抗震安全（精选十篇）
抗震安全 篇1
笔者作为一名消防老兵、公安部协调组组长和四川省抗震救灾指挥部(以下简称“省指挥部”)成员,通过对一些灾区灾民安置点的安全检查,除了发现一批社会治安、消防、交通方面的安全隐患,并提请省指挥部和省有关部门采取了一些针对性的整改措施外,还发现各灾民安置点(包括参加抗震救灾战斗的军队、武警、公安民警和民兵预备役人员住宿、使用的帐篷和板房区)都普遍忽视了防雷安全问题。为此,除已提请省指挥部及有关部门采取相关措施外,经调研、查阅有关资料撰写此文,以期能对今后类似的应急救灾工作提供参考。
1 雷电的种类
雷击有极大的破坏力,其破坏作用是综合的,包括电性质、热性质和机械性质的破坏。根据雷电产生和危害特点的不同,雷电可分为以下四种:
(1)直接雷。 直接雷是云层与地面凸出物之间放电形成的。直接雷可在瞬间击伤击毙人畜。巨大的雷电流流入地下,令在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压,可能直接导致接触电压或跨步电压触电事故。
(2)球形雷。 球形雷呈球形,似发红光或极亮白光的火球。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内,有极大的危险性。
(3)雷电感应。 雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云接近地面,在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致,在雷云与其他部位放电后,凸出物顶部电荷失去束缚,以雷电波形式沿凸出物极快地传播;电磁感应是由于雷击后巨大的雷电流在雷击点周围空间产生迅速变化的强大磁场所致,这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压,造成二次放电,从而损坏电气设备。
(4)雷电波侵入。 雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线路或管道迅速传播形成。雷电波侵入可以毁坏电气设备的绝缘,使高压窜入低压,造成严重的触电事故。
2 雷电的危害
雷电灾害是严重的自然灾害之一。随着全球气候变暖,极端天气气候事件逐渐增多,雷电天气也呈增多、增强的趋势。随着信息产业的发展、能源需求的增长、城市高层建筑的增多和公众对生活质量要求的提高,雷击引起的火灾、爆炸、建筑物损毁、电力通信中断、计算机网络瘫痪等事故频繁发生,经济损失和社会影响正日益扩大。尤其值得注意的是,当人类社会进入电子信息时代后,雷电灾害出现了以下新特点:
首先,是受灾面扩大,即已从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有的行业,特别是与高新技术关系最密切的领域,如:航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子、石油化工、金融证券等;其次,是从二维空间变为三维空间入侵,即从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场,从三维空间入侵到任何角落造成灾害,因而防雷工程已从防直接雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲(LEMP);三是雷灾的经济损失和危害程度大幅增加,即雷灾袭击的对象本身的经济损失有时并不太大,但由此产生的间接经济损失和影响却难以估计;四是雷灾的主要对象已发展到微电子器材及设备,造成微电子设备的失控或损坏。
我国地形复杂,气候多样,属雷电多发国家。据国家民政部2007年1月7日公布的《2006年全国因自然灾害死亡人口情况》报告表明,雷击致死人命已占自然
灾害死亡人口总数的14%左右。如2007年5月23日16时许,重庆市开县义和乡兴业村小学因雷击造成7人死亡、19人重伤、20人轻伤的严重后果。国务院总理温家宝同志立即作出重要批示,要求各级政府各部门深刻吸取教训,加强防雷宣传,坚决落实防雷减灾工作。
据笔者向四川省气象部门了解,四川地区年平均雷暴日数为40～80 d,个别地区甚至高达110 d,且6月至9月为雷暴高发期。其中,成都、绵阳、德阳、雅安、广元和阿坝等地震重灾市、州近2005年至2007年雷电灾害情况见表1所示。
3 雷电的防护
必须坚持“以人为本”的根本要求,充分认识抗震救灾期间防雷工作的重要性和紧迫性,严格遵守国家有关防灾减灾的法律法规和防雷设计技术规范,切实加强灾民过渡安置点(包括参加抗震救灾战斗的军队、武警、公安民警和民兵预备役人员住宿、使用的帐篷、活动板房,下同)雷电灾害的防护工作。
(1)地震过渡安置点的选址,除应符合住房和城乡建设部制订的《地震灾区过渡安置房建设技术导则》(试行)外,还应尽量远离大树、铁塔、电杆等易受雷击的物体。
(2)按照国家有关防雷技术规范要求,过渡安置房属三类防雷建筑。活动板房屋面为金属面板,只要面板厚度≥0.5 mm,且金属面板与活动板房的金属构架妥善连接,年雷暴日数在30 d以下的安置点,则可不安装接闪器。
(3)活动板房的金属构架应采取等电位连接措施。即每栋应有两点相互连通,且连接线(截面积<| 10 mm2)应埋地;每两栋活动板房之间打入一个接地极与两栋活动板房连接,组成人工地网,所有接地极与活动板房并联组成共用接地系统。人工垂直接地极宜采用角钢(厚度<| 4 mm)、钢管(壁厚<| 3.5 mm)或圆钢(Ø<| 10 mm)长度应为1.5～2.5 m,埋设深度<| 0.5 m。共用接地系统的工频接地电阻>| 30 Ω 。
(4)过渡安置点的供电线路应采取防雷电波侵入的措施。过渡安置点电源线多为架空引入,所以,应在总配电盘装设标称放电电流40 kA的电源避雷器。当总配电盘距安置房区架空电源线长度>50 m 时,应再在过渡安置房分配电盘处装设标称放电电流20 kA的电源避雷器;当电源线埋地引入时,则只需要在过渡安置房分配电盘装设一级标称放电电流20 kA的避雷器即可。
(5)有信号线引入的安置点应根据具体情况,在信号设备端口安装信号线避雷器,且避雷器应与电缆金属外皮、绝缘子铁脚、金具连在一起接地。进出过渡安置点的电话、网络和电视等信号线缆,宜选用有金属屏蔽层的电缆或穿金属管埋地引入,金属屏蔽层或金属管宜在两端就近接地,有条件的可在设备端安装浪涌保护器。
(6)建在比较空旷的、年雷暴日数在30 d以上的活动板房和帐篷,宜安装避雷针作为接闪器,避雷针高度按滚球半径60 m计算保护范围。
活动板房、帐篷较多的安置点宜安装避雷线,避雷线高度应高于活动板房顶、帐篷顶3 m以上,避雷线长度在50 m以内的,可用Ø25 mm2的钢绞绳制作;长度在50～100 m的,应用Ø35 mm2的钢绞绳制作。钢绞绳两端和中间均应有支撑杆作为引下线且均应接地,并与整个安置点的人工地网相连,使工频接地电阻<30 Ω。还需特别注意的是,行人过往通道上的防雷引下线在距地面2 m的一段应采取绝缘措施,以防雷击时人触及发生危险。
避雷针的保护范围、避雷针针体需按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000计算、准备;过渡安置点的供电线路、信号线路应按照《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004的规定,采取防雷电波侵入措施。
(7)雷雨时,在帐篷内的人员应尽量远离(>2 m)帐篷金属支撑杆,切忌触摸金属支撑杆、电源线及开关;在活动板房内的人员应尽量远离活动板房边缘,以防直接雷的伤害。还应尽量远离(>2 m)板房的金属支撑杆和金属构件,以防金属支撑杆、构件产生旁侧闪络伤害人身。若雷电在板房附近的上空活动,应双手抱膝,胸口紧贴膝盖,并尽量低头,蹲在板房内的干燥地面上,但切不可躺下。
校舍消防抗震安全专项整治工作方案 篇2
为贯彻落实省委、省政府和潍坊市委、市政府部署要求以及省、市领导批示精神，切实解决我市各级各类学校幼儿园校舍安全隐患和历史遗留问题，制定如下整治工作方案。
一、工作目标
全面排查治理校园消防抗震安全隐患，彻底整改大、中小学、幼儿园（含民办幼儿园）、中等职业学校（含技工院校）、教育培训机构、党校（以下简称学校）既有建筑消防抗震安全存在问题，提高校园消防抗震安全管理水平，切实解决校园消防抗震安全问题，确保全市校园消防抗震安全形势持续稳定。
二、整治内容
学校既有建筑消防验收和抗震设防标准问题数量多、时间跨度长、社会影响大，不仅涉及建筑工程消防设计审查验收等技术政策管理，还涉及立项、用地、规划、财政等政策管理。市住建、教育、自然资源和规划、消防、财政、审批等职能部门要按照“安全第一、依法规范、尊重历史、分类处置”的原则，统筹谋划、系统推进有关问题有序得到彻底解决。
（一）对没有依法履行立项、用地、规划、施工许可、消防设计审查验收等手续或手续不齐全的，按照建设时的政策处理处罚后，补办相关手续或出具相关证明文件。
（二）对没有依法履行消防设计审查程序的，由镇街区政府委托消防技术服务机构，按工程竣工时的标准进行消防安全鉴定，鉴定合格报告代替消防验收手续。
（三）对未按消防设计图纸施工的，应进行整改；无法整改的，采取加强防范措施，镇街区政府委托消防技术服务机构，进行消防安全鉴定，鉴定合格报告代替消防验收手续。
（四）对工程验收报告、工程竣工图纸等申报资料缺失的，由镇街区政府委托进行工程质量安全鉴定检测和消防安全鉴定,质量安全和消防鉴定均合格的，鉴定报告可代替质量竣工验收备案手续。
（五）对验收不合格且整改不到位的，按整改意见落实整改，限期整改不到位或存在重大安全隐患的，责令停止使用。
（六）对未按抗震设防标准规范设计、未按设计图纸施工、未提高抗震设防标准的工程，进行抗震设计验算和抗震鉴定，对不能满足抗震设防要求的，制定整改方案并明确完成时限。
三、时间安排
校舍消防抗震专项整治工作主要分为三个阶段:
