脚剪切破坏严重,甚至底部框架全部倒塌,房屋整体下挫;
(5)内框架房屋,框架梁下墙体出现水平裂缝,砖墙体出现斜裂缝;
(6)突出屋面的小塔楼鞭梢效应显著,出现不同程度的破坏和倒塌;
(7)结构缝两侧建筑物相互碰撞,造成墙体局部破坏装修层剥落;
(8)构造柱和圈梁在端部连接部位有裂缝和混凝土压碎现象,但仍能有效地起到整体约束作用。
二.建筑结构的抗震设计
在建筑设计中,消防、人防、抗震是三项灾害预防设计内容。从这三种灾害的后果看,地震灾害远远大于前两项,但在相应的规范中,抗震设计的安全概率是最低的。在现行抗震规范中,采用的是两阶段、三水准设计理论,即所谓的小震不坏、中震可修、大震不倒。而这个三水准又是基于一个假设的地震烈度、地震模型下的概率设计,因此单纯的结构抗震设计与真实的地震反应是有很大出入的。并不能完全保证建筑物的安全性,至多也只能是降低损失,这也是现行的结构抗震设计无法克服的一个缺陷。而抗震规范对建筑场地有利、不利和危险地段的划分是从大的原则性方面给了一个规定,结构工程师有必要根据设计阶段的不同对项目的工程地质勘察提出不同的设计要求,及早发现拟建场地存在的不良利地质作用和地质灾害,以便采取有针对性的措施。2.1在项目可行性方案研究阶段,应对工程项目提出可行性研究勘察要求,应侧重于拟建场地的稳定性和适宜性,当有多个拟建场地时,应要求勘察单位进行比选分析,提出选址建议。看项目的可行性研究勘察报告时,应查看区域地质、地形地貌、地震、矿产、当地的工程地质、岩土工程和建筑经验等资料;对场地的地层、构造、岩性、不良地质作用和地下水等工程地质条件做到心中有数;应着重查看不良地质作用可能引起的地质灾害。不良地质作用主要有:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、场地和地基地震效应、活动断裂等。 2.2在项目初步设计阶段,应对工程项目提出初步勘察要求,应侧重于拟建场地的稳定性。看项目的初步勘察报告时,应查看拟建场地的地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件;应着重查看不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势,对场地的稳定性评价的结论是否明确;了解建筑结构物可能采取的地基基础类型、水和土对建筑材料的腐蚀性、基坑开挖与支护、工程降水方案进行初步分析评价。 2.3在施工图设计阶段,应对工程项目提出详细勘察要求,应侧重于对建筑地基的岩土工程评价,主要包括岩土性质及其均匀性、地基类型、基础形式、地基处理、基坑支护、工程降水和不良地质作用的防治等。看项目的详细勘察报告时,应着重查看不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度及整治方案建议,还有地基的稳定性、均匀性和承载力;对勘察报告中提供的地基处理和基础方案建议如有疑问时应及时沟通。
另外,在建筑结构设计过程中还应该通过抗震构造措施来加强建筑的抗震性能,在地震中保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力,同时保证结构的整体性。抗震设计中为了避免没有延性的剪切破坏的发生,采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是,与非抗震抗剪破坏相比,地震作用下的剪切破坏是不同的。延性对抗震来说是极其首要的一个性质,要想通过抗震措施来保证结构的延性,那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件,廷性的影响因素最终归纳为最根本的两点:混凝上极限压应变,破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。在抗震设计中为保证结构的延性,常常采用以下措施:控制受拉钢筋配筋率。保证一定数量受压钢筋,通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳。
