建筑物的地震減災(zāi)

1、.大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計論文PAGE ：.；PAGE 10建筑物的地震減災(zāi)摘 要最近的自然災(zāi)禍，暴露了可怕的后果，損害和影響了建筑環(huán)境?？磥?，最大的挑戰(zhàn)之一，是如何提高社區(qū)舊的建立和根底設(shè)備抵御自然災(zāi)禍的才干，以提高他們自然減災(zāi)的表現(xiàn)。經(jīng)過改善他們的表現(xiàn)，建筑物和根底設(shè)備對自然災(zāi)禍相關(guān)的風(fēng)險與可以緩解。建筑物抵抗地震危害的管理，普通的做法是遵照三個步驟的過程中，即挑選，評價和減災(zāi)。篩查構(gòu)成了初步的評價過程，并將評價優(yōu)先詳細(xì)的列出。新的構(gòu)造根據(jù)規(guī)范進(jìn)展評價比較建筑環(huán)境，并列出優(yōu)先緩解。改造或改換，可以到達(dá)的緩解目的。改造的意圖是改善的建筑環(huán)境的性能要求。經(jīng)濟(jì)，技術(shù)和環(huán)境思索資金時，重建能夠是

2、獨一可行的處理方法。1 、概述地震，無可防止的自然災(zāi)禍，可對我們的建筑環(huán)境呵斥消滅性的災(zāi)難。近年中度至中強地震對有人居住的地域產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。這些地震，即在美國northridge 1994年 ，日本神戶 1995年 ，土耳其Golcuk-Izmit 1999年 ，臺灣JiJi 1999年 ，印度gunjarat 2001年和美國西雅圖nisqually 。在過去的幾年失去了數(shù)以千記的生命和損失了數(shù)十億的資金。最近發(fā)生的地震闡明，會幸存下來的舊樓在大多數(shù)情況下有一個合理的翻新。最近的地震闡明，經(jīng)過加裝構(gòu)造來提升建筑物的老化和缺乏表現(xiàn)是令人稱心的，這似乎是最有效和高效率的地震危險性緩解措施。從

3、汲取的閱歷教訓(xùn)來看，其中減震區(qū)最大的挑戰(zhàn)是，如何改善性能較舊的建立和根底設(shè)備，以提高他們的才干足以接受地震危險。經(jīng)過改善他們的表現(xiàn)，相關(guān)的風(fēng)險與建筑物及根底設(shè)備對地震災(zāi)禍可以緩解。加拿大的做法給出了一個概念，將處置與地震危險性減輕建筑物和其潛在的運用作為國家方案，緩解自然災(zāi)禍對其他構(gòu)造的危害。3 、地震減災(zāi)最近發(fā)生的地震，暴露了舊建筑物的脆弱性和失效的結(jié)果。一個有效的和有效率的方式，以減輕相關(guān)的風(fēng)險與舊的和較脆弱的建筑物，是加裝構(gòu)件和翻新的舊式建筑，以致于與較新的建筑類似的性能程度。在加拿大，建立，普通經(jīng)過三個步驟的程序來處理地震危害，即挑選，評價和緩解。挑選建筑物的優(yōu)先次序，例如建筑物風(fēng)險分

4、數(shù)最高的會進(jìn)展更詳細(xì)的分析，而建筑物的風(fēng)險分?jǐn)?shù)最低的，可防止或推遲進(jìn)一步的調(diào)查。這詳細(xì)的分析，決議能否和到什么程度的建立需求加強。圖1顯示了建筑物的地震危險緩解程序的挑選第1步 ，評價步驟2 和緩解第3步。3.1 挑選由加拿大國家研討理事會制定了建筑物可以挑選運用的風(fēng)險管理工具，即 Manual for Screening of Buildings for Seismic挑選地震優(yōu)先索引，SPI存檔SPI10 優(yōu)先評價“低10SPI20 優(yōu)先評價“高高中能否需求減震？是否3為加固或重建設(shè)計和建筑圖1 .減震程序的挑選，評價和晉級Investigation (NRC, 1992)。建筑物被挑選根

