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房屋的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是怎樣確定的?
編輯:海南房產(chǎn)網(wǎng) 發(fā)布日期:2016-09-10 00:00:00 有效期:發(fā)布當(dāng)天 閱讀 895 次
建筑物一般是建在地表的松散土層中的。地震波穿過土層后就可到達(dá)建筑物。那么建筑物受到的地震力有多大?應(yīng)該是建筑物的質(zhì)量乘以振動(dòng)的加速度。地震波可以用位移表示,可以用速度表示,也可以用加速度表示。相應(yīng)地,記錄地震動(dòng)的儀器有位移地震儀,速度地震儀和加速度地震儀。根據(jù)地震加速度記錄,就可以用建筑物的質(zhì)量計(jì)算出建筑物在地震中受到的地震力。
除了這種簡單地計(jì)算房屋所受地震力的方法以外,還應(yīng)考慮地震波的頻率特性。任何樓房都有固有頻率,對(duì)不同頻率的地震波有不同的反應(yīng),當(dāng)?shù)卣鸩ǖ念l率與樓房的固有頻率接近時(shí),樓房的反應(yīng),這時(shí)樓房的振動(dòng)形式是整體左右搖擺,稱為振型。樓房底部受到的地震剪力和彎矩。為了保證樓房底部能承受住地震剪力和彎矩,需要計(jì)算確定柱、梁等構(gòu)件的尺寸及其內(nèi)部鋼筋的用量。除了計(jì)算以外,還要根據(jù)我國抗震規(guī)范的要求采取抗震構(gòu)造措施,以增強(qiáng)樓房的整體性。如果注意觀察汶川地震災(zāi)區(qū)樓房破壞的情況就會(huì)發(fā)現(xiàn),有些樓房是中間的某一層垮塌了,而其上、下樓層并沒有垮塌。這是因?yàn)楫?dāng)?shù)卣鸩ǖ念l率比樓房固有頻率高一倍時(shí),樓房的振動(dòng)形式不再是整體左右搖擺,而是呈“S”形擺動(dòng),稱為振型。當(dāng)樓房以振型振動(dòng)時(shí),樓房中部某一層受到的剪力和彎矩,在進(jìn)行振型的抗震計(jì)算時(shí),需要找出受地震力的這一層,并根據(jù)對(duì)這層的計(jì)算結(jié)果確定樓房梁、柱的尺寸和鋼筋用量。如果頻率再提高,樓房將會(huì)以第三振動(dòng)型振動(dòng)。一般抗震計(jì)算只算前幾個(gè)振動(dòng)型就夠了,因?yàn)楦哒裥偷牡卣鹆σ呀?jīng)不大了,對(duì)于抗震設(shè)計(jì)意義不大。
由此可見,對(duì)于建筑物的抗震設(shè)計(jì)來說,較重要的是要知道地震波的加速度和頻率成分。其中頻率成分又按照近震、中震和遠(yuǎn)震來考慮,因?yàn)椴煌l率的地震波隨距離的衰減速度不同。
二、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)是怎樣確定的
根據(jù)抗震規(guī)范的要求,樓房應(yīng)大震不倒,小震經(jīng)修復(fù)后可繼續(xù)使用。要滿足這個(gè)要求,就得知道在建筑物的使用壽命期內(nèi)將會(huì)遭受多大的地震。而不同的地區(qū),遭受地震的可能性是不同的。如果房屋建得十分堅(jiān)固,固然可以抵抗地震,但是造價(jià)太高,并不經(jīng)濟(jì)。有些地區(qū),上千年來都沒有發(fā)生過地震,今后幾十年或100年內(nèi)也不會(huì)發(fā)生地震的。因此就需要確定合理的抗震設(shè)防水平。
然而確定合理的抗震設(shè)防水平并不容易,因?yàn)椴恢赖卣鸢l(fā)生在何處、何時(shí),震級(jí)、烈度有多大。如何解決這四個(gè)問題呢?
地震發(fā)生在何處的問題,可根據(jù)活動(dòng)斷裂帶的位置來確定,因?yàn)橹灰瞧茐男缘臉?gòu)造地震,一定發(fā)生在活動(dòng)斷裂帶上。例如前述四川境內(nèi)的三條大斷裂都是未來可能發(fā)生地震的潛在震源區(qū)。
對(duì)于時(shí)間和震級(jí)的問題,可以根據(jù)活動(dòng)斷裂帶上已經(jīng)發(fā)生過的地震進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。我國歷史悠久,較大的地震一般都有記錄,再加上現(xiàn)代地震儀記錄到的地震,可以列出地震發(fā)生的時(shí)間表。根據(jù)時(shí)間表可以發(fā)現(xiàn),大多數(shù)潛在震源區(qū)內(nèi)的地震都具有周期性。對(duì)兩次地震之間的時(shí)間間隔和震級(jí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),就可以得到震級(jí)——頻度關(guān)系以及時(shí)間和震級(jí)的概率分布,于是,某潛在震源區(qū)內(nèi)發(fā)生一次某級(jí)地震的可能性,就可以用各潛在震源區(qū)地震發(fā)生的概率來表示。
某地遭遇的地震烈度問題,也可以根據(jù)歷史地震記錄,統(tǒng)計(jì)地震烈度隨距離衰減的情況,得到震級(jí)——距離——烈度關(guān)系。把這個(gè)關(guān)系代入到地震發(fā)生的概率模型中,就可以計(jì)算某地遭遇一次某烈度地震的可能性。還可以統(tǒng)計(jì)地震烈度與地震波加速度的關(guān)系,就可以得到某地遭遇一次某指定加速度的可能性。
計(jì)算結(jié)果表明,遭遇的烈度或加速度越大,可能性就越小。反之,如果給定一個(gè)烈度,則可計(jì)算出超過給定烈度的概率,這個(gè)概率叫超越概率。那么某地按多大的地震烈度設(shè)防較合理的問題,就轉(zhuǎn)換成了取多大的超越概率較合理的問題。這樣說還不太容易理解,舉個(gè)簡單的例子。人過馬路時(shí)要冒被車撞的風(fēng)險(xiǎn)。車速越快,距離越近,冒的風(fēng)險(xiǎn)就越大。如果冒的風(fēng)險(xiǎn)在一定的水平以下,過線路就安全,超過這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)水平,就危險(xiǎn)。這個(gè)超過的風(fēng)險(xiǎn)水平就是超越概率。
如果將建筑物堅(jiān)固程度相關(guān)的造價(jià)與遭遇某烈度地震的可能性聯(lián)合起來考慮,就可以得到超越概率與造價(jià)之間的關(guān)系,計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)超越概率取百分之十幾時(shí)較合理。十分接近黃金分割??紤]到安全系數(shù),抗震規(guī)范中規(guī)定取50年內(nèi)超越概率為10%所對(duì)應(yīng)的烈度作為設(shè)防烈度。例如北京地區(qū)的房屋是按地震烈度八度進(jìn)行設(shè)防的。也就是說,在小于八度地震的作用下,房屋經(jīng)過修復(fù)可以正常使用,遇到更大的地震烈度時(shí)不至于倒塌。
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