而在我国的广大农村房屋主要还是砌体结构为主,对于砖砌体结构,因其便于就地取材,耐久性、保温、隔热性能较好,施工简便的优点在世界大部分地区广泛使用。但砖砌体属脆性材料,如不采取规定的抗震措施,砖砌体结构难于满足结构抗震安全性的要求。现行建筑抗震设计规范规定的砌体结构的抗震措施,都是根据历次地震中对砌体结构震害的分析总结得出的,例如圈梁、构造柱的设置就是对1976年唐山大地震砌体结构的震害分析总结后规定的,纹川大地震砌体结构的震害表明,圈梁、构造柱的设置对改善砌体结构的延性,增强砌体结构的整体性具有重要的作用。当然,建筑结构物的抗震性能的好坏并不仅仅取决于是否采取了规范规定的抗震措施,还与建筑的平面、立面布置,荷载的分布等好多因数有关。
三.结语
本篇文章通过了解在地震中的建筑物的受影响情况进行详细的分析,有效的提出能减轻地震带对建筑物结构的大强度破坏的建筑结构设计,这对处于地震带的建筑结构设计发展有着深远的影响。
参考文献:
[1] 郝进锋;王振;陶贵闪;李艳秋; 地震区城镇建筑框架结构概念设计[J];世界地震工程;2007年01期
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【关键词】微地震成像技术 水力压裂 致密砂岩
通过微地震数据来描绘人工裂缝的几何形态,显示裂缝面,包括裂缝方位、缝高和裂缝对称性。尤其重要的是,当人工裂缝与应力不同的天然裂缝相交时,微地震成像技术能够确定裂缝复杂的发育情况。
1 微地震事件实例
1994年5月,为了更好的理解Cotton 流域致密含气砂岩裂缝形态或发育情况,为了探测Carthage 油田的微地震事件,Union Pacific Resources 公司 (UPRC)组织了个初步研究[5]。位于德克萨斯Panola镇的Carthage油田发现于1968年,其储层系位于250000英尺深处的低渗含气薄砂岩。当前 Carthage油田正处于第四钻井活动期,为数众多的井以80英亩的间隔分布于该区。
此次初步研究意在探讨两个重要问题:
(1)在远离裂缝分析井1300英尺的监测井中能否发现微地震事件?
(2)当监测井偏离裂缝面时,微地震信号(纵波和横波)是什么样的?
初步数据处理和解释后我们总结了以下几点:
(1)在地下9500英尺处通过水力压裂激发的地震同相轴,可在超过1300英尺远、位于Carthage砂岩和页岩地层、远离裂缝面的监测井里接收到。
(2)估计裂缝方位为北偏东65度。
(3)微地震成像相对于处理井是不对称的,在井的一侧长约600英尺,另一侧则长约800英尺。
(4)地震同相轴记录在水力压裂进行之前就是离散的,这极有可能和前期的生产压裂井有关。
(5)为了估计同相轴的方位和距离,用来自于单个三分量检波器的数据确定纵波和横波的波至是至关重要的。
(6)当不能依赖表面的炸药激发进行机械定位时,假如第一个同相轴出现在紧靠注入井的附近,那么利用简单的定位技术估计裂缝方位看来是可行的。
2 微地震记录
在地表和井下的全部过程中,微地震事件和其他的干扰都会被持续记录。井下仪器是一种谐振频率为10Hz的三分量VSP器械。考虑到井内的压力,部署时加了个长度超过24英寸、重达260磅的沉杆。离监测井200英尺远的地表三分量器械是一个带有LRS-1011 10Hz组件的三轴系统。采用的采样率为0.5ms,记录长度为60s。在处理井位于9508英尺深的Cotton Valley段Taylor砂岩钻了孔。
3 数据处理与解释
涉及微地震事件处理和解释的步骤有三步:同相轴鉴别、同相轴定位和误差分析。
3.1 同相轴鉴别
研究中,由于我们在一个监测井中只有一个单独的三分量工具,只有含纵波和横波波至的事件被利用。经仔细分析,当输入数据到事件定位程序时识别了18个事件。其中三个在泵输送之前,14个在泵输送期间,1个在泵输送停止后。
3.2 同相轴定位
研究中,数据处理和解释的关键在于以下事件定位方法的利用:首先,矢端图分析决定了微地震事件的方位。如图1.所示,在一个时窗(通常是2-3个周期)内,通过用抽样样本绘制H1分量相对于H2分量的振幅(质点速度)这一方法,决定了向下传播压缩的波前(或者叫波径)的方位角。利用这一方法显示出的“趋势”描绘出方位角。
第二,检波器和微地震源间的距离(D)是通过一个同相轴纵波和横波初至时间(Tp和Ts)的差(ΔT )估算得到的,假定适当的速度为已知:在天然地震定位中,地震学家们都会使用上述图中方程。在此次研究中,纵波的平均速度取1500 ft/s(基于测井曲线信息),横波的平均速度取9250 ft/ s(根据Castagna的Vp-Vs关系推测)。一旦估计出它们的方位和距离,事件就会标志在图像平面上。这里假设第一个事件在注入井附近。