5、據(jù)建筑物位置，土壤條件，類型和運用構(gòu)造，明顯的違規(guī)建立，存在或沒有非構(gòu)造性的危害，樓齡，入住特點和建立的重要性災(zāi)禍后或特殊的業(yè)務(wù)要求 。挑選可用于數(shù)值建立一個地震優(yōu)先索引 SPI ，即排名，結(jié)果從另外一個構(gòu)造指數(shù) SI 和非構(gòu)造性指數(shù)NSI。這個挑選的過程中，主要用于庫存的挑選和優(yōu)先為此目的，不是為了個別建筑物。不列顛哥倫比亞省最近經(jīng)過了一項不同的挑選方法，這是類似美國的做法，從聯(lián)邦緊急管理機(jī)構(gòu)，一個快速評價建筑物的根底剪切的需求和才干(P. Lam, personal communication, 2001)。3.1.1 、挑選參數(shù)挑選規(guī)范是基于： 1 確定建筑物的主要特點，它的位置，和運用

6、率等。 2 1 中個別數(shù)值的相關(guān)要素與參數(shù)確實定和。 3 結(jié)合風(fēng)險指數(shù)，本質(zhì)上是個別數(shù)值要素在數(shù)學(xué)上的產(chǎn)物。信息，如今年建成和適用確實定建筑物在地震下危險性的關(guān)鍵參數(shù)nbcc。資料顯示，由于它涉及到設(shè)計和建造的做法，現(xiàn)有建筑物，是直接作為個別分?jǐn)?shù)綁向其他參數(shù)。地震活動影響建筑物的位置是確定，并且作為適用nbcc給在表二。地震活動的位置是由有效的地震帶確定，這是界定在nbcc 1990。有效地震區(qū)等于zv 假設(shè)Za是相等于或小于zv 或zv + 1 假設(shè)Za zv 。Za是法向加速度，zv為位置在加拿大的某一特定的法向速度。 地震參數(shù)A是1.0和4.0之間的一個值。影響構(gòu)造的類型，是由該類型該建

7、筑物的構(gòu)造體系和適用的nbcc來決議，見于表三。建筑構(gòu)造的挑選同時要思索資料和體系。木材，鋼材， 混凝土預(yù)制件，砌筑填充和砌體構(gòu)造是評價重點。構(gòu)造類型參數(shù) c 取值范圍為1.0和3.5 。表二、地震活動性的影響NRC， 1993年 地震活動設(shè)計的有效地震帶 zv或zv + 1 ，假設(shè)Za zv nbcc 2 3 4 5 6 前65 1.0 1.5 2.0 3.0 4.0 65-85 1.0 1.0 1.3 1.5 2.0一= 后85 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 一地震活動二土壤條件三類型的構(gòu)造四建立違規(guī)行為五建立的重要性入住 六非構(gòu)造性的危險生命平安和運作的要求影響建筑的重要性，是

8、由建筑占用的類型和密度和所適用的nbcc在表四給出。建立的重要性參數(shù)表示，災(zāi)難后的建筑物和特殊業(yè)務(wù)所需經(jīng)費。根據(jù)對建筑物的入住類型和密度，建筑物的重要性參數(shù)五取值范圍為0.7和3.0 。3.1.2 、地震優(yōu)先指數(shù)該評分系統(tǒng)是由一個構(gòu)造指數(shù) SI 和非構(gòu)造性指數(shù)NSI組成 。SI是有關(guān)建筑構(gòu)造能夠出現(xiàn)的風(fēng)險，以NSI是有關(guān)建筑構(gòu)件非構(gòu)造性的風(fēng)險。構(gòu)造指數(shù)，SI，計算方法如下：SI = A B C D E影響A，B，C， D和E要素，地震活動性，土壤條件，構(gòu)造類型，建筑物重要性表二 。非構(gòu)造指數(shù)NSI，計算方法如下：NSI = B E FF是最總要的要素在F1：降低生命危害和F2 ：危害的重要性之

