最新节能减排的意义

最新节能减排的意义 节能减排的意义 我国经济快速增长～各项建设取得巨大成就～但也付出了巨大的资源和环境代价～经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐～群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式～资源支撑不住～环境容纳不下～社会承受不起～经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展～才能实现经济又好又快发展。同时～温室气体排放引起全球气候变暖～备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作～也是应对全球气候变化的迫切需要～是我们应该承担的责任。 清华大学建筑技术科学系建造的超低能耗示范楼是绿色建筑相关技术的集成平台～综合了多项建筑节能技术和产品～涉及到智能围护结构、自然通风、个性化空调末端装臵、湿度独立控制的送风方式、楼宇式热电联供系统、太阳能利用、监测和控制系统等多相关技术。清华大学超低能耗示范楼是北京市科委科研项目～作为 2008 年奥运会办公建筑的 “ 前期示范 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 ” ～旨在通过其体现奥运建筑的 “ 高科技 ” 、 “ 绿色 ” 、 “ 人性化 ” 。同时～超低能耗示范楼是国家 “ 十五 ” 科技攻关项目 “ 绿色建筑关键技术研究 ” 的技术集成平台～用于展示和实验各种低能耗、生态化、人性化的建筑形式及先进的技术产品。在此基础上陆续开展建筑技术科学领域的基础与应用性研究～研究和示范系列的 节能、生态、智能技术在办公建筑上的应用。包括建筑 物理环境控制与设施研究,声、光、热、空气质量等,～建筑材料与构造,窗、遮阳、屋顶、建筑节点、钢结构 等,～建筑环境控制系统的研究,高效能源系统、新的采暖、通风、空调方式及设备开发等,～建筑智能化系统研究。超低能耗楼还将成为展示与宣传各种最新技术的舞 台～为技术交流、产研挂钩、知识普及搭建桥梁,成为 清华大学与企业界合作开发、展示新产品的平台～以及 向社会、大众宣传、展示建筑节能和可持续发展建筑概 念、技术和产品的展台。 新型材料节能65%以上可抵抗8级地震 6月4日～记者在法库县冯贝堡乡的沈阳春宸新型建筑材料制造有限公司研发楼里见识到一种新型建筑体系及材料～该体系建材不但环保节能～而且通过模拟地震测试～该体系的墙体可以抵抗8级地震带来的伤害。 在春宸公司～记者看到了一种有着奇怪名字的砖——格构式混凝土墙体用水泥聚苯模壳。外表看～它像是高粱米粒粘压在一起的“巧克力架”:中间纵横两个方向都有两道深沟～建筑时～两相对扣～砌成墙～中间的沟槽就对成一个空心柱～在里面插入钢筋～灌入混凝土～墙体就完成了。这家公司的总工程师李春福说～在我国这是一种全新的建筑体系～节能环保～属于国家鼓励发展的重点项目。 据李春福介绍～水泥聚苯模壳主要由水泥、聚苯颗粒和粉煤灰组成～应用于格构式混凝土墙体能使墙体具有抗震、保温、抗压、承重、耐火、抗冲击、隔声等功能。由该体系建成的房屋冬天可减少热量流失～夏天又减少阳光照射而带来的热量～因此可大大减少暖气和空调的能量消耗。再加上它使用的是回收来的废旧泡沫塑料～所以又能减少生活中的白色污染。李春福告诉记者～公司的研发楼是2005年建成的～共4层1500多平方米。试验表明～使用这种材料～建筑节能达到65%以上,由于减少了墙体厚度～可增加房屋使用面积4%。聚苯模壳横向和竖向都是贯穿的～任意组合就能形成一个牢固墙体～模壳像保暖外衣穿在墙上～内芯里布臵了钢筋骨架～横的就是梁竖的就是柱子～结构就像个笼子～所以抗震性能很好。 据了解～辽宁省经济委员会组织有关专家对“格构式混凝土墙体用水泥聚苯模壳”进行了技术鉴定。鉴定结论:该墙体体系具有抗震、轻质、承重、保温、耐火、抗冲击、隔声等优良性能～具有突出的社会效益和经济效益～极适用我国新农村建设和地震区域的乡镇建设。 中国建筑节能的潜力到底有多大,建设部部长汪光焘给人们算了一笔帐～他说～新建建筑严格执行建筑节能标准～逐步推行既有建筑的改造～到2020年～中国每年预计可以节约电4200亿度、节约标准煤2.6亿吨、减少二氧化碳等温室气体排放量8.46亿吨。 汪光焘在二十八日开幕的“第二届国际绿色建筑博览会”说～中国建筑节能潜力很大～每年城乡新建建筑竣工面积近20亿平方米。 预计到2020年底～全国房屋建筑面积将新增近300亿平方米。如果延续目前的建筑耗能状况～每年将消耗12000亿度电和4.1亿吨标准煤～接近目前全国能耗的三倍。加上筑材料的生产耗能16.7%～约占全社会总耗能的46.7%。 据调查～一般公共建筑的单位能耗为二十至六十度电～是城镇住宅单位耗能的两倍,大型公共建筑的单位能耗为城镇住宅的十至二十倍。汪光焘说～新建建筑严格执行建筑节能标准～逐步推行既有建筑的改造～预计到2020年～每年可以节约4200亿度电和2.6亿吨标准煤。 中国国务院副总理曾培炎提出～建设资源节约型、环境友好型社会～中国要大力发展节能省地型建筑。开始～新的建筑要严格执行节能标准。同时要加强绿色建筑标准的认证和推广工作。以节能为突破口～全面推进节水、节地、节材～从整体上提高中国建筑业的资源节约～稳步推进已有建筑的节能改造。 建筑玻璃贴膜作为新型的生活方式～正在席卷中国人的建筑行业和人们的家居概念。简单的说～玻璃贴膜就是在玻璃上贴一层特殊的膜而起到隔热、防紫外线、防爆的功能。建筑玻璃贴膜营销足迹遍步欧洲、北美、亚洲的大多数发达国家～美国在建筑玻璃贴膜应用方面已经有超过20年的历史。这一飞速发展的产业给数以万计的国民带来了福音的同时～也给这个行业的经营者带来了更多的机会～国内大批量的从美国引进优良的玻璃贴膜～在国内比较出名的几家～包括3M、强生、龙膜、钛阳魔等。 3M、强生、龙膜、钛阳魔这些品牌的玻璃贴膜拥有国际领先的全套贴膜施工技术～拥有美国专家亲自检验出厂的高质量产品～主要专注于玻璃节能、安全防护产业。定位于国外高新玻璃功能膜产品的推广与应用工作。它广泛的应用于汽车、商业建筑及住宅玻璃上。尤其是钛阳魔玻璃贴膜～根据中国的国情和居民生活环境及需求取向～对建筑玻璃贴膜不断的完善自己的技术和功效来适应中国市场～并且紧密配合中国政府倡导下的节能、环保、创新领域中获得显著成绩。与此同时～产品在严格的市场规范、检测、各项考核下达到最优化。因而在中国一经登陆就受到广大的消费者的极度好评。 人们可能会感到费解～为什么钛阳魔玻璃贴膜在中国市场没有多久的时间就能如此的飞快发展～并且得到消费者的一致好评呢,究其因果～笔者从以下七个方面谈起。 第一～隔热恒温～节能为先:钛阳魔玻璃贴膜可以阻隔最高达90%透过玻璃窗进入室内的热量～在夏季可阻隔50%以上的阳光热辐射～大大降低空调或暖气的能源消耗。 第二～抗晒防紫～永享健康:钛阳魔玻璃贴膜可以阻绝高达99%的有害紫外线侵入～其防晒系数,100,远胜于普通玻璃～全面保护您的健康及家居财物。 第三～防爆抗震～减少伤害:钛阳魔玻璃贴膜既可防止自然灾害和人为破坏～保护财产安全～更可直接取代家居防盗铁栅栏。 第四～防窥保障～私密花园:钛阳魔玻璃贴膜给你一份私密的保护。无论在哪里～都可以心无旁骛的独处～享受属于自己的私密花园。 第五～外观装饰～艺术空间:钛阳魔玻璃贴膜拥有全世界最先进的深层染色技术。风格不同的居室装饰、装修风格,多种色彩、图案各异～产生精妙的装饰效果。 第六～防弹安全～铁甲金刚:钛阳魔玻璃贴膜高强度防弹安全功能～可以为金融机构、军事机构、外事机构等重要场合提供有效的安全保护。 第七～成本低廉～选择广泛:钛阳魔玻璃贴膜装饰成本低～而且选择面宽广～全面取代传统的喷沙、彩釉、蚀刻和彩印玻璃～成为家居、办公、商场柜台、餐厅等空间装饰的最佳选择。 钛阳魔玻璃贴膜负责人在接收采访时曾经说:我们时刻在为更多的人了解并使用钛阳魔玻璃贴膜而准备着。为了加速在中国的推广～他们还聘请了著名体育解说人黄健翔做形象代言人。 我们期待钛阳魔玻璃贴膜能给广大的中国消费者带来更多的实惠产品。 中国建筑节能市场的发展方向 统计数据表明～中国建筑能耗的总量逐年上升～在能源消费总量中所占的比例已从上世纪70年代末的10%～上升到近年的27.8%。而建筑最大的耗能点是采暖和空调～据悉～我国在采暖和空调上的能耗占建筑总能耗的55%。 据介绍～我国城乡既有建筑达430多亿平方米～数量如此之巨的建筑中～最乐观估计～达到节能建筑标准的仅占5%左右,即使是新建筑～也有90%以上仍属于高能耗。与气候条件相近的发达国家相比～我国每平方米建筑采暖能耗尽管约为发达国家的3倍左右～但热舒适程度远不如人。 无论从整个国际经济气候还是中国宏观经济大势来看～中国能源问题已经日趋严峻～节约能耗势在必行～而建筑能耗则是人们通常被忽视的重大问题。诸多有识之士～已经纷纷发起呼吁～认真重视建筑节能问题。 建筑玻璃贴膜是近两年新兴的建筑节能方式～越来越受到百姓和小区楼盘设计师的青睐。记者在爵士建筑玻璃贴膜总部了解到～爵士建筑玻璃贴膜众多优点为窗帘等用品无法媲美～爵士建筑玻璃贴膜在隔热节能、安全防爆、防紫外线、防私密等方面的功效是其他建筑节能方式所无法比拟的。 爵士建筑玻璃贴膜的特点: 1、高隔热率:与窗帘和百叶窗不同～一层爵士隔热膜可相当于24厘米砖墙的隔热效果～挡掉高达79%可能会通过玻璃窗户进入屋内的热气。无须再花钱把热气泵出去～大大降低空调费用。 2、保留隐私:贴膜后～屋外看不清屋内～且此膜具高透光率～不像窗帘～不必牺牲您美丽视野也能保留您的私隐～还您自由自在的生活空间。 3、八年质保:专业施工～保特公司出具八年质保证卡。用于隔热膜之粘胶是专门研究开发～此胶清澈透明～具有优良抗老化～抗冲击～抗紫外线和耐热性能而且不起泡、不隆起、不起皱～可保隔热膜使用20年以上。 