3.3 误差分析
误差与分析、绘制出的方位及分布的估计有关,误差区域为椭圆形,它有以下特性:a=[VpVs/Vp-Vs]Δ(ΔT )
b=DSin(Δ)
其中:a和b是椭圆的两个半轴的长度;Δ(ΔT )是纵波和横波初至时间间隔的误差,Δ是通过失端图分析估计出的方位角误差。在b半轴平均误差区域延伸了150ft,在a半轴平均误差区域延伸了400ft。这通常这不会严重影响裂缝长度的估计,但如果使用失端图分析的话,就会成为确定裂缝高度的一个问题。
4 结论和建议
研究达到:我们发现由9500英尺深处水力压裂导致的微地震事件在离事件源超过1300英尺远的地方可以被探测到。事件定位技术认为:当采用用近地表炸药激发为三分量检波器定向的方法不太可靠时,可以假设在注入井附近,事件在小型压裂处理启动之后会立即出现。这个理论目前看起来还是可行的。很多从业人员已经认识到:即使井下检波器的初至波能被拾取,采用近地表炸药激发也经常不能为检波器定向。因此,我们建议在井间观测系统中(钻孔前)使用井下脉冲源来定位检波器。
参考文献
[1] 白莉,王士斌.微地震裂缝成像技术在水力压裂作业中的应用[J].国外油田工程,2007(11)
[2] 王爱国,周瑶琪,陈勇,王强.基于微地震技术的油田裂缝监测及模拟[J].中国海洋大学学报,2008(06)
[3] 刘百红,秦绪英,郑四连,杨强.微地震监测技
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当今社会经济的快速发展和不可再生能源的过度开采利用迫使人类不得不寻求更为清洁和可持续利用的能源形式。风能作为太阳能的一种转化形式,具有可再生、零排放等诸多优点,是21世纪最有应用前景的能源。而将风能转化为电能,即风力发电,是风能利用的最主要方式。我国的风能资源极为丰富,陆地离地面50m高度的风能资源可开发面积约540000km2,技术可开发量约为2680GW;离海岸20km的海域范围可开发面积约为37000km2,技术可开发量约为180GW,具有极大的商业化资源条件。
随着风力发电项目的大力推广,关于风力发电方面的诸多问题也突现出来,如风电场建设、风电并网、风电的电能质量等。现结合笔者自身工作实际,探讨风电厂规划建设中的工程地质勘探问题。
一、风电厂场址地质勘探的主要任务
风电厂场址的工程地质勘探工作的主要任务是在风电厂场址规划选点的基础上,为已选定的场址以及风电机组、电厂建筑等建筑物的方案布置提供有关的地形和工程地质资料。主要包括五方面工作,即:对场区的风能资源进行评估;绘制选址所需的区域地形图;评价场区的区域构造稳定性;查明场区的工程地质条件并对地质问题及其可能产生的影响进行评估;根据需要对可采用的天然建筑材料、施工和生活资料情况进行调查。
地质工作的重点是场区的区域结构稳定性评价和地质问题可能产生影响的评估及建议,其中对于场区的地质条件主要有:地形地貌特征、形状、类型和特征;地层的成因类型、地质年代、岩性岩层、风化程度;土的性质、物质组成及含量、层次结构和分布状况;断层破碎带的产状、规模、性质以及延伸、拓展和胶结情况;不良地质作用的情况及可能的影响;地下水的类型和埋藏情况以及是否可能对地基造成不良影响。
二、风电厂场址的地质条件分类及勘测
依据风电厂场址地质条件的复杂程度,可将场地划分为三类,即简单场地、中等复杂场地和复杂场地。简单场地是指地层结构单一、无特殊岩土层、地质结构简单、地层稳定、地下水埋藏深且对地基无不良影响、地震动峰值加速度不高于0.05g的场地。中等复杂场地是指地层层次较多、有特殊岩土层、岩土性质变化较大、岩体风化较强、可能发生地震液化的场地;或地质结构比较复杂、局部有不良地质作用存在的场地;或者地下水埋藏较深,对地基可能产生不良影响的场地;地震动峰值加速度为0.1g~0.3g的场地。复杂场地的判定标准为:地层层次较多,岩性不均且岩相变化大,地基以强风化岩体或不均匀的特殊性土层为主;地质结构复杂,断层和节理裂隙发育,不良地质作用发育;地下水埋藏浅且对地质基础的稳定性产生不良影响;地震动峰值加速度≥0.4g,满足上述条件之一即为复杂场地。
对于不同复杂程度的场地,采用的地质勘探方法也不相同,以勘探点的深度为例来说明。勘探点的深度一般以控制建筑物应力影响的范围和抗倒覆要求为原则。