第一阶段：全面调查摸底阶段（2020年9月10日前）。按照属地管理原则，以镇（街、区）为单位，开展全方位的动员部署。各镇（街、区）根据摸底排查情况，组织力量对辖区内全部学校（含民办教育培训机构）既有建筑安全、手续问题以及其他校舍安全问题进行全面复核，制定整治工作方案，填写《校园既有建筑安全问题排查登记表》《校园既有建筑安全问题排查汇总表》《校园消防安全排查情况登记表》《校园抗震设防问题排查情况登记表》《寿光市校舍消防抗震安全专项整治工作人员联系表》（附件2、3、4、5、6）。
9月8日前，各镇（街、区）将整治工作方案及5个附件（附件2、3、4、5、6），经镇（街、区）政府主要领导审核、签字盖章后,书面报市学校安全专业委员会办公室（寿光市检察院大楼1204室，联系电话：5102110）。
第二阶段：组织实施阶段（2020年9月—12月）。组建由住建、教育、消防、自然资源和规划、应急、财政、发改、生态环境、综合行政执法、审批等部门组成的工作专班，摸清存在的问题、原因及对策，根据台帐清单梳理的问题类型，按照“一校一策”“一楼一策”的原则，研究提出解决的办法，制定方案，明确职责，落实整改资金，强化整改措施，实行闭环管理，确保整改一处、验收一处，合格一处、销号一处。市住建局负责对全市校园消防抗震安全隐患整改进行业务培训和指导，负责落实整改方案及措施，负责推进全市学校消防抗震验收工作。不能确保安全的，要立即停止使用，确保不发生安全问题。各镇（街、区）务必年内全部完成整改任务，12月10日前报送工作总结（报送邮箱：sgxxxf@wf.shandong.cn）。
第三阶段：检查提升阶段（2020年11月—12月底）。11月上旬，市工作专班对各镇（街、区）校舍安全隐患排查和整改落实情况进行一次全面督查；12月上旬，市工作专班对各镇（街、区）整改完成情况进行一次“回头看”检查验收，确保整改落到实处，圆满完成整治任务。各镇（街、区）建立健全校园消防抗震安全长效管理机制，从源头上提升校园消防抗震安全管理水平。
四、保障措施
（一）加强组织领导。市里将学校校舍消防抗震安全整改工作作为学校安全专项整治三年行动的重点，由市安委会办公室牵头，市住建局、市教体局、市自然资源和规划局、市财政局、市发改局、潍坊生态环境局寿光分局、市综合行政执法局、市行政审批服务局、市应急局、市消防救援大队等组成工作专班。各镇（街、区）也要成立本地校园消防抗震安全整治工作专班，负责专项整治行动的组织实施，协调督促相关部门各司其职、密切配合，统筹推动整改工作。
（二）压实整改责任。严格落实属地管理责任，各镇（街、区）政府主要负责同志是第一责任人，要亲自组织研究解决有关问题，负责落实辖区内学校消防、防震安全主体责任。住建部门负责落实、推进全市学校消防验收和抗震设防整改工作，对整改后满足消防和抗震要求的校舍进行验收备案；教育部门负责督促各类学校做好消防、防震状况的排查、摸底；发改或行政审批服务部门负责做好学校建设项目立项整改工作，对符合条件的及时办理立项手续；财政部门负责加强财政支持，加大资金投入力度；自然资源和规划部门或审批服务部门负责做好规划整改工作，对符合条件的及时办理规划手续；自然资源和规划部门负责做好用地整改工作，对符合条件的及时办理用地手续；消防救援部门负责对学校消防历史遗留问题进行处理解决；生态环境、综合行政执法等部门各负其责，共同做好整改工作。各镇（街、区）政府要切实担负起校园消防和抗震设防建设首要责任和校园安全主体责任，严格落实整改措施，加快工作进度，尽快解决遗留问题。
（三）强化督查调度。加大工作调度督查力度，建立“一周一调度、一月一通报”工作机制，有关工作情况定期报市委、市政府主要领导、分管领导，对存在的问题及时通报督促改正，对工作重视不够、落实不力的单位和个人，将按照有关规定启动问责机制，从严追究相关责任。镇（街、区）及各相关部门工作开展进展情况（附件7），请于每周四上午10:00前报市学校安全专业委员会办公室（电子邮箱：sgxxxf@wf.shandong.cn）。
（四）确保校园安全。问题整改前和整改期间，各相关部门、镇街区、学校要针对存在的问题，研究制定针对性防范措施，修改完善应急预案，定期开展应急演练。如不能保证安全的，要立即停止使用，确保不发生安全问题。
核电厂抗震安全评估方法述评 篇3
摘要：为了应对核电厂超设计基准地震事件以及核电厂延寿和安全运行，需要对核电厂进行超设计基准地震下的抗震安全评估。介绍了3种核电厂抗震能力评估的方法，即保守的确定性失效裕度方法（CDFM）、地震易损性方法（SFA）及CDFM和SFA相结合的混合法。描述了CDFM抗震裕度的定义和保守的确定性失效裕度方法，并解释了用该方法计算抗震裕度的基本步骤；给出了SFA 3种地震易损性方法和分布模型，并对易损性参数的估计做了简要说明；最后介绍了混合法的研究概况。研究发现，CDFM法比SFA法简单，在实际应用中较为简便，混合法具有一定的近似性，适于初步分析。
关键词：核电厂；抗震安全评估；地震易损性法；保守的确定性失效裕度法；混合法
中图分类号：TIA8 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）01-0143-08
0 引言
核电作为一种安全、清洁的能源已经被世界上许多国家接受。然而核电站投资巨大，具有一定的设计使用寿命，世界上在运行的核电站多数采用二代堆型，其设计寿命为40年。截至2012年年底，世界上运行的核电站共有441个，运行年限不超过15年的处于“青春期”的核电站有59个；运行年限大于15年但不超过30年的处于“中年期”的核电站有249个；运行年限超过30年但仍在40年设计寿命内的处于“老年期”的核电站共有124个；运行年限超过40年的处于“延寿期”的核电站有9个（张家倍等，2010）。
核电厂设计输入地震动有不断提升的趋势。美国在20世纪70年代初所确定的核电站地震设计输入安全停堆地震（SSE）应采用10-4/年的概率水平，美国核管制委员会（NRC）在1997年就根据对建成核电站所作的地震风险分析评估活动加.以深入研究后推出了它的新导则RG1.165（uSNuclear Regulatory Commission，1997），规定今后新建核电站SSE的参考概率提升为10-3/年，这样美国对新一代核电站地震设计输入的实际操作水平已达到之前确定的SSE的1.0～1.8（Roben，2006）。日本核电站抗震设计指南（JEAG4601）2006年版相对于2001年版本有了重大改动，只设置SS作为核安全物项的统一考虑，且指SS（S2）的参考概率水平为10-3/年（Park，Hofmayer，1994）。这直接导致了全日本所有核电站址的地震动设计值与2001年版的S2相比均有1.2～1.62倍的提升。由日本2007年7月16日新泻6.8级地震及2011年3月11日的东日本海域9.0级地震对其邻近核电站柏崎刈羽及福岛核电站的地震实测记录可见，核电站确实会遭遇超设计的大地震。
针对核电厂超设计基准的抗震安全评估方法有3种：概率安全评估（PSA）、抗震裕度评估（SMA）和基于概率安全评估的抗震裕度评估（PSA-based SMA）。1983年美国核监管委员会NRC成立了专家组来开发抗震裕度评估方法（uSNuclear Regulatory Commission，1985a），将研究的重点放在了高于设计基准的抗震裕度地震（SME）上，实施了SMA试验性导则（US Nuclear Regula-tory Commission，1986，1988），并在美国缅扬基核电厂的安全评估（US Nuclear Regulatory Commis-sion，1987）中得到了应用。该方法用地震易损性方法（Seismic Fragility Analysis，简称SFA）或保守的确定性失效裕度方法（Conservatism Determin-istic Failure Margin，简称CDFM）评估核电厂的抗震能力。美国电力研究院EPRI也开发了和NRC类似的SMA方法，该方法强调确定性的HCLPF计算，即保守的确定性失效裕度方法（CDFM），而不是易损性分析（FA）（US Electric Power ResearchInstitute，1991）。该方法已成功用于美国卡巴托核电厂和哈奇核电厂的一号机组的评估（uS ElectricPower Research Insttiute，1989；Barr et al，1991）。uS Nuclear Regulatory Commission（1975）发表WASH-1400反应堆安全分析，第一次开展PSA分析。Cornell和Newmark（1978）详细介绍了PSA方法，采用对数正态易损性模型来定义核电厂的抗震能力。NRC公布的PSA程序指南提供了详细说明，同时，美国Brookhaven国家实验室完成了更加详细的报告（US Nuclear Regulatory Commis-sion，1985b）。迄今为止，实施最为详细的PSA为美国代阿布洛峡谷核电厂的PSA实施报告（PacificGas，Electric Company，1988）。PSA方法中运用地震易损性（SFA）方法进行核电厂抗震能力的评估，该方法最早在核工程领域应用，随后在建筑工程、桥梁工程及生命线工程中得到运用。
CDFM是一种确定性的方法，采用规定的规则进行计算，而SFA方法是以易损性曲线的形式描述部件的抗震能力，是一种概率性的方法。SFA方法和CDFM方法分别是概率安全评估和抗震裕度评估中的重要组成部分，本文主要介绍了这两种方法，并简要介绍了两种方法相结合的混合法。
1 CDFM方法
CDFM法是抗震裕度评估（SMA）中计算核电厂构筑物和设备抗震能力的一种方法，从而对抗震裕度进行定量分析。有关文献（US Nuclear Reg-ulatory Commission，1986：US Electric Power Re-search Institute，1984）推荐用这种方法计算结构和部件的抗震能力，并且对该方法进行了定义，这种方法在韩国Yonggwang核电站5、6号机组安全壳的抗震能力评估（Lee，Song，1999）中得到了应用。