4、冬日保暖:四季型隔热膜除了隔热效果外～在冬日更可将20~30%的热能反射回屋内～使屋内更温暖舒适。 5、保护家具:隔热膜可隔掉99%造成家具老化的紫外线～延长家具、地板、窗帘的使用寿命。 6、防爆功能:在发生玻璃破碎意外时～能防止碎玻璃散落飞溅～从而保护您及家人的安全。 应用范围十分广泛～高的立面玻璃窗:如住宅、别墅、商业大厦、办公大楼、医院玻璃窗都适合。爵士建筑玻璃膜系列产品适用于各种要求的建筑玻璃的要求。 爵士建筑玻璃贴膜在国内各大中域市的推广中～逐渐得到认可和应用～应用覆盖了银行、商店、学校、图书馆、大厦、政府机构及家居装修～到今天在中国已经发展了200多家经销商～形成爵士建筑玻璃 贴膜完善的销售服务网络～在市场已经享有广泛的品牌知名度与美誉度。未来爵士建筑玻璃贴膜在巩固品牌的同时～也将为更多的人们带来了健康、安全、节能、时尚而美感的高品质生活。 建筑节能技术:外墙外保温的四大误区 作为重要的建筑节能技术～外墙外保温受到了世界范围内的高度重视～各国均开始了实际的对建筑墙体的节能指标的实施工作。追根溯源～这一技术起源于上世纪40年代的瑞典和德国～至今已有70多年的历史～经过多年的实际应用和在全球不同气候条件下长时间的考验～证实采用该类保温系统的建筑～无论是从建筑物外装饰效果还是居住的舒适程度～是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术。我国作为能耗大国～自上世纪80年代后期以来～逐步实施了节能30,、50,和65,的三步节能工作步骤～并开始在有条件的城市里展开更高节能指标实施程度的有益尝试～为第四步节能指标的确立预备条件。目前～我国外墙外保温技术已进入了跨越式发展阶段～国家对外墙外保温已有严格的立法工作～包括建筑节能部长令的颁布、能源 法中对建筑节能的强制性要求、规范外墙外保温系统的强制标准、以及对于系统中相关组成材料的标准等～该技术和产品已有充分发挥的空间。但令人遗憾的是～我国对于外墙外保温的研究一直处于不够深入的状态～甚至以讹传讹～在熟悉上一直存在很大的误区。更有甚者～有些熟悉上的误区甚至写进教科书～并在全国范围内进行宣讲～给外墙外保温制造了种种迷雾～也给其发展打上了神秘化、非正常化的铬印。作为一名多年从事外墙外保温研究的工作人员～笔者从工程实践的角度谈谈对这些熟悉上的基本误区的看法～期许能够引起人们的一些思考。 一、外墙外保温抗裂机理:柔韧变形量逐层渐变、逐层释放应力, 从理论上讲～将外墙外保温体系各构造层剖开而分立～并将其各部分臵于同一试验环境中～建立一个统一的柔韧变形量的衡量指标～应该说～“逐层渐变、逐层释放应力”的抗裂机理是可以说得通的。但是～从目前普通应用的外墙外保温系统而言～这一前提是不成立的。一是外墙外保温各构造层作为建筑物的复合系统～是有内外层次的整体～不可能剖开而分立～也不可能在同等环境下接受外力冲击或自然界的各种应力变化,其次是作为系统的组成材料～其设臵变形指标也是不一致的～如保温层的弹性模量、抹面砂浆的压折比、柔性腻子的柔韧变形量等。既然是不一致的～也就缺乏同一比较的基础。因而～目前有的教科书将一抗裂机理广泛宣讲～实为一种概念模型～仔细推敲起来是站不住脚的。 二、外墙外保温系统构造的最好选择:无空腔, 外墙外保温体系应优先选用无空腔系统～认为无空腔系统相比较于有空腔系统而言～其抗风压尤其抗负风压能力强～安全可靠性更高～似乎已达到了一个共识～事实上不尽然。 实践证实～假如保温层采用吸水率高的材料作为粘结材料,满粘,或抹面找平材料～两至三年后工程经常出现受潮、冻融损坏等质量问题。笔者受相关部门邀请～参与了对新疆、内蒙及安徽部分外保温工程的质量 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ～住户反映保温效果不好～经对工程解剖～我们观察到～上述工程均为两年以上工程～无一例外均采用吸水率较高的材料作为聚苯板的满粘材料及抹面找平材料～外墙表面基本无裂纹～但满粘层和抹面找平层均十分潮湿～且有水向外析出现象。经分析～我们认为～聚苯板采用吸水率高的胶粘材料进行满粘～两至三年后～新建筑物基墙由于水饱和水蒸汽向外扩散～轻易导致吸水率高的满粘材料层吸水受潮,同时～当水蒸汽从室内高温侧向室外低温侧迁移时～假如抹面找平材料同时是吸水率高的材料～又往往轻易在抹面找平层产生冷凝水积聚现象～从而使聚苯板两侧潮湿、甚至发霉～导致保温性能破坏等问题。 将上述问题进行同步推研～假如采用吸水率较高的浆体材料作为主保温材料～其对墙体水汽的吸附以及热空气向外迁移的冷凝水会不会产生上述同样的问题,这有待于进一步研究。因而～对聚苯板采用点框结合的粘结方法～既可以有效防止风压对外保温系统破坏～又可以形 成隔汽层～长期有效地避免了聚苯板处于受潮状态～确实是比较好的选择。从这个意义上讲～不能单纯地从风压破坏的角度主观确定外墙外保温应优先选用无空腔系统构造。 三、外墙外保温主材选择的首位因素:导热系数低, 由于外墙外保温系统技术的门槛不高～在标准制定和政策引导上往往将系统组成材料以及系统本身分离且存在滞后现象～国内部分设计人员对于外保温技术还没有很好地熟悉和把握～对于外保温的一些做法还存在模糊的概念～往往认为选择导热系数低的外保温主材～就是好的外墙外保温系统～导致设计和施工脱节～加上部分企业的错误引导～也使外墙外保温技术五花八门、良莠不齐。 从建筑力学和热工学的角度～在建筑物外臵外墙外保温及装饰系统～应将其视为复合整体结构来研究～而不应将其分离为结构层、保温层、抗裂层以及饰面层单独研究。热工研究显示～安装保温层后～由于良好的保温隔热性能～导致保温层内、外侧呈现出不同的热环境～因而～复合建筑结构的研究～应该立足保温层这个分界线来从事各项研究。基于这种熟悉～我们对外墙外保温系统的选择进行基本分析。 判定一个外墙外保温系统是否合格～首先要计算其保温层厚度是否达到国家规定的节能指标。因而～从热工性能上讲～不存在选择哪种外墙外保温主材好与坏的问题～问题是外墙外保温系统如何满足JGJ14 4提出的十条基本要求。一般而言～在满足标准规定性能的情况下～合理组织施工作业～外墙外保温不应该存在质量问题。由于目前国家只出台了膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保暖和胶粉聚苯颗粒保温浆料两种系统的行业标准～而市场上通行的外保温做法又达十余种～因而如何选择外墙外保温系统确实是个问题。从多年的工程实践～笔者认为～在系统组成各项材料性能能够满足国家相关规范的情况下～选择外墙外保温系统的要害在于～复合建筑结构是否具备良好的防水透汽性。 一般地说～外保温表面采用聚合物专用砂浆及柔性腻子等～其防水问题都能得到解决,但在透汽问题上～学术界、应用界争议很大～一个比较典型的说法就是～XPS板、聚氨酯等材料不透汽～不适合作为外保温主材～事实上已实施工程也鲜有成功案例。 所谓外墙的透汽性～实际上是指水蒸汽由高温侧向低温侧迁移的扩散能力。对于复合建筑结构而言～以保温层为分界线～笔者认为～假如外墙体与保温层的水蒸汽渗透阻之和大于,而且是越大越好,抹面层和装饰层之和～在冬季时～室内空气通过扩散作用进入墙体的水分就可以很顺利排出室外～否则就会在保温层与抹面层的交界处产生冷凝～从而造成冻融破坏。所以～对于XPS板来说～按照标准规定～其保温层与外墙体的水蒸汽渗透阻之和大于抹面层和装饰层之和～理论上可以用于墙体保温～但应加强其系统组成材料研究～尤其是其界面、粘结和抹面材料的研究～而不应只是将EPS系统组成材料简单复制,而对于聚氨酯,PU,等材料却应持慎重态度。 四、外墙外保温功能:稳定主体墙, 在工程实践中～经常听到这样的话语“结构不足外墙保温补”～也经常出现结构不验收或者验收不合格～就直接做外墙外保温的现象～结构工程隐患较大,而直接做外保温时～从经济效果考虑～又经常不按规范要求先对结构找平纠偏～给外保温质量也带来了诸多安全隐患～真是“外面溜溜光～里面一包糠”～质量令人堪虑。 所谓外墙外保温～是指在垂直外墙的外表面上建造保温层。笔者认为～外保温层的功能～仅限于增加外墙保温效能以及由此带来的相关要求～而不应指望这层保温构造对主体墙的稳定性起到作用,主体墙～即外保温层的基底～必须满足建筑物力学稳定性的要求～能承受垂直荷载、风荷载～并能经受撞击而能够安全使用～还应能使覆于其表面的保温层和装修层得以牢牢固定。 当然～对于外墙外保温系统～在组成材料、系统设计、施工应用、试验研究等方面尚有许多熟悉上的误区～这四大基本误区直接影响到外墙外保温技术的深入和发展～应该引起足够的重视。在外保温系统的具体研究和操作中～还有一个企业良心和社会责任的问题～同时～政府也应积极采取有效措施～正确引导外保温发展的方向～有力地破除目前外保温市场“设计看安全、业主看价格、总包看回扣、监理看红包”的潜规则和游戏规则。 玻璃钢门窗材质与环保节能详解 玻璃钢门窗是以玻璃纤维及其制品为增强材料～以不饱和聚酯树脂为基体材料～通过拉挤工艺生产出空腹异型材～然后通过切割等工艺制成门窗框～再配上毛条、橡胶条及五金件制成成品门窗。 玻璃钢门窗是继木、钢、铝、塑后又一新型门窗～玻璃钢门窗综合了其他类门窗的防腐、保温、节能性能～更具有自身的独特性能～在阳光直接照射下无膨胀～在寒冷的气候下无收缩～轻质高强无需金属加固～耐老化使用寿命长～其综合性能优于其他类门窗～由于它具有优良的特性和美丽的外观～被誉为21世纪建筑门窗的“绿色产品”。其具有六大特性:轻质高强、密封性能佳、节能保温、尺寸稳定性好、耐候性好及色彩丰富。 我国是一个发展中国家～地方人多～它每年因窗体为非节能型而浪费的能源相当大。据有关专家估算～如果把我国非节能型窗的40%改造成节能型窗～我国可节省煤炭1.56亿吨,折合人民币249.6亿元,～同时也少向大气层排放灰尘7000万吨和大量有毒气体。因此～推广应用玻璃钢门窗对净化空气、保护生态平衡有着重要意义。 