对于不同复杂程度的场地采取的物探深度不同。此外,对于复杂程度高的场地采用的勘探点间距也应缩小,以能控制场区的地层分层、性状、断层破碎带的分布和不良地质作用的范围为标准。因此各种地貌特征的部分、各种地层、主要的地质结构、各个不良地质作用点均应布置勘探点,且应依据勘探结果考虑是否加深或增加勘探点。
三、勘测报告
勘测报告对勘测工作进行总结,并对工程的施工建设提出建议和要求,应予以特别重视。《风电场场址工程地质勘查技术规定》的要求是:“在预可行性研究阶段,风电场场址工程地质勘察报告应包括正文、附图和附件。正文应包括绪言、区域构造稳定性、场地基本地质条件、场地工程地质评价、结论与建议。附图包括工程地质平面图、工程地质纵、横剖面图。”
勘测报告的编制应包含对项目规划审定的结论以及预可行性研究成果。与地质勘测有关的项目主要有:体现长期测站气象资料、灾害情况,其中包含长期测站自身的基本情况,近30年历年各月平均风速、历年最大风速和极大风速以及与整年逐时风速、风向资料;场址处收集到的至少连续一年的现场实测数据和已有的风能资源评估资料,有效数据完整率大于90%;风电厂边界及其外延10km范围内1∶50000地形图、风电场边界及其外延1~2km范围内1∶10000或1∶5000地形图,如有可能还应包含风电场范围内1∶2000地形图;场址区工程地质勘察成果及资料;风电场所在地的地区社会经济现状及发展规划、电力概况及发展规划、电网地理接线图和土地利用规划等。
风能资源的勘察结果应在勘测报告中细致体现出来,首先应说明风电厂所在地区内的区域风能资源概况,其次应说明所收集的长期测站和风电场同期完成年逐时风速、风向等风能资料。对于风能资料,应按照规定的要求,将验证后的风电场各测量站各个高度所测数据修订为一套反映风电场长期水平的代表性数据,计算后表征为各测站不同高度平均风速、平均风功率密度值。将数据处理成评估风电场风能资源所需要的各种参数,参数应包括不同时段的平均风速、风功率密度,以及风速、风能、风向、风能密度方向分布等,并将处理好的各种参数绘制成便于查看的图形材料。
对场址的工程地质评价是报告的重要部分,又是地质工作者应予以重点关注的部分。对于工程地质的评价应包含:对场址区域的承载能力、不均匀沉降、湿陷性、抗滑稳定、地震液化以及场地边坡稳定、地下水对基础的影响等主要工程地质问题进行评价;对建设工程场地遭受地质灾害危害的可能性、工程建设期间以及建成后风电场运行期间发生地质灾害的可能性进行评价,并在必要时提出相应的预防治理措施。
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关键词:结构设计;基础设计;计算分析;构造措施
前言
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。因此,本文结合实践经验对对结构设计中地基与基础设计、结构计算与分析、板面设置温度应力筋、保护层和垫层厚度等几个方面简要总结了一些在结构设计过程要注意的问题。
1 地基与基础设计
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅是因为该阶段设计的好与坏将直接影响后续设计工作的进行,同时,也是因为地基基础是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段所出现的问题有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,仅凭一本《建筑地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详尽的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准,地方性的“建筑地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验阐述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方性规范进行深入的学习,以避免对整个结构设计或后续设计工作造成不利影响。
2 结构计算与分析
在结构计算与分析阶段,如何准确、高效地对工程进行计算分析并按照规范要求进行设计,是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进,因此,结构工程师也应该相应地对这一阶段比较常见的问题有清晰的认识。