1.1 抗震裕度定义
抗震裕度评估是对核电厂应对超过设计基准地震能力的评估，抗震裕度评估最初是为了避免地震危险性相关的争论。通过评估核电厂应对超过设计基准外部事件时的安全裕量，可以对核电厂的安全进行量化，找出核电厂的薄弱环节，从而保证核电厂的安全性。
抗震裕度评估中非常重要的一部分就是对核电厂构筑物、系统和部件（SSC）的抗震能力评估，抗震能力值用高置信度低失效概率（HCLPF）值来表示。HCLPF能力是一个保守的抗震能力值，简言之，它对应于一个地震水平，在这个水平下，有很高的置信度认为SSC发生失效的概率极低。HCLPF值是一个加速度值，当地面加速度处在这个水平上时，分析人员有95%的置信度认为部件的失效概率小于5%。在抗震裕度评估中HCLPF值主要有两个作用（Kennedy et el，1989）：（1）将高于抗震裕度地震（SME）水平的部件筛选出来；（2）评估关键部件的抗震能力，以此评估核电厂的抗震能力。在抗震裕度评估中，EPRI推荐运用保守的确定性失效裕度方法计算抗震能力值。
1.2 CDFM方法概述
CDFM方法概要如表1所示，该方法本质上旨在达成以下目标（US Electric Power Research Insti-tute，1991）：
（1）对指定的抗震裕度地震，结构和部件的弹性响应（SME需求）应该在84%非超越概率（NEP）下计算。
（2）应该把大部分部件的抗震能力定义在98%左右的超越概率水平上，这样即使SME需求稍微超过CDFM能力，因为规定非弹性能量吸收能力时是保守的，那么将会导致部件有非常低的失效概率。但是，对脆性失效模式（焊接失效、继电器振颤等）的CDFM能力，由于基本上没有非弹性能量吸收能力，部件能力的保守性应该增加到近似99%超越概率水平上。
（3）当需求与能力的比值大于1时，是容许非弹性变形的。非弹性变形的允许值规定在5%失效概率左右。对这个非弹性变形的允许水平，非弹性能量吸收能力Fμ应该保守的估计到84%非超越概率水平上。
（4）最终，应满足以下不等式：
抗震需求/能力≤Fμ. （1）式中，Fμ是非弹性能量吸收系数。
由于在其他步骤中都引入了保守性，当满足式（1）时，其结果是一个高置信度低失效概率值。任何抗震评估只要引入的保守性水平与上述4个步骤相差不大，这就满足了CDFM方法并且将得到一个HCLPF值。
1.3 抗震裕度计算
确定了以上输入后，就可以运用CDFM方法规定的规则计算抗震裕度。首先定义一个参考抗震裕度地震SMER，然后获得该地震的线弹性抗震需求DS，并根据导则计算CDFM能力C。那么，对于弹性响应，能力/需求如下（US Electric PowerResearch Insitute，1991 a）：式中，DNS是荷载组合中同时作用的全部非地震荷载的非地震需求；ACs是由于发生地震载荷引起的能力下降。类似的，对非弹性响应的容许水平，非弹性承载力/需求比例（C/D）I为：
1.4 基于抗震试验的抗震裕度
一般情况下，通过试验数据而不是分析计算得到电气设备的抗震能力（US Electric Power Re-search Institute，1991b）。对这些部件来说，高强度抗震试验数据成为抗震裕度评估的基础。因此，与部件相关的鉴定数据、易损性试验数据或通用数据都可用于抗震裕度分析。现有一些通用设备的地震强度数据库，且这些数据库在不断的更新升级（Electric Power Research Institute，1991a，b）。
基于高强度抗震试验数据，分析人员必须得出一个CDFM试验反应谱水平TRSc。为了得到HCLPF值，该TRSc应定义在约99%的超越概率水平上，即小于1%的失效概率。分析人员还必须得到一个与SMER相关的输入（即需要进行修正以反映运动的实际损坏特性）来要求反应谱RRSc。TRSc和RRSc必须定义在相同的阻尼比上（一般在2%～5%）。那么，式（6）中用于计算HCLPF值的比例系数（FS）T可以由所关心频率范围内TRS。与RRSc比值的最小值给出：式中，FD为频率拓宽输入谱能力因子；FSR为构筑物响应系数；A为参考地震峰值地面加速度。
2 SFA方法
地震易损性是指给定加速度（如不同频率下的地面峰值加速度或峰值谱加速度）的结构或部件的条件失效概率。概率安全评估（PSA）方法指南（US Nuclear Regulatory Commission，1983）中给出了结构和设备地震易损性的评估方法，地震易损性分析是PSA方法中的重要组成部分，用于计算核电厂构筑物、系统和部件的HCLPF值。该方法曾被应用于美国缅扬基核电厂的抗震安全评估（US Nuclear Regulatory Commission，1987）和韩国Yonggwang核电站5、6号机组安全壳的抗震能力评估（Lee，Song，1999）。
2.1 3种SFA方法
美国最早提出SFA方法并将其运用到核电厂的安全评估，其所提出的SFA方法有3种：SSMRP方法（Smith et al，1981）、Zion方法（Kennedy，Ravindra，1984；Pickard et al，1981；Kennedy et al，1980）以及BNL方法（Hwang et al，1984），Howard和Hwang（1985）对这3种方法进行了概述。
2.1.1 SSMRP方法
SSMRP方法把给定局部响应（如弯矩、应力、加速度等）下的条件失效概率定义为部件的易损性。该方法的主要特征为部件的响应是通过精确的建模、线性时程分析和抽样模拟技术得到的，而部件的能力常常通过主观判断、对数正态分布假设和有限的试验数据评估得到。该方法需要对SSC进行很多地震响应分析计算，响应计算具有精确的方法，因此计算结果较为准确，不需要考虑响应安全因子。该方法需要利用现有技术进行响应分析。然而，时程分析和拉丁超立方法需要较多的资源。所以在很长时间内该方法尚未用于PSA，但简化后的SSMRP方法（US Nuclear Regu-latory Commission，1990）已经得到了应用。
2.1.2 Zion方法
Zion方法把厂址给定地震动峰值加速度下（PGA）的条件失效概率定义为部件的易损性。该法的特点为：（1）部件的易损性分解成代表能力、延性和结构响应等系数；（2）每个系数都假定为对数正态分布，对数正态分布的中位值和两个对数标准分布值（一个是随机性，另一个是不确定性）主要通过主观判断获得；（3）部件的易损性自身也是对数正态分布，并且由相关系数中位值通过乘法规则评估易损性的中位值。该方法通常运用工程经验进行评估，因此无需细节的响应和能力分析。然而，对数正态分布纯粹是为了数学上的便利，此外，主观输入和乘法规则不一定是很好的结合。所以，易损性曲线对主观判断非常敏感。Reed和McCann（1984）指出易损性中位值的增加能引起易损性曲线的变化。
2.1.3 BNL方法
BNL方法与Zion方法相同，把给定峰值加速度的条件失效概率定义为易损性。该方法的主要特征是：（1）由一个高斯过程代替地震动，此高斯过程有零平均值和一个适当的能量谱密度函数；（2）最大响应分布是由模态分析、极值理论和随机振动理论得到的；（3）解析的定义每个失效模式的极限状态函数，并且条件失效概率是由可靠度分析技术计算得到的。因此，该方法中部件的易损性曲线用解析法获得。
2.2 易损性模型
根据易损性模型可以求出不同置信度下的中值能力，从而绘制不同置信度下的易损性曲线，进而求得部件的抗震能力值。现有的易损性模型有对数正态分布模型、Weibull分布模型和Johnson分布模型。其中对数正态分布应用上更加方便，应用更加广泛。
2.2.1 对数正态分布模型
在核电厂易损性评估中最常用到的分布模型为对数正态模型，付陟伟等（2013b）介绍了对数正态分布模型，并对此模型进行了推导。对数正态分布模型具有应用方便等优点而被广泛应用，并且可以通过中心极限定理证明无论独立变量服从何种分布，多个变量联合分布趋向对数正态分布（Park et al，1998）。美国电力研究院EPRI报告（US Electric Power Research Institute，2002，2009）和美国核管理委员会NRC报告（US Nucle-ar Regulatory Commission，1991a，b）对对数正态分布模型做了详细描述：对于特定的失效模式，可以用中值地面加速度能力的最佳估计值Am和两个随机变量来表达部件的整个易损性曲线组（易损性曲线是SFA方法中定义的一组曲线，表示不同置信水平下地震动水平与失效概率的关系）。因此，地面加速度能力A可表示为
A=AmeReU. （9）式中，eR和eU是中值为1的随机变量，分别表示地面加速度能力中值的随机不确定性和认知不确定性，本模型中eR和eU都服从对数正态分布，对数标准差分别为βR和βU。式（9）的易损性公式和对数正态分布假设，可以很容易的计算出一组近似表达易损性不确定性的易损性曲线。
如果已经充分认识了失效模式和描述地面加速度能力的参数（即只考虑随机不确定性βR），那么给定地面峰值加速度水平a时，条件失效概率fn可表示为式中，φ[.]为标准高斯累积分布，a为地面加速度，Am为地面加速度中值。
如果考虑模型不确定性βU，易损性就变为一个随机变量（对确定的加速度值，易损性是不确定的）。在任一加速度值下，可由主观概率密度函数表达易损性f，易损性不超过f'的主观概率Q（也称为“置信度”）与.厂的关系为式中，Q=P[f
2.2.2 Weibull分布模型
Weibull分布模型在加速度水平较低的区域得到的易损性太高，具有一定的不合理性，表示如下（Ellingwood，1994，1990）：式中，μ，σ和γ为分布参数。平均值和变化系数与这些分布参数有关：
2.2.3 Johnson分布模型
