淺析預(yù)應(yīng)力裝配式建筑結(jié)構(gòu)抗震分析方法

田清元

摘 要： 本文探討了預(yù)應(yīng)力裝配式建筑結(jié)構(gòu)抗震分析方法，分析了地震對(duì)建筑的危害，進(jìn)而對(duì)預(yù)應(yīng)力裝配式建筑結(jié)構(gòu)具體抗震方法進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)榻窈蟮难b配式建筑抗震設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力;裝配式建筑結(jié)構(gòu);抗震分析

【中圖分類號(hào)】TU973+.257 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.111

預(yù)應(yīng)力裝配式混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新型的建筑結(jié)構(gòu)形式，它把預(yù)先預(yù)制的梁柱運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，在梁柱中間先預(yù)留孔道，然后穿入預(yù)應(yīng)力筋，后張預(yù)應(yīng)力筋提供的擠壓力可以將梁柱構(gòu)件組裝成整體框架。和現(xiàn)饒混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具有使用性能好、震后結(jié)構(gòu)的殘余變形小，以及能夠充分利用高強(qiáng)材料減輕自重，可以工業(yè)化生產(chǎn)、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)建筑拆除時(shí)，就可以把建筑構(gòu)件分類運(yùn)回到預(yù)制場(chǎng)或相關(guān)生產(chǎn)廠集中處理，各部分材料可以循壞利用，符合國家節(jié)約能耗的要求，這使得裝配式結(jié)構(gòu)在歐美和日本等工業(yè)化國家得到了廣泛應(yīng)用。目前的研究和工程實(shí)踐都表明，通過釆取可靠的措施，可以保證預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性。

1 地震對(duì)建筑的危害

地震是人類社會(huì)面臨的一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，破壞力極強(qiáng)，唐山、汶川大地震至今令人觸目驚心。在建筑安全因素中，地震作為一種隨機(jī)的、尚不能準(zhǔn)確預(yù)見和準(zhǔn)確計(jì)算的外部作用必須給予充分的考慮。

地震給建筑造成的損害是巨大的，主要有以下三點(diǎn)：一是地震引起建筑地基的震陷、砂土液化，從而使地基失效;二是地震引起整個(gè)地面嚴(yán)重變形而使建筑物重心轉(zhuǎn)移而倒塌;三是結(jié)構(gòu)物由于地面運(yùn)動(dòng)劇烈震動(dòng)，因變形過大、連接接頭的破壞、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足造成構(gòu)件失穩(wěn)甚至整體傾覆。所以，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)便成為設(shè)計(jì)師不得不面對(duì)的迫切課題。

2 鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑在抗震中的應(yīng)用

2.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)主體相對(duì)自重輕，在同等強(qiáng)度地震作用下，比普通混凝土結(jié)構(gòu)受力小，在設(shè)計(jì)地震作用下一般可以滿足在彈性范圍內(nèi)工作。

2.2 在抗震設(shè)防地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑在地震作用下，保持結(jié)構(gòu)功能的完整性;在罕遇地震作用下，保持結(jié)構(gòu)不倒塌。

2.3 部分鋼結(jié)構(gòu)建筑還能很好地利用了蒙皮效應(yīng)，使得它具有自重小，抗變形能力強(qiáng)、不易垮塌等特點(diǎn)。地震發(fā)生時(shí)，會(huì)伴隨有上下或左右的震動(dòng)，而由緊固件連接而成的鋼結(jié)構(gòu)形成一個(gè)穩(wěn)定的盒子狀，不會(huì)由于地面的搖晃出現(xiàn)樓板墜落或墻面倒塌的現(xiàn)象，有效地保護(hù)了人身財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑優(yōu)良的抗震性還體現(xiàn)在建筑的延性上，鉸接處區(qū)域受到震動(dòng)變形，從而大大減小建筑結(jié)構(gòu)受到地震的影響。因此，使用具有延性的輕鋼結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)建筑承載力的要求，換句話說，延性結(jié)構(gòu)可以通過自身變形抵御地震作用。

3 預(yù)應(yīng)力裝配式建筑結(jié)構(gòu)具體抗震方法分析

3.1 在預(yù)應(yīng)力裝配式建筑體系中設(shè)置抗震設(shè)施

地震雖然可怕，但是建筑中若利用良好減震技術(shù)能夠?qū)⑽：Τ潭冉档阶畹?。例如，四川地震中，某縣醫(yī)療大樓利用良好減震技術(shù)有效避免了地震危害。在災(zāi)后統(tǒng)計(jì)災(zāi)情時(shí)，發(fā)現(xiàn)這座醫(yī)療大樓基礎(chǔ)設(shè)施幾乎沒受到任何影響，只有輕微乳膠漆掉落現(xiàn)象。在研究預(yù)應(yīng)力裝配式建筑抗震方法時(shí)，可以借鑒以上經(jīng)驗(yàn)，避免地震災(zāi)害發(fā)生。具體操作步驟是：第一，檢測(cè)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)，模擬地震強(qiáng)度，設(shè)計(jì)抗震橡膠支架搭建方案。第二，準(zhǔn)備橡膠支架材料，確保能夠符合抗震需求。第三，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)性施工。將橡膠支架安裝在建筑上層結(jié)構(gòu)與下層結(jié)構(gòu)之間，減少地表建筑與地基結(jié)構(gòu)的相互影響。一旦發(fā)生地震，這種減震技術(shù)能夠?qū)⒌卣饓毫刂圃诟綦x層中，并且利用橡膠緩沖特性將壓力弱化，避免地基塌陷、建筑變形等現(xiàn)象發(fā)生。裝配式建筑不同于傳統(tǒng)建筑，所以在使用減震技術(shù)時(shí)，應(yīng)注重多元化考慮，確定抗震方法能夠發(fā)揮最大效果。