(1)结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT 、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合适的计算软件,并从不同软件的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的、哪个又是意义不大的,这是工程师在设计工作中的首要任务,否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使设计结果存在安全隐患。
(2)是否需要放大地震力,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下建筑结构的计算自振周期折减系数。
(3)振型数目是否足够。现行规范中有振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。因此,在计算分析阶段必须根据计算结果中该参数的计算值,决定是否需要调整振型数目的取值。
(4)多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。一段时间以来,大底盘、多塔楼的建筑类型大量涌现,而在计算分析该类型建筑时,是将结构作为一个整体并按多塔楼进行计算,还是将结构人为地分开进行计算,是结构工程师必须注意的问题。如果各塔楼刚度相差较大,就有可能振型参与系数的计算值满足要求,但是某一塔楼的地震力计算结果却误差较大,甚至出现错误,从而使结构出现安全隐患。
(5)非结构构件的计算与设计。在建筑中,往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件,对这部分构件,尤其是建筑屋顶处的装饰构件进行设计时,由于建筑的地震作用和风荷载均较大,必须严格按照规范中非结构构件的要求进行计算处理。
3 关于板面设置温度应力筋
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002第10.1.9条规定在温度、收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为150~200mm,并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。对于这一条规定设计人员的理解经常会有出入,什么区域属于温度、收缩应力较大的区域?笔者认为对于规则、长度不大的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋,而对于超长结构,则建议在超长结构的长向均设置双层钢筋。其余部位则可因工程情况而异,功能重要的区域设置,有条件的建设子项设置,而不必过于强调。另外有一点,当地下室筏板厚度大于1200mm时,笔者建议在筏板中间配置温度收缩应力钢筋以抵抗大体积混凝土所产生的收缩及温度应力,配筋量笔者建议取1/2筏板厚的0.1% ,且不小于ф12×200。
4 关于梁上起柱是否设置附加钢筋
某些工程,设计者在梁上起柱及次梁放在主梁上面的情况下都设置梁中附加横向钢筋,甚至在弹性梁基础中柱下梁内亦设置附加横向钢筋,笔者认为这完全没有必要,虽然这是偏于安全的一种做法,但如果计算不需要则是浪费。《混凝土结构设计规范》(GB500010-2002)第10.2.13条规定,位于梁下部或梁截面高度范围的集中荷载,应全部由附加横向钢筋(箍筋、吊筋)承担,附加横向钢筋宜采用箍筋。因此,次梁放在主梁上面及梁上起柱,主梁是不必设置附加横向钢筋的,《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》中就是如此。但还是有相当多的设计人员认为梁上起柱应设置附加横向钢筋,其理由是柱轴力(集中荷载)会通过柱中的纵向钢筋传到梁截面,这是不对的,因为柱轴力是由柱截面的混凝土传到梁的上表面,而不是由柱内钢筋传递的。
5 关于保护层和垫层厚度