9、間。地震優(yōu)先指數(shù)， SPI，等于構(gòu)造指數(shù)和非構(gòu)造性指數(shù)的和，即SPI=SI+NSI闡明見表二 。地震優(yōu)先指數(shù)，是關(guān)系到建筑物地震危險性按nbcc 1990 確定。挑選規(guī)范闡明，潛在的地震危險性低為建筑物的SPI20 圖1 。優(yōu)先為一個更詳細(xì)的評價步驟2 是由SPI的決議順序。可取的做法是進(jìn)展詳細(xì)評價一個建筑物的SPI與15相比較 。建筑物與SPI30可視為高風(fēng)險，并立刻評價建筑的抗震性能是必要的。3.2、評價該建筑的構(gòu)造和非構(gòu)造構(gòu)件的缺陷應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行地震規(guī)范的要求下確定的評價步驟。NBCC1995 and “Guideline for Seismic Evaluation of Existing

10、 Buildings (NRC, 1993)可以用來評價抗震性能的現(xiàn)有建筑物?！癎uidelines for seismic assessment of stone masonry structures(PWGSC, 2000) 被運用在砌體構(gòu)造中。CSA-S832引見了非構(gòu)造性的建筑構(gòu)件的風(fēng)險評價方法，已被稱為“operationaland functional components for buildings (Cheung et al., 1999)。 在評價過程中，建議確定缺乏和能否需求加裝，應(yīng)思索到該大廈下過去的歷史地震事件的表現(xiàn)，建筑物剩余運用壽命，財務(wù)和業(yè)務(wù)的要求，以及對文物的限

11、制。 (NRC, 1993; PWGSC, 2000)作為技術(shù)指南和一個普遍接受的慣例建議，在正常情況下建筑物到達(dá)60 承載才干的要求，那么建筑不須晉級。4 、自然災(zāi)禍緩解呵斥這些事件無論是地震或龍卷風(fēng)或洪水有很多不同，影響和緩解個別自然災(zāi)禍之間也有很多不同。察看過去的自然災(zāi)禍?zhǔn)录?，提示了以下常見確實鑿現(xiàn)實：1 、在較新的和舊建筑之間預(yù)期表現(xiàn)的差別，后者通常不亞于前者。2 、建筑環(huán)境的影響，不僅表如今設(shè)計要求，但同時也受施工質(zhì)量建造方法，質(zhì)量資料及施工對構(gòu)造和非構(gòu)造組件的影響。3 、存在技術(shù)知識的差距：a較新的和舊建筑之間的表現(xiàn)-如何改善舊樓性能的到達(dá)較新的建筑物表現(xiàn)。b規(guī)范之間細(xì)化為新的建立

12、和開展，針對現(xiàn)有的建立-更多的努力是需求規(guī)范的開展和維護(hù)地震作用下現(xiàn)有的建筑物。c科學(xué)研討和實踐之間需求有必要建立一個更完好的方法，研討的實踐需求和要求。4 、缺乏一個慣例法律和溯及既往的規(guī)定和一向的和繼續(xù)的協(xié)作關(guān)系的各級政府和其他利益相關(guān)者來維護(hù)和改善性能的建筑環(huán)境。表三。效果類型的構(gòu)造NRC， 1993年 機(jī)構(gòu)類型 NBCC 構(gòu)件類型和符號設(shè)計 木構(gòu)造 鋼構(gòu)造 混凝土 預(yù)應(yīng)力砼 MI Masonry WLF WPB SLF SMF SBF SCW CMF CSW PCF PCW SIW RML URM CIW RMC 90 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1

