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1、低層多層土建結構民用建筑抗震性和耐久性 【摘要】文章從地震倒塌現場看低層多層土建結構民用建筑抗震性和耐久性，著重從設計和施工的角度進行分析，給出實用有效的建議。共分兩部分論述低層多層土建結構民用建筑抗震性和耐久性【關鍵詞】低層多層 民用建筑 抗震性 耐久性2008年5月12日汶川地震，瞬間奪取無數的生命，一個個血淋淋的場面，一個個殘缺的軀體，深深得震撼著每個人，留給我們的心靈創傷久久不能愈合。作為一個建筑工程技術人員，我們能做的除了祈禱和捐款外，還有責任去深深思考，如何提高結構的安全性、耐久性，增強建筑物對地震等自然災害的抵抗能力，并自覺貫徹到自己的執業中，貢獻自己的技術力量。此次地震震中在汶2、川，受損范圍幾乎整個川北和部分陜西和甘肅等欠發達地區，倒塌的建筑大都屬于低層多層鄉村城鎮級的房屋，造成大量百姓生命傷亡，財產損失。中高層建筑（7-9層）、高層（10層以上）建筑或土建結構之外的鋼構、木結構、甚至膜結構，或經濟發達地區的建筑大都走完建筑立項、規劃、設計、施工、監理等環節，受損情況相對輕的多。所以本文著重介紹除此之外的經濟欠發達地區、低層多層（低層1-3層，多層3-6層）建筑之中的土建結構的抗震性和耐久性。這些建筑的居民占中國的大部分，這些農村鄉鎮甚至些城中村的房子現狀令人堪憂：基本上是沒有抗震方面的設防和考慮的，規劃施工處于隨意、放任自流的狀態，也是被監管忽略的地方。由于上述條件3、的限制，擺在我們建筑業面前的課題是：如何在現有經濟條件不高的情況下建造安全、實用的民房。1低層多層土建結構民用建筑抗震性、安全性1.1首先是規劃上：建筑選址很重要。建筑地段一般分危險地段、不利地段、有利地段，盡量選址在有利地段，不要選在斷裂帶上。有利地段指場地開闊、地基堅固（對于軟弱土采取換填等工程措施是能處理的）。震后住房和城鄉建設部組織全國最好的規劃設計師做這項工作。但對于普通的建房者，沒條件得到地質勘察，只能通過老祖先的經驗和專家的建議，不要住在容易滑坡的地方，陡峭的山腰，山腳下。1.2其次是設計上：結構抗震性、安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的抗震性4、安全性主要取決于結構的設計與施工水準，本次地震中，有個經濟條件較好的居民，請專業公司設計施工私家院，完好無損。合理的設計，好的施工質量可保證房屋大震不到，至少讓人有逃生的機會在中國相當多的農村房子是不考慮抗震設防，農村沒有有效的抗震構造做法，另外沒有經濟能力去做。新疆和云南地方政府也有已經開始做這項工作，政府按一定統一的圖紙，或者是推薦性的圖紙，集中培訓工匠進行施工，政府給與一定的補貼，3月份的新疆地震證明這個做法是有效的，抗震房都沒有倒塌。1.3施工上保證抗震的性能：對于設計上簡單提高設防等級，來提高建筑物的抗震性，不是包治百病，且提高一度設防，建筑成本將增加10%15%，全國范圍來講，這5、將是巨大的浪費，且在建筑物服役期能不能遇到如此大的地震呢？要安全也要經濟上能承受的起。抗震標準定的非常高，個人和國家承受不了也是徒勞。最簡單有效、經濟實用的方法是：改進、推廣新的施工工藝和技術，淘汰落后的施工方法，提高施工質量，加強構造措施。此次地震中，靠近北川的香水學校小學部教學樓，建造于1980年代初，雖然是磚混結構，當時的國家設計規范標準比較低，但因為質量可靠，離震中那么近，而主體承重結構并沒有明顯的破壞，只有瓦片震落了。還有兩所希望小學，地震中完好無損，這個施工方，被網友稱為“史上最牛的施工隊”。校長很驕傲，他們學校沒一個學生傷亡。這充分證明施工質量對房屋抗震性和耐久性的重要性。民房只6、需要加上圈梁構造柱都有逃生的機會”，同濟大學地下建筑與工程系副教授張雷認為，他是災后安置規劃的參與者之一。1.4從地震現場看抗震性：地震之后，建筑物倒塌的面貌，對于專業人士來說，是極具研究價值的，這里是最好的倒塌施實驗場，為建筑抗震提供現實依據。場景一：有個典型的例子，一邊是預制樓板、一邊是現澆樓板，預制板的全部塌落，現澆樓板完整的，無論磚混或框架結構，盡量采用現澆的樓板，要用預制板必須加強構造措施，預制板的鋼筋和墻柱的鋼筋加強連接，這是簡單經濟有效的方法，能起到一定的抗震作用。配筋上，墻柱鋼筋滿足規范要求下，等面積盡量選中粗徑鋼筋，增加墻柱的強度，也不能過粗要適當增加柔性，梁板筋等面積盡量選7、細直徑鋼筋，另外滿足受力情況下盡量采用低標號的混凝土，增加梁板的柔性。使土建結構在地震中增加變形協調性。另外混凝土盡量不要使用外加劑，外加劑一般影響混凝土的壽命，盡量不要在冬季施工，。場景二：一個學校的教學樓和宿舍樓，教學樓破壞嚴重，它使用的是石灰砂漿；另一邊是宿舍樓就沒有大問題，它使用水泥砂漿，強度要高得多。所以磚混結構的磚料粘結料要選用水泥砂漿，盡量提高水泥標號和施工的質量，這樣抗震性能都高很多。 場景三：地震現場普遍的問題是：梁板沒被損壞，墻柱和梁板的連接斷裂，甚至墻柱中間斷裂，整個樓板壓下來，造成毀滅性的破壞。事實證明，地震中水平側向力對梁板和墻柱的作用最大，不同的是梁板主要承受壓力可8、能翹曲，但墻柱除了承受巨大的彎矩還有剪力，所以地震大都先使從梁柱墻板的節點開始斷裂，房屋失去支撐而垮塌。節點錨固，這是薄弱環節，所以要堅決執行一個重要的抗震原則“強節點強錨固”對節點加強配筋及其構造柱、構造梁等構造措施，另外加強柱的強度。場景四：北江中學的教學樓整體傾斜，磚混結構兩窗戶之間的呈“”裂縫，從一窗的上角一直貫徹另窗的下角。結構構件截面尺寸突變，造成應力集中處，是受力最不利處，特別是門窗洞口，設備管道等預留洞口，要加強構造措施，增加洞口配筋。看到一個遺棄的房子（未抹灰）門窗的混凝土過梁增加個很大腋角，這是個不錯的措施，簡單實用，值得推廣。至于建筑外觀的可以通過技術手段調整為隱蔽腋角場9、景五：還有個大家不注意的地方，有的老房子未倒塌，新房卻倒塌了，一些老房子 “年久失修”倒塌，這牽涉到土建結構工程的耐久性，。2土建結構工程的耐久性土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性，而且更多地體現在適用性上。