《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)对防水混凝土结构规定:结构厚度不应小于250mm;裂缝宽度不得大于0.2mm,并不得贯通;迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。防水混凝土结构底板混凝土垫层强度等级不应小于C15,厚度不小于100mm,在软弱土层中不应小于150mm。工程实践表明结构厚度或迎水面钢筋保护层厚度小于规范限值常常是引起渗漏水现象的主要原因,应引起注意。
地下室顶板钢筋应加强,混凝土垫层厚度、强度等级和保护层厚度应按规范加注(GB50108-2001第4.1.5和4.1.6条)。否则就会产生如下类似问题:地下室外墙、底板等迎水面保护层厚40mm,底板与土接触处钢筋保护层厚35mm,不符合GB50108-2001第4.1.6条;柱保护层25mm,违反GB50010-2002第9.2.1条;地下室垫层采用C10混凝土,或底板下未做混凝土垫层,违反GB50108-2001第4. 1.5条;未见地下混凝土构件环境类别划分与对应的钢筋混凝土构件保护层厚度,不符合GB50010-2002第9.2.1条等。
6 关于强柱弱梁的设计理念
强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏,中震可修,大震不倒的抗震设防目标而提出的。如果柱破坏了建筑物整个都会倒塌,而梁破坏则仅是某个区域失效,因此柱较之梁破坏的损害更大,设计人员在设计中一定要贯彻这一设计理念。其一必须严格控制柱轴压比,我们目前的计算均是基于小震下进行的,如果小震下柱子轴压比过高,则大震下地震力将对边柱产生一个巨大的附加轴力(有文章研究表明约增加30%),然而柱子根本不可能有这么大安全储备,在大震下就会破坏,那又何谈大震不倒呢?笔者认为轴压比在任何情况下均不宜超过0.9,且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理,建议边柱,角柱应适当加强,特别是角柱,建议全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1%。所有框架柱,不包括小截面柱,笔者建议纵筋直径均应大于20mm,且柱筋品种不宜过多,矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋笔者则建议应配足梁中部钢筋,而支座钢筋则可通过调幅让其适当减少,以使地震作用下能形成梁铰机制,防止柱筋先于梁筋屈服,使梁端能首先产生塑性铰,保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。
7 结语
综上所述,结构设计人员应加强对规范的学习和理解,掌握其内涵,同时还需不断总结实际工程中的经验教训,只有这样,才能使我们的设计更经济合理。
参考文献
[1]《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002).
[2]《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010).
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积极开拓创新,作为市政协经济科技委主任。认真履行职责,带领全委同志,按照年初市政协主席会议通过的工作重点和具体计划,紧紧围绕经济建设和科技兴市这一战略方针,积极组织开展我市经济和科技领域的视察和调研活动,取得了较好的成效。同时,不断加大招商引资力度,全方位开展对引资企业的帮扶工作。不断加强学习,实践中开展履行职能的创新。经过不懈努力,较好地完成了全年的工作目标任务。
一、开展的几项主要工作
组织开展防震抗灾视察活动,1围绕人民安居乐业。受到各方重视。
市人民群众的防震减灾意识日渐强化,近年来。购置房屋时对房屋抗震特点、已住房屋的抗震能力以及地震应急演练等方面,有强烈的知识需求和保障需求。为此,和全委的同志一起,政协分管主席的带领下,组织部分教育、科技、医疗、气象和建筑行业的政协委员,开展了防震减灾视察活动。这项活动得到市地震局的高度重视和积极参与配合。委员们通过观摩模拟地震的演示、主管部门的工作汇报和专家的介绍现场咨询互动,对我市地质结构主要特点、预期地震的概率大小、地震监测与预报的基本现状、防震减灾主要措施、防震减灾知识普及等方面,有了深入的解,对我市地震业务工作存在困难和问题作了共同的剖析,提出了一些针对性强的意见和建议,引起了主管部门的重视,社会各界对政协委员关注防震减灾工作给予肯定。