13、.0 1.0 1.0 1.0 - MIO =砌體填充wlf =木材輕型木構(gòu)造wpb =木材，郵政和梁slf =鋼輕型木構(gòu)造SMF=鋼框架的時辰SBF中=鋼支撐框架scw =鋼架與混凝土剪力墻CMF =詳細(xì)時辰框架CSW=混凝土剪力墻PCF=預(yù)制混凝土框架pcw =預(yù)制的鋼筋混凝土墻SIW=鋼框架與填充砌體剪力墻CIW=混凝土框架與填充砌體剪力墻rml =配筋砌體軸承墻壁與木材或金屬甲板樓層或屋頂RMC=配筋砌體軸承墻壁混凝土隔板urm =無砌體承重墻建立4.1、用地震的放法緩解其他自然災(zāi)禍地震的挑選-評價-晉級的做法用于其他自然災(zāi)禍?zhǔn)强尚械?。特別是挑選的方法，能夠會獲得經(jīng)過，為挑選高層建筑物的

14、構(gòu)造按照他們個別自然災(zāi)禍如洪水，暴雨， 高風(fēng)，旋風(fēng)式和暴風(fēng)雪的潛在風(fēng)險程度詳細(xì)修正的。挑選參數(shù)包括建立的地點，土壤條件，構(gòu)造運用的類型，樓齡，建立的重要性，入住的特點和非構(gòu)造的危險，同樣適用于地震和其他自然危害與適當(dāng)?shù)男Ｕ?。表四。?gòu)建的重要性， NRC， 1993年 E Building Design Low Normal School, or Post disaster SpecialImportance NBC occupancy occupancy High occup. very high occ. operationalN 3000 requirementto 300 to 3000

15、 70 0.7 1.0 1.2 1.5 2.0 E =N=占地x入住密度x時間要素* 主要用途： 入住密度 平均每周任務(wù)小時大會 1 5至50 商品，個人效力 0.2 50至80 辦事處，體制，制造業(yè) 0.1 50至60 住宅 0.05 100 存儲 0.01至0.02 100 *時間的要素是平等的，以每周平均工時人力入住除以100 ，而不是大于1.0 。構(gòu)造評價，地震的方法的第2步，應(yīng)該成認(rèn)較新及較舊建筑之間表現(xiàn)的差別。應(yīng)思索到過去的構(gòu)造表現(xiàn)，其他效力生活的構(gòu)造，財務(wù)和業(yè)務(wù)的要求和遺產(chǎn)限制。抗震60 的要求，可以做為加固其他不同的自然災(zāi)禍。 構(gòu)造加裝或晉級是旨在減少潛在的破壞性自然災(zāi)禍對建筑

16、物的影響，橋梁和通訊，公用事業(yè)，水塔。加強構(gòu)造性的組成部分，一個大廈在發(fā)生自然災(zāi)禍建立與相關(guān)潛在的危險最小風(fēng)險。這是值得留意，一場自然災(zāi)禍為某一特定的危險例如，加強墻的地震危險性有緩解的效果，對其他災(zāi)禍往往有有利影響例如， 強風(fēng)或龍卷風(fēng)。而從一種自然災(zāi)禍到另一種，需求的程度和緩解任務(wù)能夠會有所不同，主要構(gòu)造構(gòu)件加以思索和晉級是相當(dāng)常見的和可以給出下面定義。外墻/外包層-載荷可以是橫向的風(fēng)，地震作用在外墻和縱向的雪，雨 。特別應(yīng)思索到接口錨碇之間的墻壁或包層和其他構(gòu)造性要素， 如梁柱框架和樓層。砌體墻，尤其是假設(shè)沒有橫向框架依托，能夠會承載力缺乏，在強風(fēng)或地震的地面振動的非構(gòu)造性的危害下，有很大

