防震材料結(jié)構(gòu)

張博文 王洋

摘 要：我國位于地震的多發(fā)地帶，從安全角度講，抗震是高層建筑首先考慮的問題。唐山大地震，汶川大地震中，建筑倒塌是造成人員傷亡的重要原因。地震警示著我們：防震減災(zāi)刻不容緩。尤其是高層建筑的抗震設(shè)計(jì)已成為建筑工程中的重要問題，而科學(xué)的抗震結(jié)構(gòu)與材料更是高層建筑質(zhì)量的保證。

關(guān)鍵詞：高層建筑；抗震材料；抗震結(jié)構(gòu)

中途分類號：TU5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-01-0191-01

高層建筑是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展很科技進(jìn)步的產(chǎn)物。隨著城市的發(fā)展，城市用地緊張，市區(qū)低價(jià)日益高漲，促使近代高層建筑的出現(xiàn)，電梯的發(fā)明更是高層建筑越建越高。高層建筑不僅在材料和結(jié)構(gòu)體系上逐漸多樣性，而且在高度上也有大幅度增長。然而一次又一次的地震災(zāi)難及教訓(xùn)，警示著我們。高層建筑設(shè)計(jì)及材料是工程設(shè)計(jì)面臨的迫切任務(wù)。

高層抗震可選用的材料：

一、框架抗震結(jié)構(gòu)

框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，俗稱為框剪結(jié)構(gòu)。主要結(jié)構(gòu)是框架，由梁柱構(gòu)成，小部分是剪力墻。墻體全部采用填充墻體，由密柱高粱空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側(cè)力構(gòu)件。適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。（1）、加強(qiáng)框架的角柱。角柱是連結(jié)縱橫框架的樞紐，要增加框架的空間整體性，就要加強(qiáng)角柱的抗剪性能。（2）、沿周圈框架平面按K形支撐和X形支撐布置一定數(shù)量的鋼筋砼抗剪墻板或配筋砌塊抗剪墻板，能有效克服框架的剪力滯后現(xiàn)象，顯著提高框架的整體性和抗推剛度，減少結(jié)構(gòu)的整體側(cè)移，特別有利于減小層間側(cè)移。但這種結(jié)構(gòu)的延性較差，因此，可以在墻板上開十字形結(jié)構(gòu)豎縫使之出現(xiàn)薄弱部位，形成延性耗能墻板。（3）、設(shè)置偏交斜撐等贅余桿件，用彎曲耗能代替軸變耗能，其中折曲撐由鋼纖維砼桿制造，偏心連結(jié)支撐可用鋼桿或勁性鋼筋砼桿組成。在強(qiáng)烈地震作用下，一方面可利用這些贅余桿件的先期屈服和變形來耗散能量，另一方面當(dāng)贅余桿件破壞或退出工作后，使得結(jié)構(gòu)由一種穩(wěn)定體系過渡到另一種穩(wěn)定體系，引起結(jié)構(gòu)自振周期的改變，以避開地震卓越周期的長時(shí)間持續(xù)作用所引起的共振效應(yīng)。

.在框剪結(jié)構(gòu)中，保護(hù)和改善剪力墻的抗震性能是關(guān)鍵。增加多道抗震防線和延性耗能機(jī)構(gòu)是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑。協(xié)調(diào)各構(gòu)件的剛度、承載力和延性相匹配，可大大提高框剪結(jié)構(gòu)的空間整體性能和抗震可靠度。