Johnson分布模型又称为修正的对数正态分布模型，具有4个参数，需要更多的数据或假设确定xmax和xmin，Johnson分布模型（Ellingwood，1994）表示如下：式中，xmax和xmin定义了分布的上下限，λ和ζ为分布参数。两个分布参数可写为式中，Am和VR分别是变量的中位值和变异系数。
2.3 易损性参数的估计
易损性参数的估计，通常使用一个中间随机变量，即安全系数（US Electric Power Research In-stitute，2002）。安全系数F是地面加速度能力与设计规定的参考地震水平（如设计规定的安全停堆地震ASSE）的比值，即4=FASSE，式中，A为实际地震动的加速度能力。安全系数也可表示为该关系式一般可分解为分别确定强度和反应的保守性或安全系数，即：即：F=FCFSR，其中，RE为从概率危险性分析中得到的参考地震反应谱；FC为能力系数；FSR为构筑物响应系数。也可以通过其他地震来定义F，如运行基准地震（OBE）。但是，必须确保高加速度下的实际失效模式与通过比较OBE反应和OBE允许应力所确定的失效模式是相同的。
安全系数的中值Fm与中值地面加速度能力Am相关，即：
通过对数标准差表达F的随机不确定性和认知不确定性，并且F与地面加速度能力A的对数标准差相同。US Electric Power Research Institute（2002）、付陟伟等（2013a）还对构筑物和设备的易损性参数的估计做了详细介绍。
3 混合法
由于SFA方法有几项缺点（Kennedy，1989）：必须评估中值能力、随机变化系数、不确定性变化系数，所以这个方法需要大量的判断和计算；从事地震易损性分析的人员非常有限；由于在计算中值能力、随机性和不确定性系数时需要大量的主观判断，并且HCLPF值依赖于这3个系数，所以，即使同样的人员所做的计算，在不同的核电厂之间或同一核电厂的不同部件之间也缺乏一致性。CDFM法的计算程序相较于SFA法更加简便，为了简化PSA计算，建议使用基于CDFM的SFA混合法（US Electric Power Research Institute，1994；Kennedy，1999）。该方法的主要特点是使用HCLPF值来估算地震易损性。首先，运用CDFM方法计算出核电厂SSC的HCLPF值，然后，运用主观判断和以下原则（Kennedy，1999）估算地面加速度能力的对数标准差：构筑物或处在较低位置的部件βc的取值范围一般为0.3～0.5；处在较高位置的能动部件βc的取值范围一般为0.4～0.6；不确定βc的具体值时，为保守起见，建议βc取0.4。最后，通过式（12）算出部件的地面加速度能力中值，从而也随之得出该部件的近似易损性曲线。US Electric Power Research Institute（1994）还建议在初步的系统分析中对每个部件都采用这种近似的易损性计算方法，以鉴别地震风险的主要贡献者（如CDF）。对地震风险中占据主要作用的少量部件，应使用更加精确的方法重新计算易损性参数，以得到更精确的平均CDF，同时必须确认风险的主要贡献者并没有发生变化。
4 结语
本文介绍了三种核电厂抗震安全评估方法，比较分析后认为：
（1）CDFM方法不需要进行大量的估算易损性参数，而是确定适当的输入参数，通过该方法中制定的一系列导则对核电厂SSC的抗震能力进行量化，在实际应用中较为简便。
（2）SFA方法需要估算很多的易损性参数，计算过程中做出的主观判断要比CDFM方法中多，计算过程较为复杂。
（3）混合法的计算更为简便，适合核电厂SSC初步易损性分析，具有一定的近似性。
某中学加固工程安全性及抗震鉴定 篇4
中小学校舍安全工程, 是我国为提高中小学校舍综合防灾能力的一项重要建设工程, 是体现以人为本、执政为民理念的重大举措, 是保证中小学学生、教职员工生命安全及中小学财产安全的重要举措。
在大同市地区, 中小学校舍采取抗震加固措施后, 需对中小学校舍加固后的安全性及抗震性能进行评价, 但我国目前尚无针对建筑物加固后安全性及抗震性能的评价方法。本文以大同市某中学教学楼为例, 阐述了该建筑物加固后安全性、抗震性能的评价方法, 以供参考。
1 工程概况
大同市某教学楼建于2001年, 1层~4层层高均为3.3 m, 建筑面积为2 593.2 m2。经鉴定, 该教学楼安全性等级Bsu级, 抗震鉴定结果为局部抗震措施、抗震承载力不满足GB 50023—2009建筑抗震鉴定标准要求, 建议采取加固措施。大同市某设计院根据鉴定报告出具了加固设计方案。该加固设计方案采用的加固方法为:采用板墙加固法 (在砌体墙侧面喷射一定厚度的钢筋混凝土) 对砖砌体墙进行加固, 采用增大截面法 (在预制板上增设钢筋混凝土现浇层) 对楼 (屋面) 板进行加固;采用的加固设计参数为:结构安全等级二级, 抗震设防类别为重点设防类 (乙类) , 加固后设计使用年限为40年, 抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度值为0.15g, 设计地震分组为第一组, 建筑场地类别为Ⅱ类场地, 风荷载按50年重现期取0.55 k N/m2, 雪荷载按50年重现期取0.25 k N/m2。教学楼平面布置图见图1。
2 检查内容及结果
2.1 板板墙墙加加固固工工程程
2.1.1 钢筋间距
采用钢筋扫描仪对该教学楼板墙加固工程的钢筋间距进行检测。依据GB 50204—2002混凝土结构工程施工质量验收规范 (2011版) 第5.5.2条的规定, 每层抽取4片墙体进行检测, 总计16片墙体。经检测, 抽检墙体的钢筋间距满足图纸设计要求。
2.1.2 原材料
根据当地检测单位出具的《光圆钢筋力学和工艺性能检验报告》《建筑用碎石 (卵石) 检验报告》《建筑用砂检验报告》《水泥检验报告》《混凝土试件抗压强度检验报告》, 该教学楼板墙加固工程钢筋的力学性能和工艺性能、混凝土选用的原材料、混凝土强度等均符合国家标准及设计要求;因此, 该教学楼板墙加固工程选用的原材料符合加固设计及国家规范要求。
2.1.3 界面处理
根据《界面处理检验批质量验收记录》, 该教学楼砌筑墙体表面处理符合国家验收规范要求。
2.1.4 钢筋连接方式及保护层厚度
根据《钢筋隐蔽工程验收记录》《隐蔽工程验收记录》, 该教学楼板墙加固工程中钢筋的连接方式、保护层厚度均符合加固设计和国家验收规范要求。
2.1.5 喷射混凝土加固层厚度
根据《混凝土结构子分部工程喷射混凝土加固层厚度检验记录》, 该教学楼板墙加固工程中喷射混凝土加固层厚度符合加固设计和国家验收规范要求。
综上所述, 该教学楼板墙加固工程中原材料、界面处理、钢筋连接方式、钢筋保护层厚度、喷射混凝土加固层厚度等项目均符合加固设计和国家规范要求。
2.2 增大截面工程
2.2.1 钢筋间距
采用钢筋扫描仪对该教学楼增大截面工程的钢筋间距进行检测。依据GB 50204—2002混凝土结构工程施工质量验收规范 (2011版) 第5.5.2条的规定, 2层~4层每层抽取3块楼板进行检测, 总计9块楼板。经现场检测, 抽检楼板的钢筋间距满足图纸设计要求。
2.2.2 加固层厚度
采用钻芯法对该教学楼增大截面工程的加固层厚度进行检测。依据GB/T 50344—2004建筑结构检测技术标准表3.3.13条的规定, 2层~4层每层抽取3块楼板进行检测, 总计9块楼板。经现场检测, 抽检楼板加固层厚度满足图纸设计要求。
2.2.3 原材料
根据当地检测单位出具的《光圆钢筋力学和工艺性能检验报告》《建筑用碎石 (卵石) 检验报告》《建筑用砂检验报告》《水泥检验报告》《混凝土试件抗压强度检验报告》, 该教学楼板墙增大截面工程钢筋的力学性能和工艺性能、混凝土选用的原材料、混凝土强度等均符合国家标准及设计要求;因此, 该教学楼增大截面工程选用的原材料符合加固设计和国家规范要求。
2.2.4 界面处理
根据《界面处理检验批质量验收记录》, 该教学楼2层~4层楼板表面处理符合国家验收规范要求。
2.2.5 钢筋连接方式及保护层厚度
根据《钢筋隐蔽工程验收记录》《隐蔽工程验收记录》, 该教学楼板墙增大截面工程中钢筋的连接方式、保护层厚度均符合加固设计和国家验收规范要求。
综上所述, 该教学楼增大截面工程中原材料、界面处理、钢筋连接方式、钢筋保护层厚度等项目均符合加固设计和国家规范要求。
3 加固工程施工质量评价[1]
根据现场检测结果及相关施工技术资料, 该教学楼加固工程 (板墙加固工程、增大截面工程) 的原材料、界面处理、钢筋连接方式、钢筋保护层厚度、钢筋间距、喷射混凝土加固层厚度等均满足加固设计及国家标准规范要求;因此, 该教学楼加固工程 (板墙加固工程、增大截面工程) 施工质量符合加固设计和国家规范要求。
4 建筑物安全性及抗震评价
该教学楼加固工程 (板墙加固工程、增大截面工程) 施工质量符合加固设计及国家标准规范要求, 因此, 该教学楼加固后的安全性、抗震性能均满足国家标准要求。
5 结语
由于我国目前尚无针对建筑物加固后安全性、抗震性能的评价方法, 因此, 本人建议根据加固工程施工质量的鉴定结果, 对建筑加固后的安全性及抗震性能进行评价, 具体评价方法如下:
1) 当加固工程的施工质量符合加固设计及国家标准规范要求时, 应判定该建筑物加固后的安全性、抗震性能满足国家标准要求;2) 当加固工程的施工质量不符合加固设计及国家标准规范要求时, 应进行设计复核。当复核结果为满足国家标准的相关要求时, 可判定该建筑物安全性、抗震性能满足国家标准要求;当复核结果为不满足国家标准的相关要求时, 则应采取进一步的措施。
参考文献
抗震安全 篇5
高拱坝体系整体抗震安全评价方法研究
采用非线性地震波动反应分析方法,将坝体、地基、库水的强震反应本质上作为满足体系中接触面边界约束条件的`波传播问题,在时域内以显式有限元方法求解.在不同概率水平的地震波作用下进行高拱坝与地基体系的有限元时程分析,并建议了以坝体位移反应发生突变为依据的拱坝体系整体失稳判断准则,从而建立了进行高拱坝体系整体抗震安全评价的方法,并以小湾拱坝为算例,对其抗震安全度作出初步评价.