建筑节能最高形式 近日～“绿色城市”已经越来越多地被人们提及～打造绿色城市已经成为未来城市建设的发展方面。各国都在建设自己的生态城市、无碳城市～在中国深圳与上海的部分地区已经在着手建设～首先让我们来 揭开“绿色城市”的面纱: 绿色城市即生态城市～生态城市的概念是在70年代联合国教科文组织发起的“人与生物圈(MAB)” 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 研究过程中提出的～这一崭新的城市概念和发展模式一经提出就受到全球的广泛关注。生态城市是一种理想的城市模式～其中技术与自然充分融合～人的创造力和生产力得到最大限度的发挥～而居民的身心健康和环境质量得到最大限度的保护～物质、能量、信息高效利用。 看罢绿色城市的概念～不禁感慨未来的城市发展的美好～但是美好城市的发展离不开各方面的努力。建筑能耗一直以来都是城市能耗的大户～节能降耗是各国的重要任务。以英国为例:英国政府计划英国未来所有的新建建筑物都必须是“零碳排放”的环保型建筑。英国政府计划在2016年前将该国所有的建筑物建成零碳排放～为达到这一目标～英国将会采用节能的方式～且用可再生能源取代化石燃料的燃烧～这样的设计会极大减少排放促进绿色城市发展。欧洲其他国家也在做着相应的改造与尝试～为各国绿色城市建设的发展打下了基础。 同时在我国～深圳与上海部分地区也已经开始向着绿色城市的概念定义去努力～近日～深圳光明新区总体布局向市民公布～将打造成“绿色城市”～并且“绿色”将成为光明新区的主色调～规划专家称～将把该区打造成“绿色城市”。深圳市规划局副局长许重光表示:“我们希望建设一个非常舒适美好的新城～吸引那些优秀的创业人才到光明来。新城要从以往的招商引资的理念～转变为招商引材、招商引税。” 的确～打造绿色城市将会带来诸多的益处～绿色、环保、和谐、更好的招商引资等等。 让我们看看专家是如何看待绿色城市建设的～北京市规划委员会副主任、北京2008年奥运会组委会工程规划部副主任黄艳在日前提出在“可持续发展”指导思想下～最新编制完成的北京市城市规划所体现出很大的进步:规划首次将市场的力量纳入考虑范围～在规划上为其留出空间,同时～规划首次将城市发展的基础和制约作为先决条件～充分考虑到能源、水和土地的有限总量,此外～规划明确将北京划分为“禁建区”、“限建区”和“适宜建设区”～在保证建筑和文化遗产、生态条件的同时～提升城建用地的效率。在这里～我个人认为这也需要智能建筑领域的各子系统的厂商不断推出新产品,政府逐渐推广与扶持～让“绿色建筑”“绿色城市”不只是单纯的概念～让每个人都能得到实惠与健康的新体验。相信不久的将来～绿色建筑、绿色城市不再是遥不可及梦～不再是虚无的概念～而是与人们息息相关的一部分。 节能建筑住宅电耗应是12度/m2〃年 2008年起～江苏所有新建商品房 合同 劳动合同范本免费下载装修合同范本免费下载租赁合同免费下载房屋买卖合同下载劳务合同范本下载 都必须写明建筑能耗～那究竟怎么看一个房子是否节能呢,昨日江苏省建设厅科学技术委员会下发的工作资料显示～目前市民所用的普通住宅电耗应该是24度/m2〃年～而节能建筑应当少一半～为12度。 节能住宅空调电费月均50元 这份资料显示～即使考虑到生活习惯,间歇性使用空调、局部使用空调,后～每年普通住宅的电耗为24千瓦〃时/m2～节能住宅约12千瓦〃时/m2。 记者请专家算了一笔账～如果一套100m2的节能住宅～12度/m2〃年～就是一年共用1200度电～平均每月才100度～以0.5元/度的平均电费算～每月电费才50元～非节能住宅则为100元/月。 但市民似乎一个月用上200-300元电费的家庭大有人在～怎么回事,专家告诉记者:50元/月的标准仅指空调或其余采暖制热设备的平均标准～此外普通家电等电费不在其列。 体型系数0.32房子越瘦越费电 要达到节能住宅的标准～建筑本身就有不少指标。比如建筑物体型系数就是其中常见的一种。 简单地说～它就是房屋外墙,房屋户与户之间的隔墙不算外墙,与其所包围的体积的比值。 对此～江苏省标规定该系数宜小于0.32～不应超过0.38。照这个标准～记者以一套130m2左右的三房算了一下～南墙、北墙大约是20米宽×2.9米高～而体积则是105平米,套内面积,×2.9米～结果系数为0.19左右。 专家告诉记者:该标准也就是说～房子开间太大、进深太小也容易不节能～一般别墅都容易超标。而且这个标准一般是以整幢楼来考察～即使合格～中间户肯定低于这个标准～省钱,而东西边户则高于平均值。一般老百姓在选房时恐怕想不到这么细。 窗墙比公共建筑0.7飘窗易超标 此外～影响房屋节能的重要指标还有窗墙比～也就是同一朝向的外窗总面积与该朝向的墙面积比值。公共建筑节能标准规定～每个朝向都不应大于0.7。因此整体玻璃幕墙很不节能。 专家告诉记者:住宅和公共建筑的窗墙比标准还稍有不同～南墙和北墙等标准也不一样。市民自己在家都可以量窗子和墙的面积～南墙归南墙、北墙归北墙即可。一算就知道～现在许多楼盘会有一个房间墙全是玻璃～这样的房子节能指标可就不乐观了。 对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路 摘要:该论文从1、抗震设计思路发展历程,2、现代抗震设计思路及 关系,3、保证结构延性能力的抗震措施,4、我国抗震设计思路中的部分不足,5、常用抗震分析方法这五个方面～结全重庆大学白绍良老师的教义来对钢筋混凝土建筑结构现代抗震思路及我国设计规范抗震设计方法的理解和讨论 关键词:结构设计 抗震 一. 抗震设计思路发展历程 随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展～结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。 最初～在未考虑结构弹性动力特征～也无详细的地震作用记录统计资料的条件下～经验性的取一个地震水平作用,0.1倍自重,用于结构设计。到了60年代～随着地面运动记录的不断丰富～人们通过单自由度体系的弹性反应谱～第一次从宏观上看到地震对弹性结构引起的反应随结构周期和阻尼比变化的总体趋势～揭示了结构在地震地面运动的随机激励下的强迫振动动力特征。但同时也发现一个无法解释的矛盾～当时规范所取的设计用地面运动加速度明显小于按弹性反应谱得出的作用于结构上的地面运动加速度～这些结构大多数却并未出现严重损坏和倒塌。后来随着对结构非线性性能的不断研究～人们发现设计结构时取的地震作用只是赋予结构一个基本屈服承载力～当发生更大地震时～结构将在一系列控制部位进入屈服后非弹性变形状态～并靠其屈服后的非弹性变形能力来经受地震作用。由此～也逐渐形成了使结构在一定水平的地震作用下进入屈服～并达到足够的屈服后非弹性变形状态来耗散能量的现代抗震设计理论。 由以上可以看出～结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性～从基于经验到基于非线性理论～从单纯保证结构承载能力的“抗”到允 许结构屈服～并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。 二. 现代抗震设计思路及关系 在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路～其主要内容是: 1.合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值,即中震的,～再以不同的R,地震力降低系数,得到不同的设计用地面运动加速度,即小震的,来进行结构的强度设计～从而确定了结构的屈服水准。 2.制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施,强柱弱梁、强剪弱弯,和抗震构造措施。 现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的～其核心是关系～关系主要指在不同滞回规律和地面运动特征下～结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数～简称地震力降低系数,而为最大非弹性反应位移与屈服位移之比～称为位移延性系数,T则为按弹性刚度求得的结构自振周期。 60年代开始～研究者在滞回曲线为理想弹塑性及弹性刚度始终不变的前提下～通过对不同周期～不同屈服水准的非弹性单自由度体 系做动力分析～得到了有关弹塑性反应下最大位移的规律:对T大于1.0秒的体系适用 “等位移法则”即非弹性反应下的最大位移总等于同一地面运动输入下的弹性反应最大位移。对于T在0.12,0.5秒之间的结构～适用“等能量法则”即非弹性反应下的弹塑性变形能等于同一地震地面运动输入下的弹性变形能。当“等能量原则”适用时～随着R的增大～位移延性需求的增长速度比“等位移原则”下按与R相同的比例增长更快。由以上规律我们可以看出～如果以结构弹性反应为准～把结构用来做承载能力设计的地震作用取的越低～即R越大～则结构在与弹性反应时相同的地震作用下达到的非弹性位移就越大～位移延性需求就越高。这意味着结构必须具有更高的塑性变形能力。 规律初步揭示出不同弹性周期的结构～当其弹塑性屈服水准取值大小不同时～在同一地面运动输入下屈服水准与所达到的最大非弹性位移之间的关系。也揭示出了延性能力和塑性耗能能力是屈服水准不高的结构在较大地震引起的非弹性动力反应中不致发生严重损坏和倒塌的主要原因。让人们认识到延性在抗震设计中的重要性。 之所以存在上诉的规律～我们应该注意到钢筋混凝土结构的一些相关特性。首先～通过人为措施可以使结构具有一定的延性～即结构在外部作用下～可以发生足够的非线性变形～而又维持承载力的属性。这样就可以保证结构在进入较大非线性变形时～不会出现因强度急剧下降而导致的严重破坏和倒塌～从而使结构在非线性变形状态下耗能成为可能。其次～作为非线弹性材料的钢筋混凝土结构～在一定的外力作用下～结构将从弹性进入非弹性状态。