17、能夠全面解體。承載力缺乏的外墻或包層應(yīng)予以刪除，改換或加裝。圖3和圖4闡明潛在危害的緩解措施，可用于砌體加強防護(hù)和預(yù)制面板銜接。橫向框架和柱-不論潛在的自然災(zāi)禍，框架可被視為建筑物的骨干柱，框筒構(gòu)造。防止同時倒塌，并且強柱弱梁規(guī)范必需得到滿足。這些準(zhǔn)那么確保有富有的設(shè)計，因此假設(shè)一個關(guān)鍵的構(gòu)件失效，它不會導(dǎo)致全部或部分構(gòu)造的解體。柱可以用鋼護(hù)套加強或由施工手段與先進(jìn)復(fù)合資料如碳纖維加強塑料。除了加強個別橫梁和柱，橫向框架也可以加強與補充框架或減振安裝Naumoski and Foo， 2000年 。地震或風(fēng)致建筑構(gòu)造負(fù)荷后，橫向框架是可以的減少阻尼的安裝。阻尼安裝吸收部分負(fù)荷，使現(xiàn)有的構(gòu)造從而

18、防止超載，否那么超越的建筑構(gòu)造的承載力。類似的在經(jīng)過該建筑構(gòu)造的基地安裝相應(yīng)的隔離器減少地震荷載，建筑構(gòu)造也可以實現(xiàn)構(gòu)造與地面隔離從地面地面運動。屋頂框架-主要裝載在屋頂上是抵抗向下的雪， 冰或雨。這也是一個重要構(gòu)架，提供一個完好的構(gòu)造負(fù)載途徑從屋頂橫梁，柱，最后轉(zhuǎn)移到根底。為適當(dāng)讓負(fù)荷從屋頂梁/柱/框架轉(zhuǎn)移，屋頂?shù)娜狈梢缘玫郊訌?，或提供額外支持。樓板骨架-其功能類似屋頂?shù)陌惭b，樓板加強，通常不是必需的，除了其下調(diào)負(fù)載是由于住戶和用途，而不是由于外部荷載，如在雪地或冰上。非構(gòu)造構(gòu)件-維護(hù)非構(gòu)造構(gòu)件減少生命危險，維護(hù)財富，最大限制地減少財政的影響，協(xié)助業(yè)務(wù)迅速恢復(fù)，加強快速搜索和研討活動。關(guān)鍵

19、義務(wù)設(shè)備的繼續(xù)運作維護(hù)非構(gòu)造組件是非常重要的如緊急及安康中心，生命線和事業(yè)。構(gòu)造和非構(gòu)造組件地震的緩解措施，為可以在文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)(Cheung et al., 1999; NRC 1995; PWGSC 1995; PWGSC2000b).5 、結(jié)論一確定個具有挑戰(zhàn)性的方面是給地震荷載定義適當(dāng)?shù)恼鸺壓瓦\用風(fēng)險。減少嚴(yán)重地震的破壞危險，需求添加很強的抵抗構(gòu)件。這會導(dǎo)致更大的本錢構(gòu)造，但通常相比，不會超越整體方案的總本錢。在另一方面，它降低災(zāi)禍損失。最低本錢的地震荷載，取決于災(zāi)禍的邊沿本錢與抵抗的邊沿本錢的最正確比例。這個比例對估計運用年限有很大的影響，初步構(gòu)造和第二步非構(gòu)造性與構(gòu)造的重要性損害的比

20、例。更深化的方面是適當(dāng)運用其他災(zāi)禍的危害來評價地震災(zāi)禍的等級，如風(fēng)災(zāi)。需求進(jìn)展平衡這些風(fēng)險。由于加拿大寬廣的土地面積，自然災(zāi)禍，例如地震， 洪水，風(fēng)/雪暴和龍卷風(fēng)是區(qū)域化。舉例來說，西海岸更容易被地震破壞，Manitoba部分更是有洪水災(zāi)禍，Alberta和Ontario南部更容易受龍卷風(fēng)襲擊，Quebec和東部海岸更關(guān)注與雪/冰風(fēng)暴或颶風(fēng)的襲擊。往往，為一危險，如地震的減災(zāi)程序和措施，可以有利于減少其他危害的影響，如風(fēng)暴。社會，包括各級政府和私營部門面臨的挑戰(zhàn)，就是要整合一切措施，針對個別減少危害到一個國家綜合方案的災(zāi)禍，旨在最有效的減少自然災(zāi)禍后的建筑環(huán)境的影響。在國家方案內(nèi)制定和實施這樣