3.2 改進(jìn)預(yù)應(yīng)力裝配式本身結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)抗震目的

建筑節(jié)點(diǎn)是建筑在地震災(zāi)害中主要傾覆原因，所以研究抗震方法時(shí)，要以節(jié)點(diǎn)加固為重要研究任務(wù)。預(yù)應(yīng)力裝配式建筑分為裝配式連接和等效現(xiàn)澆連接兩種安裝類型，所以研究抗震方法要從這兩方面入手，來加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)連接。

（1）裝配式連接節(jié)點(diǎn)的抗震方法

裝配式連接節(jié)點(diǎn)包括兩種節(jié)點(diǎn)烈性，分別是螺栓節(jié)點(diǎn)和焊接節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在同樣情況下，螺栓節(jié)點(diǎn)相比于其他節(jié)點(diǎn)具有更高延展性、更大強(qiáng)度、更低的耗能性、更高效的施工效果。其中延展性能會(huì)影響抗震效果，所以改善這種不利影響，就可以增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力裝配式建筑的抗震功能。在螺栓節(jié)點(diǎn)表面進(jìn)行焊接加固，能夠避免混凝土、鋼筋、連接件之間產(chǎn)生互動(dòng)，增強(qiáng)建筑穩(wěn)定性。焊接節(jié)點(diǎn)抗震效果相對(duì)于其他節(jié)點(diǎn)而言較低，所以需要采取一些改進(jìn)措施增強(qiáng)抗震效果。第一，要連接側(cè)板進(jìn)行焊點(diǎn)加固，減少節(jié)點(diǎn)變形情況，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)承重力，以此抗擊地震壓力。第二，焊接節(jié)點(diǎn)的寬度必須符合抗震需求。尤其是焊接節(jié)點(diǎn)受到轉(zhuǎn)矩力時(shí)，要適當(dāng)增加焊接節(jié)點(diǎn)寬度，增強(qiáng)其牢固度，確保其能起到抗震效果

（2）等效現(xiàn)澆連接節(jié)點(diǎn)的抗震方法

等效現(xiàn)澆連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)種類分別是預(yù)應(yīng)力式拼接節(jié)點(diǎn)和后澆式節(jié)點(diǎn)。經(jīng)研究表明，預(yù)應(yīng)力拼接節(jié)點(diǎn)在受到較大壓力時(shí)，會(huì)脫離混凝土結(jié)構(gòu)，不會(huì)有明顯變形情況發(fā)生?？梢赃m當(dāng)減小拼接節(jié)點(diǎn)的箍筋數(shù)量，降低建筑經(jīng)濟(jì)成本。預(yù)應(yīng)力拼接節(jié)點(diǎn)的耗能效果較差，不能實(shí)現(xiàn)地震能量轉(zhuǎn)移。裝配式建筑中包含許多建筑材料，雖然預(yù)應(yīng)力拼接節(jié)點(diǎn)能夠抵抗住地震壓力，但是還會(huì)發(fā)生建筑倒塌現(xiàn)象。 所以要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力耗能功效，提升其抗震效果。選擇優(yōu)質(zhì)的預(yù)應(yīng)力筋，從本質(zhì)上增強(qiáng)抗震能力。增加預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)度，抗震效果會(huì)明顯優(yōu)于無粘結(jié)狀態(tài)。后澆式節(jié)點(diǎn)經(jīng)過抗震實(shí)驗(yàn)可知，不同壓力狀況下，表面性征幾乎沒有變化。通過數(shù)據(jù)表明，后澆式節(jié)點(diǎn)本身具有良好抗震功能。預(yù)應(yīng)力裝配式建筑各種節(jié)點(diǎn)抗震功效不同，在對(duì)建筑施工時(shí)，應(yīng)合理利用各種節(jié)點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)綜合型使用，讓建筑體得到高效保障，降低一種節(jié)點(diǎn)抗震功效的片面性弊端。

4 結(jié)語

預(yù)應(yīng)力裝配式結(jié)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化建造、抗災(zāi)易修復(fù)目標(biāo)的重要的結(jié)構(gòu)形式，兼具預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。目前相關(guān)規(guī)范制定著重強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件的抗震能力，缺少對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗震能力性能的了解，所以仍需優(yōu)化。

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