在非弹性变形过 程中～外力做功全部变为热能～并传入空气中耗散掉。我们可以进一步以单质点体系的无阻尼振动来分析～在弹性范围振动时～惯性力与弹性恢复力总处于动态平衡状态～体系能量在动能、势能间不停转换～但总量保持不变。如果某次振动过大～体系进入屈服后状态～则体系在平衡位臵的动能将在最大位移处转化为弹性势能和塑性变形能两部分～其中～塑性变性能将耗散掉～从而减小了体系总的能量。由此我们可以想到～在地震往复作用下～结构在振动过程中～如果进入屈服后状态～将通过塑性变性能耗散掉部分地震输给结构的累积能量～从而减小地震反应。同时～实际结构存在的阻尼也会进一步耗散能量～减小地震反应。此外～结构进入非弹性状态后～其侧向刚度将明显小于弹性刚度～这将导致结构瞬时刚度的下降～自振周期加长～从而减小地震作用。 随着对规律认识的深入～这一规律已被各国规范所接受。在抗震设计时～对在同一烈度区的同一类结构～可以根据情况取用不同的R～也就是不同的用于强度设计的地震作用。当R取值较大～即用于设计的地震作用较小时～对结构的延性要求就越严,反之～当R取值较小～即用于设计的地震作用较大时～对结构的延性要求就可放松。 目前～国际上逐步形成了一套“多层次～多水准性态控制目标”的抗震理念。这一理念主要含义为:工程师应该选择合适的形态水准和地震荷载进行结构设计。建筑物的性态是由结构的性态～非结构构件和体系的性态以及建筑物内容物性态的组合。目前性态水准一般分 为:损伤出现,damage onset,、正常运作,operational,、能继续居住,countinued occupancy,、可修复的,repairable,、生命安全,life safe,、倒塌,collapse,。性态目标指建筑物在一定程度的地震作用下对所期望的性态水准的表述。对建筑抗震设计应采用多重性态目标～比如美国的“面向2000基于性态工程的框架 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ”曾对一般结构、必要结构、对安全起控制作用的结构分别建议了相应的性态目标――基本目标,常遇地震下完全正常运作～少遇地震下正常运作～罕遇地震下保证生命安全～极罕遇地震下接近倒塌,、必要目标,少于地震下完全正常运作～罕遇地震下正常运作～极罕遇地震下保证生命安全,、对安全其控制作用的目标,罕遇地震下完全正常运作～极罕遇地震下正常运作,。对重要性不同的建筑～如协助进行灾害恢复行动的医院等建筑～应该按较高的性态目标设计～此外～也可以针对甲方对建筑提出的不同抗震要求～选择不同的性态目标。 三. 保证结构延性能力的抗震措施 合理选择了结构的屈服水准和延性要求后～就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力～从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容: 1.“强柱弱梁”:人为增大柱相对于梁的抗弯能力～使钢筋混凝土框 架在大震下～梁端塑性铰出现较早～在达到最大非线性位移时塑 性转动较大,而柱端塑性铰出现较晚～在达到最大非线性位移时 塑性转动较小～甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个 较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。 2.“强剪弱弯”:剪切破坏基本上没有延性～一旦某部位发生剪切破 坏～该部位就将彻底退出结构抗震能力～对于柱端的剪切破坏还 可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、 节点的组合剪力值～使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任 何构件都不会先发生剪切破坏。 3.抗震构造措施:通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足 够的塑性变形能力和塑性耗能能力～同时保证结构的整体性。 这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受～但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先～这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。 新西兰的抗震研究者认为耗能机构宜采用符合塑性力学中的“理想梁铰机构”～即梁端全部形成塑性铰～同时底层柱底也都形成塑性铰的“全结构塑性机构”。其具体做法是通过结构分析得到各构件组合内力值后～对梁端截面就按组合弯矩进行截面设计,而对除底层柱底以外的柱截面～则用人为增大了以后的组合弯矩和组合轴力进行设计,对底层柱底截面则用增大幅度较小的组合弯矩和组合轴力进行截面设计。通过这一做法实现在大震下的较大塑性变形中～梁端塑性铰形成的较为普遍～底层柱底塑性铰出现迟于梁端塑性铰～而其余所有的柱截面不出现塑性铰～最终形成“理想梁铰机构”。为此～这种方法就必须取足够大的柱端弯矩增强系数。 美国抗震界则认为新西兰取的柱弯矩增强系数过大～根据经验取了较小的柱弯矩增强系数～这一做法使结构在大震引起的非弹性变形过程中～梁端塑性铰形成较早～柱端塑性铰形成的相对较迟～梁端塑性铰形成的较普遍～柱端塑性铰形成的相对少一些～从而形成“梁柱塑性铰机构”。 新西兰抗震措施的好处在于“理想梁铰机构”完全利用了延性和塑性耗能能力较好的梁端塑性铰来实现框架延性和耗散地震能量～同时因为除底层柱底外的其它柱端不出现塑性铰～也就不必再对这些柱端加更多的箍筋。但是这种思路过于受塑性力学形成理想机构概念的制约～总认为底层柱底应该形成塑性铰～这样就对底层柱底提出了较严格的轴压比要求～同时还要用足够多的箍筋来使柱底截面具有所需的延性～此外～底层柱底如果延性不够发生破坏很容易导致结构整体倒塌。这些不利因素使该方法丧失了很大的优势。 因此很多研究者认为不需要被塑性力学的机构概念所限制～只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构～就能保证抗震设计的基本要求: 1.以梁端塑性铰耗能为主, 2.不限制柱端塑性铰出现,包括底层柱底,～但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量, 3.同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。 我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路～采用了“梁柱塑性铰机构”模式～而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构”模式。 抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生～采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是～与非抗震抗剪破坏相比～地震作用下的剪切破坏是不同的。以梁构件为例～在较大地震作用下～梁端形成交叉斜裂缝区～该区混凝土受斜裂缝分割～形成若干个菱形块体～而且破碎会随着延性增长而加剧。由于交叉斜裂缝与塑性铰区基本重合～垂直和斜裂缝宽度都会随延性而增大。抗震下根据梁端的受力特征～正剪力总是大于负剪力～正剪力作用下的剪压区一般位于梁下部～但由于地震的往复作用～梁底的混凝土保护层可能已经剥落～从而削弱了混凝土剪压区的抗剪能力,交叉斜裂缝宽度比非抗震情况大～以及斜裂缝反复开闭～混凝土破碎更严重～从而使斜裂缝界面中的骨料咬合效应退化,混凝土保护层剥落和裂缝的加宽又会使纵筋的销栓作用有一定退化。可见～地震作用下～混凝土抗剪能力严重退化～但是试验发现箍筋的抗剪能力仍可以维持。当地震作用越来越小时～梁端可能不出现双向斜裂缝～而出现单向斜裂缝～裂缝宽度发育也从大于非抗震情况到接近非抗震情况～抗剪环境越来越有利。此外～抗震抗剪要求结构构件应在大震下预计达到的非弹性变形状态之前不发生剪切破坏。因为框架剪切破坏总是发生在梁端塑性铰区～这就不仅要求在梁端形成塑性铰前不发生剪切破坏～而且抗剪能力还要维持到塑性铰的塑性转动达到 大震所要求的程度～这就需要更多的箍筋。同时～在梁端塑性变形过程中作用剪力并没有明显增大～也进一步说明这里增加的箍筋不是用来增大抗剪强度～而是为了提高构件在发生剪切破坏时所达的延性。 综上所述～与非抗震抗剪相比～抗震抗剪性能是不同的～其性能与剪力作用环境～塑性区延性要求大小有关。我们可以采取以下公式来考虑抗震抗剪的强度公式: 其中为混凝土抗剪能力～为箍筋抗剪能力～为由于地震作用导致的混凝土抗剪能力下降的折减系数～且随着剪力作用环境、延性要求而改变。我国的抗震抗剪强度公式也以上面公式为基础的～但是为设计方便～不同的烈度区取用了相同的公式～均取为0.6～与上面提到的混凝土抗剪能力随地震作用变化而不同的规律不一致～较为粗略。 延性对抗震来说是极其重要的一个性质～我们要想通过抗震措施来保证结构的延性～那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件～延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点:混凝土极限压应变～破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。