2.1土建結構工程的耐久性現狀 大多數土建結構由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題，但是至今尚未引起政府主管部門和廣大設計與施工部門的足夠重視。長期以來，人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到70年代末期，才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境下出現過早損壞。民房10、雖然自然環境要好很多，但是我國建設部于80年代的一項調查表明，國內大多數工業建筑物在使用2530年后即需大修，處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅1520年。民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好，一般可維持50年以上，但室外的陽臺、雨罩等露天構件的使用壽命通常僅有3040年。本次地震中有些框架結構的房子的倒塌很大程度上和混凝土的耐久性有很大關系。橋梁、港工等基礎設施工程的耐久性問題更為嚴重，我國對混凝土保護層和強度的要求僅為2.5cm與C25，按這種標準設計的一座大橋，建成后僅8年，由于鹽凍侵蝕，現已不得不部分拆除重建。，由于鋼筋的混凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現鋼筋銹蝕、混凝11、土開裂。京津地區的城市立交橋由于冬天灑除冰鹽及冰凍作用，使用十幾年后就出現問題，有的不得不限載、大修或拆除。鹽凍也對混凝土路面造成傷害，東北地區一條高等級公路只經過一個冬天就大面積剝蝕。一些北方城市新建成的立交橋和高速公路橋，仍沒有在材料性能和結構構造等方面采取必要的防治凍融和鹽害的綜合措施。使混凝土結構的耐久性問題進一步加劇的原因有：由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準，導致水泥工業對水泥強度的不適當追求，使水泥細度增加，早強的礦物成份比例提高，這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規定的最低許可值，而國外則同時還要求不高于規定的最高值，如果強12、度超過了也被認為不合格，這種要求還有利于水泥產品質量的均勻性。工程施工單位不適當地加快施工進度，尤其是政府行政領導對工程進度的不適當干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養護期加以保證，早產有損生命健康的概念同樣適用于混凝土。國內媒體上大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋、或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程，很可能就是今后注定要花掉更多資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工期的在國外要被罰款，因為意味著工程質量有遭到損害的可能。2.2提高建筑物結構耐久性的意義：除了保護人們生命財產，增加建筑物使用期，延長建筑物的使用周期，節約國家建設資源外。重視混凝土結構的耐久性也是13、可持續發展的需要。生產混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗國土資源并破壞植被與河床，水泥生產排放的二氧化碳已占人類活動排放總量的1/51/6，而我國排放的二氧化碳量已居世界第二。我國現在每年生產5億多噸水泥，與之相伴的是年耗20多億方的砂石，長此以往實難以為繼。延長結構使用壽命意味著節約材料，而耐久的混凝土一般又應是水泥用量較低和礦物摻合料(工業廢料)用量較高的混凝土，所以耐久的混凝土正適應環境保護的需要。考慮到耐久性不足所造成的巨大經濟損失和資源浪費，國際上近年來有要求將這些工程的最低工作壽命進一步延長的趨勢，如提出城市環境中的橋梁至少應有150年。2.3土建結構工程使用階段的正常檢14、測與維護結構耐久性和使用壽命的概念，與使用階段的檢測、維護和修理不能分割，對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用過程中，應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范，但沒有如何使用的規范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜賓的南門大橋發生橋面坍落事故，就是因為橋面結構與主拱之間的吊桿在連接處發生銹蝕，如果有定期的檢測要求，這樣的事故很有可能避免。有些國家對于結構的損壞可能導致公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程，強制規定必須定期檢測；即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件，因其墜落后容易傷及公眾，也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平和事故操作人員的素質相對較差，質量控制與質量保證制度不夠健全，規范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低，已建的工程中往往存在較多隱患，所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量，雖然政府已作出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定，但是這種要求執行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度，還應以預防為主，通過例行檢測及時發現問題。