作 者：涂劲 陈厚群 张伯艳 TU Jin CHEN Hou-qun ZHANG Bo-yan 作者单位：中国水利水电科学研究院,北京,100044 刊 名：世界地震工程 ISTIC PKU英文刊名：WORLD EARTHQUAKE ENGINEERING 年，卷(期)： 23(1) 分类号：P315 关键词：高拱坝 抗震安全 地震反应抗震安全 篇6
关键词：底部框架-抗震墙砌体房屋震害 剪力墙合理布置 计算要点
一.底部框架剪力墙结构总的震害情况
1.部分底部框架房屋由于在底部设置未设或者设置数量不足抗震墙体，造成底层层间刚度和强度不足，在底部形成不规则的薄弱层，地震时由于变形集中，导致底层倒塌，倾斜。震害特点是：（1）震害基本集中发生在底层，为严重破坏或倒塌。（2）底层结构构件的破坏规律是：墙体比框架重，框架柱比梁重。（3）房屋上部几层砖混破坏程度比底层轻很多。
2.按规范要求设置足够数量底部抗震墙体的底部框架房屋，地震中表良好，破坏主要表现在框架上部墙体的裂缝。主要表现在：（1）结构薄弱部位可能出现在底部，也可能出现在过度楼层。当薄弱部位在底部时，虽然抗震墙、框架梁柱节点，填充墙破坏严重，但底部不会出现倒塌情况。（2）当底部框架抗震墙体多，刚度较大，底层侧向刚度和强度均大于二层以上的砌体结构，由于过渡层所受地震剪力大，上部结构会在过渡层出现薄弱层，该层破坏严重，甚至出现整体塌跨，过渡层及以上各层砌体部分全部倒塌，而底部破坏较轻。
3.当房屋底部框架抗震墙部分和上部砌体部分抗震性能比如抗侧刚度匹配较好时，抗侧刚度上下部比较均匀，房屋受损部位趋于均匀化，分散化。这样就有效实现了抗震三水准的抗震设防目标要求。
二.底部框架剪力墙结构房屋的各部分震害情况
1.底部抗震墙。（1）房屋在底部设置足够数量的抗震墙时，在地震作用下，由于墙体侧向刚度大，故抗震墙分担大部分地震作用，在地震中受损现象明显，而钢筋混凝土抗震墙破坏情况又好于砖抗震墙，因为砖抗震墙延性较钢筋混凝土抗震墙差。（2）剪力墙布置不均，许多房屋在临街网点一侧由于建筑要求没有设置剪力墙，致使房屋底层布置剪力墙一侧纵墙破坏严重，相同情况也出现在底层是车库的房屋，由于底层纵向两侧都布置车库出口，开间较小，没有布置剪力墙的地方，不可避免的留下地震破坏安全隐患。
2.底部框架。（1）底部框架的震害主要集中在梁柱节点处，总体情况为柱的破坏大于梁，柱顶震害大于柱底，角柱破坏大于中柱和边柱。
（2）一般托墙梁截面尺寸较大（一般取跨度的1/7.5）用来承担上部砌体墙等较大荷载，而柱截面一般取450X450mm，较难实现强柱弱梁的抗震概念，使本应出现在梁端的塑性铰出现在柱顶或者柱底，从而发生严重震害。而底部梁的破坏相对较轻，多为斜拉破坏，梁端出现斜向裂缝。（3）角柱由于扭转作用并同时承担两个主轴方向的地震作用，而所受的约束又比其他柱小，因此破坏较中柱和边柱严重且普遍。
3. 底部框架填充墙。填充墙为非结构构件，但具有一定的刚度，要承担一部分地震力，而填充墙砌筑材料延性较低，当与框架或剪力墙拉结措施不足，在较大地震力作用下破坏普遍，表现在平面内出现斜裂缝或者交叉裂缝，平面外局部或整体倾倒。
4.过渡层砌体部分。（1）过渡层墙体大多采用无筋砌体，墙体延性等抗震性能相对较差。（2）过渡层出现前面提出的薄弱层，会出现集中破坏，或上部砌体结构整体坍塌，而底部破坏轻微。
三. 结合01新规范简述上述底部框架剪力墙结构震害的相应对策
1. （1）底部抗震墙应沿纵横两方向设置一定数量的抗震墙，并应均匀对称布置。（2）底层或者底部二层框架剪力墙结构体房屋的纵横两个方向侧向刚度的比值因一定要严格符合规范要求。
在这里我要特别说明一下，在用PKPM软件计算底框结构时，为了满足上述侧向刚度比，结构师一般采取在抗震墙中开结构洞口来降低剪力墙刚度，但这样有时并不容易满足要求，即使洞口开得很大，反而造成实际抗震墙刚度更具数量来说并不大了，遇到这种情况我建议在水暖箱处、配电箱处开结构洞口，在其他抗震墙上全高开竖缝，竖缝两侧墙肢边缘按规范要求设置暗柱，墙肢高度不变，墙肢宽度变小，成为延性较好的剪弯型墙肢，缝宽由计算确定。采取这种措施还可以避免墙肢高宽比小于1，提高提高结构抗震性能。
2. 底部框架为实现强柱弱梁的目标，规范采取更严格的措施比如：（1）柱的截面尺寸至少采用450X450mm，（2）柱的轴压比，6，7，8度分别限制为0.85，0.75，0.65.（3）柱的总配筋率及箍筋直径间距，都已明确规定。（4）特别是柱最上端和最下端组合的弯矩值乘以增大系数一二三级分别按1.5、1.25、1.15采用是确保强柱弱梁的最有力措施。
3. 底部框架填充墙。01新规范增加规定（1）填充墙在平面和竖向的布置，宜均匀对称避免底部形成薄弱层和短柱。（2）空心砌块和砌筑砂浆强度等级分别不应低于MU7.5和M5。墙顶应与框架梁密切结合。（3）填充墙应沿框架柱全高每隔500mm～600mm设2Φ6拉结筋，拉筋伸入墙内的长度，建议6，7度时沿墙全长贯通。（4）楼梯间和人流通道的填充墙，尚应采用钢丝网砂浆面层加强。
4. 过渡层砌体部分。01新规范增加规定（1）砖砌体和砌筑砂浆强度等级分别不应低于MU10和M10，砌块砌体和砌筑砂浆强度等级分别不应低于MU10和Mb10.（2）上部砌体墙与底部的框架梁或抗震墙，出楼梯间附近的个别墙段外均应对齐。此时应过渡层应采取比4款更高加强措施。（3）过渡层应在底部框架柱、抗震墙的构造柱随对应处设置构造柱，间距不宜大于层高。构造柱的纵向钢筋，6、7度时不应小于4Φ16，8度时不应小于4Φ18。一般情况构造柱纵筋应锚入下部的框架柱或抗震墙内，当锚固在托墙梁内时，托墙梁的相应位置应加强。（4）过渡层的砌体墙在窗台标高处，应沿窗台设置沿纵横墙通长的现浇钢筋混凝土帶，截面高度不小于60mm，宽度不小于墙厚，纵筋不少于2Φ10，横向分布筋Φ6@200，此外，砖砌体墙在相邻构造柱间的墙体，应沿墙高每隔360mm设置2Φ6通长水平钢筋和Φ4分布短筋平面内点焊组成的拉结网片或Φ4 点焊钢筋网片，并构造柱内。（5）过渡层的砌体墙，凡宽度不小于1.2m的门洞和2.1m的窗洞，洞口两侧宜增设构造柱。
四.底部框架剪力墙结构房屋抗震设计其他计算要点简述
1. 底部框架-抗震墙砌体房屋抗震计算。
对于平、立面布置规则，质量和刚度在平、立面分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法；对于立面布置不规则的宜采用振型分解反应谱法，对于平面布置不规则的宜用考虑水平地震作用扭转影响的振型分解反应谱法。采用振型分解反应谱法时，应取足够的振型数。
2.底部框架-抗震墙砌体房屋地震作用效应调整。
为减少底部的薄弱程度，01新规范规定：（1）底层框架--抗震墙砌体房屋的底层纵向与横向地震剪力设计值均应乘以增大系数，增大系数y=√（k2/k1）其值可根据侧向刚度比值在1.2～1.5范围内选用。第二层与底层侧向刚度比大者应取大值。（2）底部两层框架—抗震墙砌体房屋的底层和第二层的纵向与横向地震剪力设计值，均应乘以增大系数，其值可根据侧向刚度比值在1.2～1.5范围内选用。增大系数y=√（k3/k2）第三层与第二层侧向刚度比大者应取大值。
抗震安全 篇7
我国的冻土面积非常大, 占到全国土地面积的90% 以上, 如果在冬季进行油气管道铺设, 可能会导致油气管道被冻土所挤压, 如果此时再发生地震, 就会出现难以预计的后果, 造成巨大的经济损失。因此, 对油气管道通过活动断层的设计一定要具备较强的抗震效果。
1 我国活动断层地带的状况简述
我国处于环太平洋地震带和喜马拉雅-- 地中海地震带上, 板块活动非常频繁, 因此, 我国也是一个地震多发的国家。根据我国对地震频率的统计情况来看, 20 世纪我国陆地地震次数平均为5 级以上的地震, 每年发生20 次。平均6 级以上的地震每年发生4 次。平均为7 级以上的地震每年发生2 次。由此可以看出, 我国也是一个地震灾害多发的国家[1]。活动断层按照形态分布, 可以分为三类, 即逆断层、正断层、走滑断层。世界上的绝大多数地震灾害, 都发生在活动断层上, 地震产生的地表新断层与之前的活动断层的走向一致, 活动断层地区再次发生地震的几率就会大大提升。就我国来说, 西部的活动断层分布广、规模大、活跃性强, 东部的活动断层活跃性相对较低。
2 我国冻土分布状况简述
我国的冻土分布非常广, 占到我国陆地总面积的90%。冻土具体是指土壤在0℃以下时, 其中参杂有含冰的各类岩石的土壤[2]。按照冻土的冻结状态, 以及冻结时间来分类, 把冻土分为短时冻土、季节性冻土、多年冻土等。多年冻土具体指的是数年以及一万年以上的冻土。
3 油气管道通过活动断层抗震设防安全性的应对措施
在油气管道的设计中, 通过活动断层的管道设计是最困难的。由于活动断层地区属于地壳活动最频繁的地段, 地震等地质灾害频发, 对油气管道会造成严重的破坏和损失。因此, 在活动断层地区, 对油气管道的设计必须加入抗震设防安全措施, 保证油气管道的运行安全。
应对油气管道通过活动断层抗震设防安全性的措施, 主要有以下几点。
3.1 油气管道在活动断层的运行现状
世界上的重大地震, 对各国的油气管道都造成了严重的破坏。我国也是地震等地质灾害多发的国家之一。国内的很多地区都处在活动断层上, 因此, 在油气管道建设过程中, 一定要对活动断层高度