如受拉钢筋配筋率越大～混凝土受压区高度就越大～延性越差,受压钢筋越多～混凝土受压区高度越小～延性越好,混凝土强度越高～受压区高度越低～延性越好,但如果混凝土强度过高可能会减小混凝土极限压应变从而降低延性,,对柱子这类偏压构件～轴压力的存在会增大混凝土受压区高度～减小延性,箍筋可以提高混凝土极 限压应变～从而提高延性～但对于高强度混凝土～受压时～其横向变形系数较一般混凝土明显偏小～箍筋的约束作用不能充分发挥～所以对于高强度混凝土～不适于用加箍筋的方法来改善其延性。此外～箍筋还有约束纵向钢筋～避免其发生局部压屈失稳～提高构件抗剪能力的作用～因此箍筋对提高结构抗震性能具有相当重要的作用。根据以上规律～在抗震设计中为保证结构的延性～常常采用以下措施:控制受拉钢筋配筋率～保证一定数量受压钢筋～通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土～对柱子限制轴压比等。 四. 我国抗震设计思路中的部分不足 我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上～逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计思路。其中大部分内容都符合现代抗震设计理念～但是也有许多考虑欠妥的地方～需要我们今后加以完善。 其中～最值得我们注意的是～与国外规范相比～我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。欧洲和新西兰规范按地震作用降低系数,“中震”的地面运动加速度与“小震”的地面运动加速度之比,来划分延性等级～“小震”取值越高～延性要求越低～“小震”取值越低～延性要求越高。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级～但在高烈度区推荐使用高延性等级～在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的。而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.86～而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。对延性要求则并 未按关系来取对应的～而是按抗震等级来划分～抗震等级实质又主要是由烈度分区来决定的。这就导致同一个R对应了不同的～从而制定了不同的抗震措施～这与关系是不一致的。这种思路造成低烈度区的结构延性要求可能偏低的结果。 另外～我国规定的“小震不坏～中震可修～大震不倒”的三水准抗震设防目标也存在一定的问题。该设防目标对甲类、乙类、丙类这三类重要性不同的建筑来说～并不都是恰当的。这种笼统的设防目标也不符合当今国际上的“多层次～多水准性态控制目标”思想～这种多性态目标思想提倡在建筑抗震设计中应灵活采用多重性态目标。甲类建筑指重大建筑工程和地震时可能发生严重此生灾害的建筑～乙类建筑指地震时使用不能中断或需要尽快修复的建筑～由于不同类别建筑的不同重要性～不宜再笼统的使用以上同一个性态目标,设防目标,～此外～还应该考虑建筑所有者的不同要求～选择不同的设防目标～从而做到在性态目标的选择上更加灵活。 五. 常用抗震分析方法 伴随着抗震理论的发展～各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。 在结构设计中～我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。通常采用底部剪力法～振型分解反应谱法～弹性时程分析方法来计算该地震作用值～这三种方法都是弹性分析方法。其中～底部剪力法最简便～适用于质量、刚度沿高度分布较均匀的结构。它的 大致思路是通过估计结构的第一振型周期来确定地震影响系数～再结合结构的重力荷载来确定总的水平地震作用～然后按一定方式分配至各层进行结构设计。对较复杂的结构体系则宜采用振型分解反应谱法进行抗震计算～它的思路是根据振型叠加原理～将多自由度体系化为一系列单自由度体系的叠加～将各种振型对应的地震作用、作用效应以一定方式叠加起来得到结构总的地震作用、作用效应。而对于特别不规则和特别重要的结构～常常需要进行弹性时程分析～该方法为直接动力分析方法。以上方法主要针对结构在地震作用下的弹性阶段～保证结构具有一定的屈服水准。 对结构抗震性能进行分析是抗震研究的一项重要内容～非线性时程分析～非线性静力分析是目前常用的几种抗震分析方法。其中针对结构非线性反应的非线性时程分析法,非线性动力反应分析,～从建立在层模型或单列梁柱模型上的方法到建立在截面多弹簧模型上的方法～再到目前正在研究发展的建立在截面纤维滞回本构规律的纤维模型法～模拟的准确程度正在不断提高。其基本思路是通过一系列数值方法建立和求解动力方程从而得到结构各个时刻的反应量。但由于对地震特点和结构特性所做的假设～其结果存在不确定性～其主要价值是用来考察地震作用下普遍的而非特定的反应规律～以及对抗震设计后的结构进行校核分析～评估其抗震性能。非线性静力分析法,pushover,是近年来得到广泛应用的一种结构抗震能力评估的新方法。这种方法从本质上说是一种静力非线性计算方法～但它将反应谱引入了计算过程和结果。其根本特征是用静力荷载描述地震作用～在 地震作用下考虑结构的弹塑性性质。它的基本原理和步骤是先以某种方法得到结构在可能遭遇地震作用下所对应的目标位移～然后对结构施加竖向荷载的同时～将表征地震作用的一组水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上～在达到目标位移时停止荷载递增～最后在荷载中止状态对结构进行抗震性能评估～判断是否可以保证结构在该水平地震作用下满足功能需求。 从现代抗震设计思路提出至今～世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果～比如进行了大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验,通过迅速发展的计算机技术编制了准确性更好的非线性动力反应程序,在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法～开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。在这样的环境中～我国的抗震设计思路也应该在完善自身不足的同时～不断向前发展 高层建筑抗震设计中短柱问题的处理 摘要:建筑抗震设计对结构构件有明确的延性要求。轴压比和剪跨比是影响构件延性的最主要的两个因素～也是一对互成矛盾的因素。 关键词:高层 抗震 短柱 0 引 言 在层高一定的情况下～为提高延性而降低轴压比则会导致柱截面增大～且轴压比越小截面越大,而截面增大导致剪跨比减小～又降低了构件的延性。因此～在高层特别是超高层建筑结构设计中～为满足规程,,,对轴压比限值的要求～柱子的截面往往比较大～在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。另外～诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库等由于使用荷载大～层高较低～在设计中也不可避免地会出现短柱。众所周知～短柱的延性很差～尤其是超短柱几乎没有延性～在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时～很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌～无法满足“中震可修～大震不倒”的设计准则。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生～笔者认为～首先要正确判定短柱～然后对短柱采取一些构造措施或处理～提高短柱的延性和抗震性能。 1 短柱的正确判定 规程,,,和规范,,,都规定～柱净高,与截面高度,之比,,,?,为短柱～工程界许多工程技术人员也都据此来判定短柱～这是一个值得注意的问题。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ～只有剪跨比λ,,,,,?,的柱才是短柱～而柱净高与截面高度之比,,,?,的柱其剪跨比λ不一定小于,～亦即不一定是短柱。按,,,?,来判定的主要依据是:?λ,,,,,?,,?考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点～取,,,.,,,～则λ,,,,,,,.,,,,,,,,.,,,,?,～由此即得,,,?,。但是～对于高层建筑～梁、柱线刚度比较小～特别是底部几层～由于受柱底嵌固的影响且梁对柱的约束弯矩较小～反弯点的高度会比柱高的一半高得多～甚至不出现反弯点～此时不宜按,,,?,来判定短柱～而应按短柱的力学定义--剪跨比λ,,,,,?,来判定才是正确的。 框架柱的反弯点不在柱中点时～柱子上、下端截面的弯矩值大小就不一样～即,,?,,。因此～框架柱上、下端截面的剪跨比大小也是不一样的～即λ,,,,,,,?λ,,,,,,,。此时～应采用哪一个截面的剪跨比来判断框架柱是不是属于短柱呢,笔者认 为～应该采用框架柱上、下端截面中剪跨比的较大值～即取λ,,,,,λ,～λ,,。其理由如下:框架柱的受力情况有如一根受有定值轴压力的连续梁～柱高,,相当于连续梁的剪跨,～已有的试验研究结果表明,,,,:对于剪跨,不变的连续梁～当截面上、下配臵的纵筋相同时～剪切破坏总是发生在弯矩较大的区段,对于框架柱～临界斜裂缝也总是发生在弯矩较大的区段。 事实上～在柱高,,或连续梁剪跨,的范围内～最大剪跨比是出现在弯矩较大区段上的。钢筋砼构件的抗剪承载力是随剪跨比λ增大而降低的。所以～同样条件下～弯矩较大区段的截面抗剪承载力要比弯矩较小区段的小～在荷载作用下～如果发生剪切破坏～就只能是在弯矩较大区段上。