21、一個減震的方法，在建筑物抗震減災(zāi)的處置與構(gòu)造思索可以思索其潛在的推行和運用到其他自然災(zāi)禍和構(gòu)造。參考文獻(xiàn)Cheung, M., Foo, S., and McClure, G.: 1999, Guideline for seismic risk reduction of functionaland operational components of buildings, In: Proceedings of the 8th Canadian Conference onEarthquake Engineering, Vancouver, B.C., pp. 167172.Chidiac, S.,

22、 Foo, S., and Cheung, M.: 2000, Seismic guidelines for stone-masonry componentsand structures, International Conference on The Seismic Performance of Traditional Buildings,Istanbul, Turkey, November 1618.(ENR) Engineering News Record: 2001, Seismic Requirements: HospitalsMust Spend Billions, April16

23、, pp. 20.Filiatrault, A., Uang, C. M., Folz, B., Christopoulos, C., and Gatto, K.: 2001, Reconnaissance Reportof the February 28, 2001 Nisqually (Seattle-Olympia) Earthquake, Department of StructuralEngineering, University of California San Diego, La Jolla, California.Foo, S.: 1999, Damage Assessmen

24、t of Buildings: Taiwan Earthquake (presentation), Workshopon “Major Earthquakes Damage Assessment and Restoration Opportunities, Hull, Quebec,December 8.Foo, S. and Cheung, M.: 2000, Cost Effective Retrofit of Federal Buildings, In: Proceedings ofCanada-Taiwan workshop on “Natural Hazards Mitigation

25、, Hull, Quebec, Canada, pp. 91100.Foo, S., Naumoski, N., and Saactioglu, M.: 2000, Seismic Requirements for Retrofitting of ExistingBuildings, Ottawa/Carleton Earthquake Engineering Center, Ottawa, Ontario.Gates, W. E. and McGavin, G.: 1998, Lessons learned from the 1994 Northridge earthquake onthe

26、vulnerability of nonstructural systems, In: Proceedings of the Seminar on Seismic Design,Retrofit, and Performance of Nonstructural Components, Report ATC-29-1, Applied TechnologyCouncil, Redwood City, California, pp. 93106.Lau, D.: 1999, Damage Assessment of Buildings and Infrastructure: Taiwan and

27、 Turkey Earthquakes(presentation), Workshop on Major Earthquakes Damage Assessment and RestorationOpportunities, Hull, Quebec, December 8.McKevitt, W. E., Timler, P. A. M., and Lo, K. K.: 1995, Nonstructural damage from the Northridgeearthquake, Canadian Journal of Civil Engineering 22, 428437.(NRC)

28、 National Research Council of Canada: 1992, Manual for Screening of Buildings for SeismicInvestigation, Institute for Research in Construction, Ottawa, Ontario.(NRC) National Research Council of Canada: 1993, Guidelines for Seismic Evaluation of ExistingBuildings, Institute for Research in Construct

29、ion, Ottawa, Ontario.(NRC) National Research Council of Canada: 1995, National Building Code of Canada (NBCC1995), Ottawa, Ontario.(NRC) National Research Council of Canada: 1995b, Guidelines for Seismic Upgrading of ExistingBuildings, Institute for Research in Construction, Ottawa, Ontario.Naumoski

30、, N. and Foo, S.: 2000, Seismic Upgrade Technologies for Buildings: A Review, PublicWorks and Government Services Canada, Hull, Quebec, Canada.Ottawa Citizen (Newspaper): 2001, Worrywart Canadians Fear the Worst, April 4, 2001.(PWGSC) PublicWorks and Government Services Canada: 1995, Guidelines for Seismic Evaluationand Upgrading of Non-Structural Building Components, Hull, Quebec.(PWGS