重视。我国现在和中东地区之间达成了油气输送的共识, 全面铺设油气输送管道, 但是, 油气管道必须要经过活动断层地区, 加强对这一地区油气管道的抗震设计显得尤为重要。我国的西气东输工程也已经部分建成, 油气管道经过的地带, 通过了数十个断层区, 西气东输的二期工程建设中, 管道的建设经过了十四个断层。由于油气管道的距离长, 在油气管道的建设中, 三大活动断层都已经涉及[3]。
3.2 油气管道在活动断层地区的抗震安全性能设计
目前, 我国在对油气管道活动断层地区的抗震安全性能设计中, 最常用的设计方法有三种:一是以应力为基础的抗震设计;二是以应变为基础的抗震设计;三是以性能为基础的抗震设计。GB 50470-2008《油气输送管道线路工程抗震技术规范》中规定, 对油气管道的抗震安全性设计必须要通过对活动断层的油气管道施加一定的压力, 对油气管道进行抗拉伸, 以及抗压缩的实验。对于通过活动断层的油气管道设计抗震值的加速度必须大于0.3g。通过人口密集区, 以及水源保护区时, 油气管道在受压的情况下, 通过逆冲断层处的交角, 一定要大于90°, 这样可以有效地对油气管道进行抗震。在活动断层的位错量最小的部分, 以及活动断层处会导致油气管道出现受拉的现象, 这种情况下, 一定要对油气管道的抗震进行严格的设计, 可以按照Newmark-Hall的方法对油气管道进行抗震安全性计算, 通过对油气管道的轴向最大拉伸应变, 以及油气管道的容变拉伸进行抗震实验, Newmark-Hall的方法具体是指通过简化埋地管道在地震断层的作用, 承受的压力而导致管道变形的现象, 而且以边界做假设值, 从而得出的运算公式。NewmarkHall的方法在对埋地管道的地震断层计算中具有合理性, 而且运算简便, 已经得到了多国采用。
3.3 油气管道在冻土地区的抗震安全性能设计
我国的冻土主要分布在大小兴安岭、喜马拉雅山等地区, 冻土的分布面积大约为215×104。其断层地带也分布着大面积的冻土, 我国的油气管道铺设, 大部分位于这些地区, 因此, 如果冻土和活动断层同时存在, 就会对油气管道造成毁灭性的破坏。要提高油气管道的抗震安全性, 就要从以下几个方面进行研究:首先, 要设计出更加精确的抗震数据计算仪器;其次, 对断层活动引起的沙土液化、滑坡等现象, 要考虑到抗震安全性中来;最后, 要对土体进行变形实验。
3.4 针对油气管道的先进抗震措施
通过我国专家学者的不断研究, 在通过断层埋地管道的抗震措施方面已经有了巨大成就, 要保证油气管道的安全性和抗震性, 就需要从建设管道方面着手, 对于新建的管道项目, 我们在抗震方面要做的工作主要分为以下步骤:首先, 考虑选择合适的断层的位置, 方便管道穿越, 对管沟进行特殊处理, 减小油气管道和土壤之间的摩擦;其次, 选择合适的管材, 根据实际情况确定管道埋设深度;最后, 选择管道的埋设深度后, 最好使用口径较大的套管进行保护, 采用大曲率半径弹性敷设方式进行建设。对已建管道的抗震改造, 则需要从管道和土壤之间摩擦方面入手。比如, 回填土是否松散, 减少使用摩擦系数较大的外防腐层, 使用摩擦系数较小的外防腐层或者使用光滑的管套, 利用管沟敷设的方法进行施工等。这些措施也适用于通过断层的油气管道的抗震改造。
4 结语
对于通过活动断层的油气管道设计必须考虑多方面的因素, 尤其要考虑到活动断层地区的地质条件以及油气管道设计安全的抗震性能。尤其在管道建设前, 要提前对油气管道进行抗震实验, 降低抢修难度。在油气管道投入使用后, 出现抗震等安全性问题时, 要及时进行抢修。
摘要：油气管道一般涉及的范围较广, 距离较长, 这就使油气管道在建成后运营的过程中容易出现问题, 因此, 要对油气管道进行压缩塑性变形实验和拉伸实验, 测验油气管道的抗震性、压缩性和拉伸性。本文就从油气管道通过活动断层抗震设防安全性方面分析探讨, 希望能够对油气管道通过活动断层抗震设防安全性实施提供可行性的建议。
关键词：油气管道,活动断层,抗震设防,安全性
参考文献
[1]亢会明, 曹润苍, 李束为.油气管道通过活动断层抗震设防安全性探讨[J].天然气与石油, 2011, 06:1-3, 7.
[2]张少春, 范锋, 丰晓红.跨断层埋地输油气管道抗震研究述评[J].天然气与石油, 2014, 04:4-9.
抗震安全 篇8
某综合办公楼为5层砖混结构,平面布置呈“一”字形,平面主要尺寸为59.2 m×13.1 m,建筑面积为3 877.6 m2,层高均为3.3 m,室内外高差为0.45 m,结构总高度为16.95 m。该办公楼于1983年建成并投入使用,至今已有26年。目前该建筑物存在墙体裂缝、墙面严重残损、室内地面下陷等现象,为了研究该办公楼的抗震安全性,本文对该办公楼现有结构进行抗震鉴定试验研究。
2 结构实体现场检测内容及结果
2.1 结构体系调查
该办公楼结构体系为砖混结构,外墙厚度为370 mm,内墙厚度为240 mm。采用混凝土预制装配式楼、屋盖,结构整体性不好,其主要缺点是混凝土预制板之间的连接性不好,在地震发生时,容易引起塌落。
2.2 地基基础及场地情况
该办公楼建筑场地地势平坦,不属于对抗震不利地段,无该建筑场地地质资料。该结构基础采用毛石条形基础,其整体性不好,容易引起基础不均匀沉降,进而引起墙体产生不同程度裂缝,影响上部结构的安全性。
2.3 砌筑砂浆强度检测
依据JGJ 136-2001贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程,采用贯入法检测、评定该办公楼的砌筑砂浆抗压强度。现场每层随机抽取3个测区,共计15个测区,该办公楼结构的砌体砂浆强度可评定为0.8 MPa。
2.4 结构整体倾斜及相对沉降现状观测
2.4.1 结构整体倾斜现状观测
现场采用DTM-352全站仪对该办公楼结构整体倾斜进行了观测,观测结果见图1。图1中观测数据为结构顶点倾斜数据。
由图1可知,结构顶点侧向位移矢量方向表现出两端均向中部倾斜的规律。依据《民用建筑可靠性鉴定标准》表6.3.5中不适于继续承载的结构侧向位移倾角限值(当墙高H>10 m时,其墙顶点侧向位移大于H/250或大于90 mm),现有结构的最大顶点侧移矢量值为38 mm,未超过H/250=16 950/250=68 mm,因此,现有结构均不存在不适于继续承载的过大顶点侧移。
2.4.2 结构构件损伤及砌筑质量情况
该结构部分结构构件存在裂缝,主要是预制板接缝处的通长裂缝、墙体与顶板之间的水平缝及纵、横墙体交接处竖向裂缝;墙体砌筑质量较差,个别墙体存在较大的砌筑偏差,灰缝砂浆饱满度较低、不密实,块材及砂浆层存在风化、粉化迹象。
经现场检测,该办公楼北立面墙体底部残损严重,主要由于墙面外粘瓷砖脱落,长期风雨侵蚀造成,影响墙体的承载力,北、西侧外墙顶部瓷砖大面积脱落;1层室内地面开裂、下陷明显。现场具体检测情况见图2。
3 现有结构抗震鉴定研究
3.1 场地、地基和基础
该结构的整个场地比较平整,不属于对抗震不利地段,依据GB 50023-95建筑抗震鉴定标准第4.1.1条:6,7度时及建造于对抗震有利地段的建筑,可不进行场地对建筑影响的抗震鉴定。
该办公楼属于7度设防时的丙类建筑,根据结构整体垂直度、沉降变形现状的检测结果,可知该建筑地基基础现状无严重静载缺陷,依据GB 50023-95建筑抗震鉴定标准第4.2.1条第3款:7度时地基基础现状无严重静载缺陷的乙、丙类建筑,可不进行地基基础的抗震鉴定。
3.2 上部结构第一级抗震鉴定
根据现场检测,现有结构设置构造柱、圈梁等抗震构造措施,不满足GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008年版)第7.3节多层黏土砖房抗震构造措施的要求,影响结构的整体性连接;同时,墙体残损严重,将影响墙体的抗震能力,应引起足够重视。 此外,现有结构采用混凝土预制装配式楼、屋盖,结构整体性不好。根据现场检测情况,该结构的实测砌体砂浆强度为0.8 MPa,不能满足GB 50023-95建筑抗震鉴定标准第5.2.2条规定的7度时超过3层或8,9度时不宜低于M1的最低要求。
3.3上部结构第二级抗震鉴定
依据GB 50023-95建筑抗震鉴定标准第5.3.3条对该结构进行第二级抗震鉴定。
由楼层平均抗震能力指数公式βi=Ai/Abiζiλ得该结构各楼层平均抗震能力指数:β=0.87<1(纵向),β=0.72<1(横向)。
由楼层综合抗震能力指数公式βci=ψiψiβi得该结构的楼层综合抗震能力指数:βc=0.79<1(纵向),βc=0.64<1(横向)。
经对该结构进行楼层综合抗震能力指数计算,可知该结构1层～3层的纵、横向墙体综合抗震能力指数均小于1,说明该结构不满足抗震鉴定要求,应对房屋采取加固或其他相应措施。
4结语
综合办公楼现有结构在材料强度等级、整体性连接构造方面不满足GB 50023-95建筑抗震鉴定标准第一级抗震鉴定要求,经对该结构进行了第二级抗震鉴定,依据计算结果,可知该结构亦不满足第二级抗震鉴定要求,所以此结构不满足抗震鉴定要求,结构整体抗震性能差,不具备其应有的抗震防灾的结构功能,通过对现有结构的适修性进行评估,该办公楼适修性很差,宜拆除重建。
摘要：通过对某办公楼结构体系、地基基础及结构整体倾斜及相对沉降现状进行研究,同时对结构抗震进行鉴定,得出此建筑结构不满足抗震鉴定要求,结构整体抗震性能差,不具备其应有的抗震防灾的结构功能的结论。
关键词：办公楼,结构抗震,鉴定,评估
参考文献
[1]GB/T 50344-2004,建筑结构检测技术标准[S].