二、加氣混凝土

加氣混凝土是一種輕質(zhì)多空，保溫隔熱，防火性能良好，可腚，可鋸，可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料。加氣混凝土是以硅質(zhì)材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質(zhì)材料（石灰、水泥）為主要原料，摻加發(fā)氣劑（鋁粉），通過配料、攪拌、澆注、預(yù)養(yǎng)、切割、蒸壓、養(yǎng)護(hù)等工藝過程制成的輕質(zhì)多孔硅酸鹽制品。 因其經(jīng)發(fā)氣后含有大量均勻而細(xì)小的氣孔，故名加氣混凝土。英文：Autoclaved aerated concrete （AAC）。分類從廣義上來講是所有加了氣的混凝土，包括加氣混凝土砌塊，泡沫混凝土及加了引氣劑的混凝土。狹義上的講就是加氣混凝土砌塊。一般根據(jù)原材料的類別、采用的工藝及承擔(dān)的功能進(jìn)行分類。加氣混凝土按形狀，可分為各種規(guī)格砌塊或板材。加氣混凝土按原料，基本有三種：（水泥，石灰，粉煤灰加氣磚）；（水泥，石灰，砂加氣磚）；（水泥，礦渣，砂加氣磚）加氣混凝土按用途，可分為非承重砌塊、承重砌塊、保溫塊、墻板與屋面板五種。加氣混凝土的特性由于加氣混凝土具有容重輕、保溫性能高、吸音效果好，具有一定的強(qiáng)度和可加工性等優(yōu)點(diǎn)，是我國推廣應(yīng)用最早，使用最廣泛的輕質(zhì)墻體材料之一。性能優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)輕 防火 隔音 保溫 抗?jié)B 抗震 環(huán)保 耐久 快捷 經(jīng)濟(jì)

高層框架建筑。多年的實(shí)踐證明。加氣混凝土在高層框架建筑中的應(yīng)用是經(jīng)濟(jì)合理的，特別是用砌塊來砌筑內(nèi)外墻，已普遍得到社會的認(rèn)同。抗震地區(qū)建筑。由于加氣混凝土自重輕，其建筑的地震為就小，對抗震有利，和磚混建筑相比，同樣的建筑，同樣的地震條件下，震害程度相差一個(gè)地震設(shè)計(jì)設(shè)防級別，如磚混建筑在達(dá)7度設(shè)防，它會受破壞，而此時(shí)加氣混凝土建筑只達(dá)6度設(shè)防，就不會破壞。1975年海城地震時(shí)，30余幢多孔混凝土建筑展害輕微，而鄰近的磚混建筑則震害嚴(yán)重；1976年唐山地震時(shí)，北京市白家莊的一棟五層加氣混凝土承重樓，自重僅700kg/m2，當(dāng)時(shí)處于地震烈度為6度強(qiáng)的情況下，震后沒有出現(xiàn)新的裂縫，而在50m處的四層混合結(jié)構(gòu)的住宅，下部卻產(chǎn)生大斜裂縫。嚴(yán)寒地區(qū)建筑。加氣混凝土的保溫性能好，它200mm厚的墻的保溫效果相當(dāng)于490mm厚的磚墻的保溫效果，因它在寒冷地區(qū)的建筑經(jīng)濟(jì)效果突出，有競爭力。軟質(zhì)地基建筑。在相同地基條件下，加氣混凝土建筑的層數(shù)可以增多，經(jīng)濟(jì)上有利。 加氣混凝土主要缺點(diǎn)是收縮大，彈性模量低，怕凍害，因此加氣混凝土不適合下列場合，溫度大于80℃的環(huán)境，有酸、堿危害的環(huán)境；長期潮濕的環(huán)境，特別是在寒冷地區(qū)尤應(yīng)注意。3抗震防水建筑材料；4碳纖維復(fù)合材料；具有抗拉強(qiáng)度高，密度小，耐腐蝕性和耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。5緩沖抗震材料；聚乙烯，EVA，EPE，橡膠，海綿等。6高速公路地下防潮抗震材料——XPS擠塑板7一種隔熱抗震幕墻復(fù)合材料——由內(nèi)層板，中間層，聚氨酯發(fā)泡塑料，外層板，蜂窩支架組成。

三、結(jié)束語

經(jīng)濟(jì)安全是抗震設(shè)計(jì)的重要技術(shù)政策。從長遠(yuǎn)來看，如何從我國高層建筑抗震設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及國際高層抗震設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢出發(fā)，探求一種新型的結(jié)構(gòu)與材料的應(yīng)用，應(yīng)該成為地震區(qū)高層建筑的發(fā)展新方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]《抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（化工版） 抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

[2]《抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（武工版）

[3]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2001

[4]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》