正文 第一章 住宅結構體係(五)(1 / 1)

五、多道防禦

多道防禦的設計概念對抵抗未能預測的災害有重要意義,在自然界中也有許多多道防禦的例子。例如:蜘蛛網即使一半的網線被折斷了也不會毀壞。另外,飛機的動力係統中一般都備有多個發動機,當其中一個甚至二個發動機發生故障時,剩餘的發動機仍能繼續工作,控製飛行。在建築結構的設計中,亦要求當結構中的某些截麵出現塑性鉸或一部分構件受到破壞時,整個結構仍能繼續工作,承受荷載。多道防禦的設計概念可應用於結構,亦可應用於整個結構。

以框架結構為例,由於梁、在內塑性鉸出現次序的不同而有多種可能的破壞形態,其中最典型的破壞形態的結構為強梁弱柱型的,即結構在豎向荷載和地震力作用下,首先是在柱端截麵發生破壞。顯然,隻要在某一層柱的上下端出現塑性鉸,即會造成整個結構的破壞。結構為強柱弱梁型的,即結構在豎向荷載和地震力作用下,塑性首先出現在梁端。可以看出,即使所有的梁端全部出現塑性鉸,也不至於造成整個結構的破壞,而要等梁鉸出現大變形,以至柱端亦出現塑性鉸時,才會引起整個結構的倒塌。所以說,強柱弱梁型框架結構有兩道防線,這對建築物抗禦地震作用是十分有效的。

在1972年尼加拉米地震中,美洲銀行的成功也說明了多道防禦的概念在結構設計中的重要性。美洲銀行結構平麵布置。該大樓共18層,有兩層地下室,外圍為一典型的框筒結構,內部為四個核芯筒對稱布置,四個核心筒又有梁連接形成整體。地震發生後,該結構隻在第3-17層核心筒體的聯係梁上有輕微斜裂縫,其他都完好無損,非結構性破壞幾乎沒有。這個結構除了整體抗震剛度較大這一優點外,多道防禦的作用是一個重要因素。當地震發生時,地震慣性力由較柔的外框筒和較剛的組合核心筒共同承擔。顯然,組合核心筒承受了較大的側向作用力,而組合核心筒事實上又發揮了多道防禦的作用:首先是各核心筒按剛架共同工作,梁端出現塑性鉸後,各個核心筒與連梁按照排架進行工作。這次地震的作用即將突破了結構的第一道防線,第二道防線的作用尚可進一步發揮,從而保證了建築物在地震中的安全性。

缺少多道防禦的一個反麵的例子是1968年倫敦公寓建築一角的逐漸坍塌。由於第十八層發生了煤氣爆炸事故,該層的一塊預製嵌板遭到了破壞,從而毀壞了該層建築的一角。由於沒有第二條路線來傳遞上麵四層的荷載,故在該角落的上部四層又逐漸塌落了,接著,上部幾層倒塌的衝擊力又逐漸地毀壞了其正下方十七層中每一層的結構。這也提醒我們在結構設計中應該設置一些加強層,當上部數層由於某些原因發生坍塌時,加強層可以承受坍塌時的衝擊力並能承受坍塌後的廢墟堆積荷載的作用。

第五節三縫設置

設置溫度縫、沉降縫和防震縫的目的是將過長或過於複雜的建築劃分為獨立的相對簡單規則的結構單元。

不設縫的措施:

因設縫帶來的建築和結構問題較多,防滲漏不容易解決,故在設計中宜調整平麵形狀和尺寸,采取結構構造和施工措施,盡量不設或少設溫度縫、沉降縫和防震縫。

施工後澆帶的設置:

施工中預留施工後澆帶是解決工程中不設永久性沉降縫和溫度縫的良好辦法,解決了設計、施工和使用功能上因為縫而存在的一係列問題。

後澆帶應通過建築物的整個橫斷麵,分開整個牆、梁、和板,使兩邊能夠自由伸縮和沉降。後澆帶可選擇對結構受力影響較小的部位曲折通過,不要在一個平麵內。一般情況下,可在梁、板1/3跨度處,也可以選擇剪力牆洞口上方連梁跨中或內、外牆連接處。

作為臨時溫度縫的後澆帶混凝土應在主體混凝土施工。後澆混凝土的溫度應盡量與主體混凝土澆注時的溫度相近。

作為臨時沉降縫的後澆帶應在兩邊沉降相對穩定和沉降差較小時澆注混凝土。後澆混凝土宜采用比主體混凝土高一等級的微膨脹混凝土澆注。地下室及基礎部分留設後澆帶時應做好施工期間的防水處理。