[2]CECS 03∶2007,钻芯法检测混凝土强度技术规程[S].
[3]GB 50204-2002,混凝土结构工程质量验收规范[S].
[4]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].
[5]GB 50023-95,建筑抗震鉴定标准[S].
[6]GB 50292-1999,民用建筑可靠性鉴定标准[S].
[7]某教委综合办公楼现有结构抗震鉴定与适修性检测报告[R].2008.
抗震安全 篇9
太原市迎泽区某学校教学楼, 设计于2005年9月, 建成于2007年, 为教学用房, 包括教室、阅览室和实验室。结构平面形式呈矩形, 东西向布置, 长59.2 m, 宽23.8 m, 为地下1层、地上11层框架剪力墙结构建筑, 现浇钢筋混凝土楼板。地下1层层高为3.9 m, 1层层高为4.2 m, 2层~10层层高均为3.9 m, 11层层高为4.25 m, 室外地坪标高-2.400, 建筑总高46.5m。
依据设计图纸显示:该教学楼抗震设防类别为丙类, 建筑结构的安全性等级为二级, 地基基础设计等级为乙级, 抗震设防烈度为8度, 设计基本地震加速度为0.2g, 设计分组为第一组, 建筑场地类别为Ⅲ类, 特征周期值为0.45 s, 结构阻尼比为0.05, 框架抗抗震震等等级级为为二二级级, , 剪剪力力墙墙一一级级, , 地地下下11层层抗抗震震等等级级为为三三级级, , 结结构构设设计使用年限为50年。
该楼地基处理采用CFG桩复合地基, 桩径400 mm, 桩距1 500 mm, 有效桩长11.05 m, 正方形布桩, 桩体强度等级为C15;基础形式为钢筋混凝土筏板基础, 基底标高为-3.900, 下部为100 mm厚素混凝土垫层, 筏板厚600 mm, 基梁高1 600 mm, 基础以上为混凝土框架剪力墙结构, 楼屋面为现浇混凝土板, 板厚100 mm, 该楼未设置沉降缝;现浇混凝土设计强度等级为:基础垫层为C15, 基础及5层以下框架柱和剪力墙为C40, 5层及以上框架柱和剪力墙为C30, 所有楼层框架梁和楼板均为C30, 楼梯为C25, 其余均为C20, 钢筋采用HPB235, HRB335和HRB400级钢, 填充墙部分外墙厚300 mm, 内墙厚250 mm, ±0.000以下采用非粘土土空空心心砖砖和和MM77..55水水泥泥砂砂浆浆砌砌筑筑, , 孔孔洞洞用用水水泥泥砂砂浆浆填填实实, , ±±00..000000以以上采用加气混凝土砌块和M5混合砂浆砌筑, 局部为GRC轻质隔墙板。
2 检测目的及依据
1) 检测目的。
确定以上房屋建筑结构现阶段安全性等级及抗震性能, 并提出处理建议。
2) 鉴定依据。
a.依据的规范与标准如下:
GB 50292-1999, 民用建筑可靠性鉴定标准。
GB 50223-2008, 建筑工程抗震设防分类标准。
GB 50011-2010, 建筑抗震设计规范。
GB 50023-2009, 建筑抗震鉴定标准。
GB/T 50344-2004, 建筑结构检测技术标准。
GB 50068-2001, 建筑结构可靠度设计统一标准。
GB 50009-2012, 建筑结构荷载规范。
GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范。
JGJ 79-2012, 建筑地基处理技术规范。
GB 50007-2011, 地基基础设计规范。
GB 50300-2001, 建筑工程施工质量验收统一标准等现行规范。
b.相关图纸资料。
教学楼:2005年9月出具的《太原市第××学校教学楼施工设计图》。
c.工程地质情况。
依据《太原市××中学教学楼岩土工程勘察报告》显示:场地地貌单元属汾河东岸Ⅰ级阶地, 地基土主要由第四系人工堆积物和冲、洪积物组成;建筑场地类别为Ⅲ类, 为不均匀地基;场地土为中等液化, 不具有湿陷性;地下水埋深在1.2 m~1.5 m, 水位变幅1.0 m, 地下水对混凝土腐蚀的环境类别为Ⅰ类。
3 建筑抗震设防类别判定
根据GB 50223-2008建筑工程抗震设防分类标准之规定, 太原市第××学校教学楼属于重点设防类建筑, 即乙类建筑。
4 外观质量检查
1) 室外台阶开裂。教学楼室外台阶面层存在裂缝情况, 主要由温度变化和台阶地基不均匀沉降导致, 开裂部位主要位于楼体南侧大理石块体上, 裂缝沿台阶踏步方向通长开裂, 裂缝最大长度达7.0 m, 裂缝最宽处达2.0 mm, 裂缝处地面略为隆起。
2) 墙体裂缝。初中楼墙体裂缝较明显, 裂缝系温度变化和材料收缩导致, 均为贯通型, 从存在部位分为两类, 第一类为填充墙裂缝, 开裂部位主要分布于楼体内外纵墙的窗户下部, 且一、二层较为明显, 裂缝大都沿窗下墙体, 呈竖直方向, 裂缝上宽下窄, 最大长度达1.7 m, 裂缝最宽处达1.2 mm, 缝口两侧未产生错层现象。第二类裂缝位于初中楼屋顶女儿墙根部, 且转角处裂缝略向下部墙体延伸, 裂缝宽度介于1.0 mm~3.5 mm间, 最大错层达3.0 mm, 裂缝处抹灰层空鼓、脱落, 局部残留水痕。
5 抗震分析计算
该教学楼2005年设计, 建成于2007年, 使用用途为教学用房, 其后续使用年限按50年考虑, 简称C类建筑, 抗震鉴定按GB 50023-2009建筑抗震鉴定标准和GB 50011-2010建筑抗震设计规范执行。经建模计算及对照规范得出结果如下:
1) 该建筑施工图设计文件有效, 并按图施工, 施工资料比较齐全;材料的实际强度的标准值采用原设计的标准值。
2) 该建筑使用功能及布局未改变, 活荷载标准值按现行规范取值。
3) 该建筑的抗震设防烈度为8度, 设计基本地震加速度为0.20g, 设计地震分组为第一组, 抗震设防类别为乙类, 框架抗震等级为一级, 建筑结构安全等级为二级, 后续使用年限为50年;场地土类别Ⅲ类, 地基基础设计等级为乙级。抗震验算采用中国建筑科学研究院PKPM工程部编制的SAT-8 (2012年版) 程序进行结构分析。经复核验算, 并与原施工图及施工资料核对, 该建筑存在的主要问题为:个别框架柱纵筋配筋量偏小;部分框架梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值不满足规范要求;部分框架梁柱箍筋加密区长度、箍筋直径、最小间距不满足规范要求。
4) 该建筑场地为中等液化场地、不均匀地基, 原设计采取了CFG桩复合地基进行了地基处理, 并采用钢筋混凝土筏板基础, 抗液化能力有所改善。经验算, 该建筑场地、地基和基础基本满足抗震鉴定要求。
6 结论与建议
该教学楼现阶段房屋安全性评定等级为B级, 不满足现阶段抗震性能要求, 建议加固维修。
7 结语
2008年新版《建筑抗震设防分类标准》发布实行以前设计的部分中小学建筑未列入重点设防类为丙类建筑, 造成大量建筑设计抗震等级偏低, 抗震构造措施不满足现行规范要求。这是由时代的局限性造成的, 但是也应引起我们的重视, 视其实际情况采取必要的加固措施。
摘要：以太原市某中学教学楼为研究对象, 对其主体结构进行了安全与抗震检测鉴定, 介绍了检测目的与依据, 通过外观质量检查与抗震分析计算, 得出该教学楼不满足抗震性能要求的结论, 建议加固维修。
关键词：教学楼,检测,抗震,鉴定
参考文献
[1]程绍革, 史铁花.全国中小学校舍抗震鉴定与加固示例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[2]国振喜.建筑抗震鉴定标准与加固技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
抗震安全 篇10
关键词：仿古石塔,石斗拱,结构安全性,抗震性能
0 引言
我国是一个历史悠久、幅员辽阔、山水众多的国家, 随着我国经济文化和旅游事业的发展和提高, 在我国大江南北, 都新建和开发了不少的园林景点。在这些园林景点中, 存在着各种各样的仿古建筑。园林景点中的这些仿古建筑主体多为石混或钢筋混凝土结构, 主要是利用钢筋混凝土梁柱的刚性节点代替木结构的各式榫卯结合, 能获得较大的刚度、强度及整体性, 提高了其承载力与抗震性能, 而后在外部装修装饰上采用传统古建筑的造型, 从而达到建筑上的仿古目的。