用来判断框架柱是否属于短柱的剪跨比λ当然应是可能发生剪切破坏截面的剪跨比λ。 一般情况下～在高层建筑的底部几层～框架柱的反弯点都偏上～即,,,,,。此时～可按式,,,或式,,,判定短柱: 或Hn,h?2,yn(2) 式中～,,- -,层柱的反弯点高度比～根据几何关系～可得:,,,,,(,，Ψ)～其中～Ψ,,,,,,～,?Ψ?,, ,,- -,层柱的净高。 式,,,具有一般性。当反弯点在柱中点时～Ψ,,～,,,,.,～式,,,即成为,,,,?,,当反弯点在柱上端截面时～Ψ,,～,,,,～式,,,即成为,,,,?,,如果框架柱上不出现反弯点～就应采用最大弯矩作用截面的剪跨比λ,,,,,?,来判断短柱。 当需要初步判断框架柱是否属于短柱时～可先按,值法确定柱子的反弯点高度比,,～然后按式,,,判断短柱。在施工图设计阶段～可根据电算结果作进一步判断。 2 改善短柱抗震性能的措施 当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时～按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可,确定为短柱后～就应当尽量提高短柱的承载力～减 小短柱的截面尺寸～采取各种有效措施提高短柱的延性～改善短柱的抗震性能。 2.1 使用复合螺旋箍筋 高层建筑框架柱的抗剪能力是应该满足剪压比限值和“强剪弱弯”要求的～柱端的抗弯承载力也是应该满足“强柱弱梁”要求的。对于短柱～只要符合“强剪弱弯”和“强柱弱梁”的要求～是能够做到使其不发生剪切型破坏的。因此～使用复合螺旋箍筋,4,来提高柱子的抗剪承载力～改善对砼的约束作用～能够达到改善短柱抗震性能的目的。 2.2 采用分体柱 由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多～在地震作用下往往是因剪坏而失效～其抗弯强度不能完全发挥。因此～可人为地削弱短柱的抗弯强度～使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度～这样～在地震作用下～柱子将首先达到抗弯强度～从而呈现出延性的破坏状态。 人为削弱抗弯强度的方法～可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为,或,个柱肢组成的分体柱～分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设臵一些连接键～以增强它的初期刚度和后期耗能能力。一般～连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。 对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明,？，,,:采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变～抗弯承载力稍有降低～但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高～其破坏形态由剪切型转化为弯曲型～从而实现了短柱变“长柱”的设想～有效地改善了短柱尤其是剪跨比λ?,.,的超短柱的抗震性能。分体柱方法已在实际工程中得到应用,,,。2.3 采用钢骨砼柱 钢骨砼柱由钢骨和外包砼组成。钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面。 与钢结构相比～钢骨砼柱的外包砼可以防止钢构件的局部屈曲～提高柱的整体刚度～显著改善钢构件出平面扭转屈曲性能～使钢材的强度得以充分发挥。采用钢骨砼结构～一般可比钢结构节约钢材达, ,,以上 ,,, 。此外～外包砼增加了结构的耐久性和耐火性。与钢筋砼结构相比～由于配臵了钢骨～使柱子的承载力大大提高～从而有效地减小柱截面尺寸,钢骨翼缘与箍筋对砼有很好的约束作用～砼的延性得到提高～加上钢骨本身良好的塑性～使柱子具有良好的延性及耗能能力。 由于钢骨砼柱充分发挥了钢与砼两种材料的特点～具有截面尺寸小～自重轻～延性好以及优越的技术经济指标等特点～如果在高层或超高层钢筋砼结构下部的若干层采用钢骨砼柱～可以大大减小柱的截面尺寸～显著改善结构的抗震性能。 2.4 采用钢管砼柱 钢管砼是由砼填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料～是套箍砼的一种特殊形式。由于钢管内的砼受到钢管的侧向约束～使得砼处于三向受压状态～从而使砼的抗压强度和极限压应变得到很大的提高～砼特别是高强砼的延性得到显著改善。同时～钢管既是纵筋～又是横向箍筋～其管径与管壁厚度的比值至少都在,,以下～这相当于配筋率至少都在,.,,以上～这远远超过抗震规范,,,对钢筋砼柱所要求的最小配筋率限值。由于钢管砼的抗压强度和变形能力特佳～即使在高轴压比条件下～仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”～不存在受压区先破坏的问题～也不存在像钢柱那样的受压翼缘屈曲失稳的问题。因此～从保证控制截面的转动能力而言～无需限定轴压比限值,,,。规程,,,规定～钢管砼单肢柱的承载力可按式(？)计算: N?φ1φeN0(3) 式中～, θ=faAa,fcAc称为套箍指标～,.3?θ?？, φ1～φe的物理意义及计算方法见规程,,,。 由式,？,可以看出～当选用了高强砼和合适的套箍指标θ后～柱子的承载力可大幅度提高～通常柱截面可比普通钢筋砼柱减小一半以上～消除了短柱并具有良好的抗震性能。 3 小 结 , 确定是不是短柱不宜按,,,?,来判别～而应按剪跨比λ,,,,,?,来判别。一般情况下～可采用本文式,,,来判别。当需要初步判别是否属于短柱时～可先按,值法确定反弯点高度比,,～然后按本文式(,)来判别。 , 当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时～按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可,确为短柱～就应当尽量提高短柱的承载力～减小短柱的截面尺寸～采取各种有效措施提高短柱的延性～改善短柱的抗震性能。使用复合螺旋箍筋～采用分体柱技术均可有效地改善短柱的抗震性能,采用钢骨砼、钢管砼等新结构～可显著提高柱的承载力～减小柱截面尺寸～避免在结构下部出现短柱尤其是超短柱。因此～在高层建筑抗震设计中应根据工程的具体情况～尽量采用上述新结构、新技术～来避免短柱脆性破坏问题的发生。 试论短肢剪力墙结构抗震设计 试论短肢剪力墙结构抗震设计 摘要:本文通过工程设计介绍一种适于小高层住宅建筑的短肢墙—筒体,或一般剪力墙,结构体系～简述这种体系的构成、特点、设计注意事项。 关键词:小高层住宅 短肢抗震墙 内核心筒 经济合理 一(工程概况 2北京某工程～主体结构地上15层地下2层～建筑总面积14400m～开发商为了降低成本～要求设计对结构方案进行优化设计～并要求在 2满足安全和使用的前提下～主体结构用钢量控制在60kg/m以内～为了满足开发商的要求～设计作了以下两个方案的比较～并从中优选出最优方案 二(方案一:采用普通现浇钢筋混凝土抗震墙结构 本方案的特点是依据建筑平面布局设臵钢筋混凝土抗震墙～对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙～使各墙段的刚度均匀～由于抗震墙较多～可以构成整体抗侧力很强的体系～对较高建筑抗震特别有利。但若房屋高度不大～反而会造成因刚度过大而招致较大的地震作用～而且造价也会增大～并非是理想的方案。 本方案内力计算采用SATWE高层程序～计算结果列于附表1中。 三(方案二:短肢剪力墙—筒体,或一般剪力墙,结构 近年来随着人们对住宅～特别是小高层及多层住宅平面不与空间的要求越来越高～原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进～以剪力墙为基础～并吸取框架的优点～逐步 发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系～即所谓“短肢剪力墙—筒体,或一般剪力墙,”结构体系。 “短肢”剪力墙仍属于剪力墙结构体系～只不过是采用较短的剪力墙肢,短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,～而且通常采用T形、L形 、,形、 +形等。当这些墙肢截面高度与墙厚之比小于等于3时～它已接近于柱的形式～但并非是方柱～因此称之为“异形柱”。故从广义角度讲～宜将这种结构体系称之为“短肢剪力墙—筒体,或一般剪力墙结构体系,”。另外所谓”筒体”就是以楼电梯间所组成的钢筋混凝土核心筒,所谓“一般剪力墙”就是指墙肢截面高度与墙厚之比大于8的剪力墙。 这种结构体系当时,2001年,无国家规范～但在我国南方应用较多～设计主要参考天津市标准“大开间住宅钢筋混凝土异形柱框架结构技术规范”,DB29-16-98,及广东省标准《钢筋混凝土异形柱设计规范》,DBJ/T15-15-95,。 当然目前《高层建筑混凝土结构技术规程》,JGJ3-2002,中已对短肢剪力墙—筒体,或一般剪力墙,结构体系有了设计要求。 本方案的特点:结合建筑平面、利用间隔墙位臵来布臵竖向构件～剪力墙的数量可多可少～剪力墙肢可长可短～主要视抗侧力的需要而定～还可通过不同尺寸和布臵以调整刚度和刚度中心的位臵,由于减少了剪力墙数量～而代之以轻质填充墙～不仅房屋总重量可以减轻～ 同时也可适当降低结构刚度～使地震作用减小,这不仅对基础设计有利～而且对结构抗震较为有利,同时也可降低工程造价,还可加快施工进度.这种结构体系通常视建筑平面及抗侧力的需要～将中心竖向交通区处理成为筒体～以承受主要水平力。 