深入组织开展创建“低碳”调研活动,2围绕经济健康发展。取得较好成效。
闻风而动”甚至“动在风前”以在低碳经济为主流的新一轮经济结构调整中占得先机,如何密切关注我国低碳经济政策动向。借助率先构建“低碳”优势,争取更多的国家和江苏省的政策、项目和资金的支持,以尽快实现经济社会的更大突破。这是市广大政协委员关注的问题。今年上半年,和全委同志一起,及时组织开展“关于打造‘低碳’调研活动,通过召开座谈会、走访经济社会部门和广泛收集第一手资料等途径,解决我市打造“低碳”城市的已经开展的各项工作,分析优势与劣势,汇总存在主要问题,提出了7项共20多条意见和建议。如:注重规划先行,城镇规划中不断融入“低碳”理念;立足节能减排,构建“低碳”企业的核心能力;发展循环经济,构建“低碳农村”新形象;培育全民“低碳”价值观,建设“低碳”文化;运用科技手段,创建“低碳”信息管理系等。这些建议等到市政府主要领导作了重要指示,引起了各主管领导和相关部门的高度重视。
还参与了由市政协统一组织的多次视察和调研活动。如:关于地税工作情况的视察、关于气象工作情况的视察、关于公安工作和队伍建设的视察等活动。还结合我市农业产业化进程的实际,另外。提出了相关意见和建议。
帮扶引资企业稳步发展。3积极投身招商引资主战场。
积极带头并要求全委同志,作为经科委主任。将招商引资和企业帮扶工作牢牢作为最重要的任务来抓。重视对已经招驻的企业的帮扶。经常走访进驻软件园的炫彩软件有限公司”解他经营状况和存在困难和问题,进行全方位的帮扶工作。办公用房调整、与本市金融业协作、人员招聘等方面,给了企业大力帮助。目前运行状况良好,目前开发区中具有较高软件开发水平的企业之一,技术研发力量雄厚,市场前景广阔。市政协的统一部署下,一年来,委的同志多次奔赴昆明、苏州、南京等地,动员一切力量,托亲找友拜访企业老板,收集和分析一切有价值的信息,宣传投资环境,发扬“钉子”精神,取得了一些初步成效。目前,有几位企业家即将来考察。
创新我委的业务管理工作。4围绕组织经济科技调研职能。
一直注意改善部门领导和管理工作。一是不断完善各项规章制度,作为一名政协委办负责人。从计划、组织、领导、协调和控制方面,围绕工作目标,带领全委人员,扎实开展工作。履行职能的同时,注意总结组织视察调研工作的经验,找出差距和不足,解放思想,更新思想,改进工作方法,提升工作效能。二是加强与外市政协经科委的工作交流,向兄弟市政协经科委学习取经,拓展视野,广开思路,取长补短。三是加强与市有关部门、各派、委员小组、县区政协经科委的交流和合作。进一步发挥与县区政协建立正常的联席会议制度的作用,及时交流工作经验,拓宽参政议政渠道,进一步创新我委的各项工作。
二、理论学习、品行修养、廉政建设
不断加强自身政治理论素养。牢固树立“学习立身”理念,1注重实效。强化学习意识,始终把学习作为一种渴求、一种责任、一种任务。不仅学习政治理论,学习业务技能,还注重学习经济科技、法律法规以及历史知识和社会知识等。按照中央、省委和市委的部署,深入学习贯彻十七届三中、四中、五中全会精神和市委三届六次全体(扩大)会议精神,充分认清发展面临的机遇,认清所肩负的历史使命,各项工作中充分发挥先锋模范作用。
规范自身廉洁自律行为。作为长期在政协机关工作多年的一名正处级干部,2从严要求。注重自身廉洁奉公、克已自律的修养。用身边人、身边事,教育下属、家属、子女和身边人,从易发腐败和不正之风的部位、环节抓起,源头控制。防微杜渐,警钟长鸣,营造反腐倡廉氛围,强化廉政意识。能够严格要求自己,提高廉洁自律的意识,自觉接受倡廉教育,规范廉洁自律的行为,严格遵守工作和生活的行为规范。
严格执行廉洁自律各项规定。踊跃参加各项党风廉政建设活动,3不折不扣。提高廉政意识的重要途径。本人积极参全市和市政协机关党风廉政建设的活动,严格落实机关党风廉政建设责任制的各项要求,一年来,本人及分管处室同志没有任何违法违纪、违章违规行为。家人都在非经营性工作岗位上,没有违反规定和纪律。如:没有违反规定收送现金、有价证券、支付凭证及收受干股等行为,没有以其他交易形式非法收受请托人财物;没有利用职务便利相互请托,为本人或特定关系人在就业、投资入股、经商办企业或从事中介活动等方面提供便利,谋取不正当利益;没有利用和操纵招商引资项目、资产重组项目,为本人或特定关系人谋取私利等。