1 石塔概况
本塔矗立于县城北山之巅, 外围轮廓呈八角形, 现为7 层7 廊石砌体与钢筋混凝土混合结构的仿古建筑, 石砌墙体、现浇混凝土楼板、屋盖; 塔身承重墙体采用外墙面铺浆砌筑较为平整的细料石、内墙面铺浆砌筑表面稍加修整的平毛石, 并在内外墙面中空浇筑细石混凝土; 每层在塔身西侧沿内壁布置弧状旋转式现浇钢筋混凝土楼梯。经现场测绘, 塔身各层高度如下: 室外地面至室内地面高为1. 5 m, 1 层~ 7 层层高为3. 2 m, 5 层楼板到塔顶高为6. 0 m ( 未包括塔尖) , 该塔室外地面至塔顶 ( 未包括塔尖) 的总高度为25. 2 m。该塔身平面内径为一直径6. 5 m的圆筒, 外围轮廓为正八面体, 底层塔宽8. 0 m, 顶层塔宽为7. 2 m, 层层缩进; 1 层墙体厚1. 4 m, 2 层墙体厚1. 3 m, 3 层墙体厚1. 2 m, 4 层墙体厚1. 1 m, 5 层墙体厚1. 0 m, 6 层墙体厚0. 9 m, 7 层墙体厚0. 8 m, 每层墙体外边均向内缩近0. 1 m。石塔立面见图1, 石塔标准层建筑平面见图2。
该塔建于1988 年, 在使用过程中于2012 年3 月份期间3 层、4 层外廊石斗拱挑梁局部断裂, 共坠落4 处, 产生安全隐患。为确切的了解该塔的结构安全性能及斗拱的坠落原因, 我院相关技术人员对石塔进行上部结构安全性分析及抗震性能评估。
2 石塔结构安全性分析
2. 1 挑廊板结构分析评估
现场分别对转角石柱斗拱梁处挑檐结构做法、转角石柱左右两侧斗拱梁处挑檐结构做法、门洞处挑檐结构做法、外挑走廊结构做法进行全面检查, 主要斗拱挑檐做法大样见图3。
现场检查该塔外廊采用挑板结构, 外廊挑板采用不截断的连续配筋方式与室内楼板相连; 现场采用非金属板测试仪检测挑板平均厚度为150 mm, 采用钢筋扫描仪检测挑板板面受力钢筋平均间距为150 mm; 现场采用剔凿法检测到的挑板板面受力钢筋规格为14。挑板外挑结构分为外挑走廊及挑檐两部分, 其中外挑走廊宽度约0. 9 m, 外挑走廊外侧设置挑檐, 宽度为0. 6 m, 做成坡屋面形式, 上铺红色琉璃瓦, 使自然排水及建筑美观巧妙地融合在一起; 在挑板上距外墙700 mm处布置与外墙平行的走廊挡板, 在每段走廊挡板上设置3 根截面尺寸为250 mm ×200 mm、高度为500 mm的钢筋混凝土短柱, 短柱上平铺一道截面尺寸150 mm × 200 mm的钢筋混凝土拉梁, 拉梁与挑檐斜板相连。
根据现场挑板检测的截面尺寸、挑板混凝土强度等级并考虑挑檐上各种装修、装饰荷载的作用, 对挑板承载能力进行计算分析, 挑板实测截面配筋满足结构承载能力及正常使用的要求。
2. 2 石斗拱梁结构分析评估
斗拱作为华丽的象征, 是中国古建筑中最赋有地方民族特色的一种装饰构件, 广泛用于亭、台、楼、阁等木结构建筑上; 石斗拱是由若干根石梁及拱件, 相互搭交而成的既具有悬挑作用, 又具有装饰效果的支撑构架, 它在古建筑中的作用, 可以归纳为以下四点:1) 它可以增加屋檐宽度、延长滴水距离; 2) 它能将檐口荷载进行均匀传布; 3) 它能丰富檐口造型, 增添装饰效果; 4) 它能增强抗震能力, 提高建筑安全度。
该塔正八面体转角立倚柱, 柱顶置栌斗, 斗上出华拱, 层层托出, 既缩小了上部石梁的跨度, 又使石斗拱变化的梯度能够满足脆性材料对刚性角的要求, 这样不但减少了石斗拱上梁、板的跨度和弯矩, 而且改变了石梁的受力形式, 克服了石梁抗弯性能差易被折断的不足之处, 同时又充分发挥了石结构材料抗压性能好的特点;石斗拱梁根部及石斗拱梁下的石榫均稳固地嵌入墙体, 石斗拱梁上外端与混凝土梁连接处石榫嵌入钢筋混凝土板, 而采用榫卯连接, 则增加结构阻尼, 在地震作用时起到耗能作用。石斗拱梁做法见图4 ~ 图6。
现场检查斗拱的实际做法表明, 斗拱梁为自承重结构, 并不承受上部挑板传来的荷载, 该塔共有6 处位置的外檐石斗拱梁出现齐根部断裂现象, 见图7, 主要是斗拱梁与石榫的榫卯连接处、石榫与混凝土挑板的连接处均无足够的耗能空隙, 混凝土挑板在长期的使用中, 产生一定的向下挠曲变形后, 板上荷载直接传递至斗拱梁上, 而斗拱梁石材具抗压强度高、抗弯性能差、易折断的特性, 故在荷载作用下, 斗拱梁根部产生较大弯矩, 最终折断、脱落, 产生安全隐患, 建议对该塔斗拱梁与石榫的榫卯连接处、石榫与混凝土挑板连接处做法无足够的耗能空隙的节点进行处理, 为混凝土挑板的挠曲变形留有余地, 消除安全隐患。
2. 3 承重墙体结构分析评估
现场测绘石塔平面内筒直径为6. 5 m, 外边为正八面体, 1 层塔宽度为8. 0 m, 塔顶 ( 未包括塔尖) 总高度为25. 2 m, 该塔结构平面密度接近60% , 塔高与塔宽的比值为3. 2。1 层塔身墙体厚度为1. 4 m, 塔身墙体厚度随塔高而逐渐变薄, 7 层塔身墙体厚度减至0. 8 m, 1 层塔身墙体高厚比为2. 3, 5 层高厚比为4. 0, 远小于《砌体结构设计规范》中对无筋砌体墙体的最小容许高厚比的限值要求。
2. 4 塔体结构抗震性能评估
1) 该塔显著的特点是采用石斗拱和榫卯连接, 塔梁支座采用仿木石斗拱, 沿外筒壁对称排列, 层层托出, 既缩小了上部石梁的跨度, 又使石斗拱变化的梯度能够满足脆性材料对刚性角的要求, 这样不但减少了石斗拱上梁的跨度和弯矩, 而且改变了石梁的受力形式, 克服了石梁抗弯性能差易被折断的不足之处, 同时又充分发挥了石结构材料抗压性能好的特点; 而采用榫卯连接, 则增加结构阻尼, 在地震作用时起到耗能; 现场检查部分斗拱梁与石榫的榫卯连接处、石榫与混凝土挑板的连接处均无足够的耗能空隙, 应采取处理措施。2) 该塔现为7 层7 廊石砌体与钢筋混凝土混合楼阁式仿古建筑, 建筑平面外边为正八边形, 内为等直径塔筒, 在立面上, 塔体自下而上内筒保持等直径、外筒半径逐层减小, 形成7 级阶梯, 每阶截面不变的阶形建筑; 塔体每层每边设一门或一龛, 门龛位置逐层、逐边互换, 这种布局不但立面壮观, 而且避免结构在某一侧面引起应力过于集中, 同时使得结构的质量和刚度沿任一对角线都是对称分布, 塔体的质量中心和刚度中心能较好地重合, 在水平地震力作用下不易产生扭转振动; 塔体结构类似筒体, 有较好的抗震性能。3) 塔体采用现浇钢筋混凝土楼板、屋面板, 在每一层的楼板、屋面板标高处均设置钢筋混凝土圈梁, 环形圈梁对塔筒墙体起到了侧向约束作用, 加强了塔体结构的整体性, 保证了水平地震作用下结构的均匀受力和同时抗御外力的作用, 对该塔抗震性能有利。
3 结语
1) 由于该石塔当初建造时的设计资料缺失, 又由于现场检测条件的限制, 检测手段和检测仪器的局限, 本文识别了石斗拱的受力属性, 仅对挑板承载力进行了验算, 未能对塔体主体结构建立力学模型进行抗震承载力验算分析, 未能对塔基结构安全性进行分析评估。2) 该塔为高耸结构, 高耸结构的动力特性直接关系其抗震性能和破坏形式。通常动力特性的研究有两种途径, 一种途径是采用脉动法通过现场实测的方法获得, 第二种途径是近似按变截面悬臂杆力学模型采用结构动力学的方法获得。本工程由于客观原因未能对该塔进行结构动力特性测试, 有待后续建立力学模型利用数学求解的方法或通过实测的方法补充和完善该塔的抗震性能评估。
参考文献
[1]姚道平, 张艺峰, 谢志招, 等.石结构古塔抗震性能研究[J].世界地震工程, 2009, 25 (1) :111-116.
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[3]GB 50292—1999, 民用建筑可靠性鉴定标准[S].
[4]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].