对短肢剪力墙结构的设计计算～因其是剪力墙大开口而成～所以基本与普通剪力墙结构分析相同～可采用三维杆-系薄壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法～我认为采用三维空间杆-墙组元分析方法计算模型更加符合实际情况～计算精度较高。本方案内力分析采用三维空间有限元分析软件SATWE程序计算。 从以上两种方案计算结果分析可以看出～无论是结构受力还是经济指标～第二方案均优于第一方案 另外对有底部大空间要求的转换层剪力墙结构～规范要求转换层上.下层的刚度比尽量接近1～抗震设计时小于2。通常设计时～为满足此要求～增加转换层以下层的剪力墙数量,面积,是最有效和最合理的～但这往往受到限制～提高混凝土强度等级所产生的效果比较有限～因此设计中只能通过减小转换层以上的剪力墙数量,面积,来达到减小上部抗侧刚度的目的～而减少上部剪力墙面积的有效方法之一就是将上部剪力墙设计成短墙肢。这样既能有效的减小上部结构的抗侧刚度～又能减轻结构自重及地震力作用～达到安全经济的目的。 四～在设计有关短肢剪力墙—筒体,或一般剪力墙,结构时应注 意的一些问题 由于短肢剪力墙抗震性能差～在地震区应用经验不多～因此在设计时～首先要选则适合的计算软件～合理地选则计算分析方法～确定计算模型和相关参数～并加强对计算结果合理性判断～特别要加强概念设计。对一些不利部为加强构造措施～在符合规范要求的情况下～短肢墙是没问题的。这就好比纯框架结构～对地震来说也是不利的结构形式～但大家不也一直在用。所以任何一种结构体系都有它的适用范围～只要我们能合理设计～安全应该没问题。 1(高层点,板,式住宅采用短肢抗震墙结构体系～只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系～但在地震区～高层建筑中～剪力墙不宜过少～墙肢不宜过短～因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑～要求设臵剪力墙筒体,或一般剪力墙,～形成短肢剪力墙与筒体,一般剪力墙,共同抵抗水平力的结构。 2(短肢墙的布臵合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合～短肢墙布臵应以T形、L形 、,形、 +形为主～这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。 3.短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢～当有扭转效应时～会加剧已有的翘曲变形～使其墙肢首先开裂～因此应加墙其抗震构造措施～如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。 4(主要抗侧力结构筒体,或长墙,一般利用楼、电梯间～但要注意刚度的均衡性～不要集中在一处布臵使建筑产生过大的扭转效应～同时筒体要有足够的刚度～其平面尺寸不宜过小～要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%～形成多道抗震防线～为了确保水平力可靠传递～核心区楼板适当加厚～与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计～短肢墙之间的梁净跨不宜过小,一般取4~6M,～使其具有一定的耗能作用 5(短肢墙受力以承担竖向荷载为主～承担水平荷载为辅～其截面尺寸要适当～墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左右为好～且墙厚不小于200MM～当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时～应按柱的要求进行设计～短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比～抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙～因其延性更为不利～因此轴压比限值要相应降低0.1。 6.短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用～主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。 7.对于短肢剪力墙的剪力设计值～不仅底部加强部位应按规范调整～其他各层也要调整～一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2～主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。 8.抗震设计时～短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率～底部加强部位不宜小于1.2%～其它部位不宜小于1.0%。 9(各短肢墙应尽量对齐、拉直～使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。 10(短肢墙的数量可多可少～肢长可长可短～主要视抗侧力的需要而定～还可以通过不同尺寸和布臵调整刚度和刚度中心位臵。 11(短肢剪力墙—筒体,或一般剪力墙,结构体系～电算分析力学模型建议采用高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE,短肢剪力墙结构体系考虑～各部位宜取两种力学模型分析结果的不利工况～短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋～,既一般情况下当短剪力墙洞口形成的跨高比小于5的连梁～应按连梁进行设计,当跨高比不小于5时～宜按框架梁进行设计,～短肢墙仍属于剪力墙的范畴～配筋可采用一般剪力墙的计算方法～但是对于长宽比小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基本自振周期影响～折减系数可取0.8~0.9 12. 由于外墙面钢筋混凝土短墙肢之间填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量不同～在二者交界处易产生裂缝～通常采取的措施是在做粉刷时～在二者交界面处附粘一层玻璃丝布～使应力平缓过渡。 钢筋混凝土结构抗震设计思路和理解 一.抗震设计思路的简单回顾 建筑结构抗震的发展是随着人们都地震动和结构特性的认识不断深入而逐渐发展起来的～从诞生至今不过百年的历史～大致有以下几个发展阶段: ,1,静力阶段～它最先由日本大森房吉教授通过对当时有限的震害观测和理论认识提出的抗震设计理论,仅仅适用于刚体结构。它没有考虑结构的动力特性和场地差别对建筑结构的影响,不加区分的对所有结构都采用一个统一水平地震力V=kW(k?0.1;W为结构的重量)来考虑地震作用效应的影响。 ,2,反应谱阶段～随着真实地震动记录的获取和结构动力学理论的发展～1940年美国的Biot教授提出了弹性反应谱的概念～反应谱是单自由弹性体系在获取的众多地震记录的激励下～结构周期与响应之间的关系～包括加速度反应谱～速度反应谱～位移反应谱。它综合考虑了结构的动力特性～至今仍然是各国规范设计地震力取值的基础。 地震作用力的计算常常用底部剪力法和振型分解反应谱法～振型分解反应谱法的基本概念是:假定建筑结构是线弹性的多自由度体系～利用振型分解和振型正交性的原理～将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地 震反应～进而求得对应于每一个振型的作用效应。此时～就可以根据考虑地震作用的方式不同～采用不同的组合方式～对于平面振动的多质点弹性体系～可以用SRSS法～它是基于假定输入地震为平稳随机过程～各振型反应之间相互独立而推导得到的,对于考虑平—扭耦连的多质点弹性体系～采用CQC法～它与SRSS法的主要区别在于:平面振动时假定各振型相互独立～并且各振型的贡献随着频率的增高而降低,而平—扭耦连时各振型频率间距很小～相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性～还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低～有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响～相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化～当建筑物高度不大～以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构～结构振动位移反应往往以第一振型为主～而且第一振型接近于直线时～就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。这个基本公式计算得到的各质点的水平地震作用可以较好的反映刚度较大的结构～但当结构基本周期较长～场地特征周期较小时～计算所得顶部地震作用偏小～为此～《抗震规范》规定～当结构基本周期大于1.4倍的场地特征周期时～在顶部附加水平地震作用。 ,3,动力理论阶段～随着对地震动认识和理解的不断加深～认识到反应谱的一些不足～如对地震动持时的影响考虑不周～再加上计算机性能的提高～使得动力法逐渐发展起来了～它的本质直接求解动力方程～但是由于地震时地面运动加速度极不规则～对于微分方程无 法求出它的闭合解～因此多采用数值积分法。通常的做法是对已记录的地震波进行连续分段处理～每段的数据都看做不变的～然后作用到结构上～通过动力平衡方程来求得此刻的加速度、速度、位移反应～接着与前一段的加速度、速度、位移进行叠加～把叠加的结果作为下一时段的初始数据～依此类推～最终求得结构在所给出低周反复地震波下的加速度、速度和位移动力反应变化过程。 ,4,在1994年美国Northridge地震和1995年日本Kobe地震后～美日学者又提出了基于性态的抗震设计方法～基于性态的基本思想～就是使建筑结构在使用期间满足各种使用功能的要求。它与传统基于力的设计方法不同～对结构性能的评判主要是基于位移准则～用不同的位移指标来对结构性能进行不同的控制。但是由于大震下结构的非弹性变形难以准确的估计～使得基于性态的设计方法只能停留在理论上。但提出它的积极意义至少有两点:1. 强调地震工程的系统性和社会性,2. 认识到原有抗震设计规范的部分不合理性。 作为基于性能抗震设计的基础～应该对某一具统计意义的特定水平地震作用下的结构位移～速度和加速度进行准确的评估～还应该有一个合理的评估方法和可用的评估工具。正是因为这个目的～提出和发展了Pushover方法和能力谱方法。Pushover方法的基本思路是采用静力加载～假定某一分布形式的侧向荷载作用在结构上～逐渐加载直到达到结构控制点目标位移或结构破坏～从而得到控制点的水平侧移与基底剪力关系曲线～用以评估结构的抗震性能。Pushover方法 依赖于侧向力的分布形式和弹塑性反应谱目标位移的确定。 二. 钢筋混凝土抗震设计的基本思路——设计力延性准则 在弹性反应谱提出之后～人们发现由此计算所得的结构反应与实际地震时结构的破坏现象有一定的矛盾～主要是按弹性反应谱算得的结构反应加速度为当时习惯性设计地震力的取值大好几倍～而且按照习惯性取定的设计地震力的作用下设计的房屋结构～在地震中结构体系的损伤并不严重。上世纪60年代～Newmark通过对不同周期的初始刚度相同的单自由度体系在多波输入的条件下进行了分析～提出了等位移原理和等能量原理～并提出了结构延性的概念。其后～又深入地研究了单自由体系的屈服水准与弹性自振周期以及结构最大非弹性动力反应之间的关系～这就是习惯上所说的R-μ-T效应的理论。通过这些研究～揭示了延性能力和塑性耗能是结构在取用屈服水准不高的情况下～在大震下结构不发生严重破坏和不倒塌的保证。到这里～关于设计地震力取值大小的基本问题就得到了解决～就是抗震时地震力取值的大小不是一个确定的数值～而是和结构延性性能和耗能机制相关的量值。这里需要说明的是～设计地震力取值仅仅解决了一个方面的问题～而对结构延性性能保障方面的措施还必须得以保证～这将在下面一节讨论。 目前～世界各国的抗震规范几乎都采用这样一种思路:采用按可能遭遇的地震强弱划分地震分区,根据各地区的历史发生地震的统计结果 或对地质构造的历史考察给出具有明确统计含义的设防水准地面运动峰值加速度,再利用加速度反应谱给出不同周期下结构的反应加速度,通过地震力调整系数R得到设计用加速度水准。同时～多数国家都认同这样的观点～设防烈度水准可以取用不同的值～选用越高的设防烈度水准～结构的延性要求也就越低～选用越低的设防烈度水准～结构的延性要求就越高。结构延性保障的先决条件是构件的延性～在采用一系列措施保障构件延性的基础上～再通过有效合理的连接～同时结构体系选择合理～刚度分布合理的条件下就能基本保证结构的延性。 下面这种谈谈我国抗震规范的大致思路～现行的中国规范没有采用多种设防烈度水准的取用～而不加区分的统一采用的地震力调整系数R=1/0.35,同时～大致根据设防烈度的不同～划分不同的抗震等级～着眼于不同的设防烈度～采用不同的保证延性的抗震措施。这里很明显就存在一个概念的误解～也就是按照R-μ-T效应的理论～同样是地震力调整系数R=1/0.35～对结构应该给予同样的延性保障措施～而中国规范却采用了不同延性保障措施～随着抗震等级的提高～延性保障能力相应加强。这种做法的有效性正在进行非线性动力反应的验证～大致结果可以这样描述:对于8度0.3g和9度0.4g的区域～由于相应的抗震等级比较高～保障延性的措施也比较强～所以一般比较安全,而对于6度0.05g和7度0.1g 的区域～由此所得到的水平地震效应偏小～一般荷载组合是由重力荷载起控制作用～虽然对应的保障延性的措施不是很强～一般也能够保障结构在大震下的非弹性变 形的性能,但对7度0.15g和8度0.2g的区域～情况就另人担忧了～因为在荷载组合时～地震作用一般能起到控制作用～而相应保障延性的措施又偏弱～这样就难免存在一定的安全隐患。 再来看看其他国家地震力调整系数R的选用～以便有一个直观具体的认识: 各国规范规定的地震力调整系数 3.5 1/0.35?2.86 DC“M”中延性 3.75 有限延性结构 3.0 中等框架 5.5 DC“H”高延性 5.0 延性结构 6.0 特殊框架 8.5 同时需要说明的是: 1. 中国、美国、新西兰和欧洲在设防烈度地震上的取值具有相同的统计意义～即以接近或以50年超越概率为10%的地震作为基准地震, 2. 新西兰规范引导设计者优先采用“延性结构”～美国规范对高烈度区要求使用“特殊框架”,对中等烈度区～推荐使用“中等框架”～也允许使用“特殊框架”,对较低烈度区～推荐使用“一般框架”～也允许使用“中等框架”和“特殊框架”, 3. 各国在根据反应谱对设计地震力的绝对取值的大小上～有一定的差异。大致说来就是按照我国抗震规范R=2.86的前提下进行比较～对短周期和较长周期和其他国家的地震影响系数的取值大致相同～但对中等周期的结构按我国规范取值所得的地震作用偏小。这就直接导致中等周期的结构同国外同类型的结构相比,这个周期范围内～我国R=2.86的地震力取值和国外R=5的地震力取值大致相当～ 而延性的保障是在设定的地震力的基础上进行,～延性较差。 三. 能力设计法 上面一个部分着重讨论了设计地震力取值的问题～但要保证结构在大震下的性能～还需要制订有效的抗震措施～使结构确实具备所需要的保持竖向承载力条件下非弹性变形能力～这就是所谓的能力设计法。 能力设计法由新西兰钢筋混凝土抗震专家T. Paulay和R. Park等学者发展和倡导～主要思路是对构件间或构件内不同受力形式间的承载能力差的控制～保证钢筋混凝土结构形成梁铰机构和延性较大的正截面受力破坏形态～使结构具有足够的弹塑性变形性能～保证大震时具有足够的能力耗散性能～避免产生脆性破坏和出现不利的机构形式。能力设计法的关键是将控制概念引入结构的抗震设计～有目的的引导形成对结构有利的破坏机制和破坏模式～避免不合理的结构破坏形态～并设法保证预计破坏部位的弹塑性变形能力。 能力设计法主要通过以下三种措施给予保证: 1. 增大柱相对于梁的抗弯能力～人为的引导结构的出铰部位。 2. 提高相对于正截面承载力的抗剪能力～避免出现非延性的剪切破坏。 3. 对有可能出现塑性铰的部位～采用相应的构造措施～保证必要的非弹性变形性能。 首先对出铰的合理部位进行讨论～各国大致的思路差不多～都偏向于使梁端先于柱端出现的方案。这种出铰方案有以下优点:梁的延性易于控制～且一般情况下比柱的延性大,梁铰比柱铰形成的整体塑性变形小,梁铰机构形成的塑性变形比较稳定。在承认优先形成梁铰的前提下～还有两种不同的设计方法～一种是由新西兰为代表的～倾向于形成理想的梁铰机构～就是保证梁端出现塑性铰～而柱子除底层外～均不出现塑性铰～此时对除底层柱外给柱子相对于梁比较大的超强系数,大概2.0,～好处是这时柱子,除底层外,不需要进行复杂的配箍～因为采用这样的系数能保证出铰很明确。但正是由于这种设计方法追求理想的梁饺机构导致底层柱子相比较弱～就有出铰的可能～相应就必须采用构造措施保证这个部位的塑性变形性能。同时～如若底层出铰对结构的影响就会较大～一旦压溃可能会导致结构的整体倒塌～这就必须从构造上给予保障～增加了构造的难度。另一种方案包括美国、欧共体、中国等～这种方案引导结构柱铰晚于梁铰出现～同时可不限制铰的出现～但要求结构不形成层侧移结构～这时对柱子的超配系数比起新西兰要求的要小,大概1.4,～同时对柱子采用配箍筋加以约束的方案。其实对柱子采用超配系数的确定问题比较复杂:梁端构造的超配的影响,梁柱端塑性铰出现内力重分布的影响,屈服前的非弹性特征可能使柱子的实际弯矩大于弹性分析得到的弯矩,材料差异所带来的不确定因素,结构非弹性特征的发育导致结构 动力特性变化所带来的影响等等。按照能力设计的要求～剪力墙的塑性铰一般出现在墙肢的底部。联肢剪力墙的承载力和延性与洞口连梁的承载力和延性有很大的关系～一般尽可能的设计成弱连梁～有意识的引导连梁在地震时首先屈服～然后是底部墙的屈服～也就是预计塑性铰区的屈服。 避免出现过早剪切破坏的原因很简单～就是因为剪切破坏属于脆性破坏～不利于保证结构的延性～保证的办法就是按照抗震等级的不同对所有的梁、柱、墙等构件采用相对于抗弯的不同的超配系数。 抗震抗剪的基本要求是在梁端塑性铰大震中所需塑性转动之前不发生剪切破坏～这与非抗震抗剪有概念性的差异。对于各种不同的结构构件的抗剪机理和我国规范的处理方式～这里有必要说明一下。梁:抗震时由于低周的反复作用使得梁出现交叉斜裂缝～斜裂缝的分布决定了抗震的抗剪能力比非抗震有所下降～原因:抗震时的剪切破坏发生在纵筋屈服之后～这时裂缝较大,交叉裂缝的出现对混凝土的损伤更加严重,抗震时加大梁端负弯矩的数值～导致较大的剪力值出现在梁的下端～由于下端没有现浇板～更容易破坏。但此时箍筋的作用与非抗震时的作用相差无几～规范上对此不利作用的考虑是采取对抗剪公式中对混凝土项0.6的折减～同时～为了避免非延性的斜压破坏～采用了比非抗震时更严厉的限制措施～把截面的剪力设计值比非抗震时乘以0.8的折减系数。柱:规范中对抗震时柱的抗剪公式的处理原则一样～也是对混凝土项采用0.6的折减系数～同样采用更严厉 的措施防止斜压破坏～把截面的剪力设计值比非抗震时乘以0.8的折减系数。但由于一般情况下～柱的轴压力比较大～这种压力对于柱出现塑性铰后对构件的抗剪性能偏有力～按照这种思路～柱采用和梁一样的折减似乎不大合理。墙:抗震时～国内几乎没有相关的试验资料～仅仅是采用对非抗震的抗剪公式对混凝土项和钢筋项都采用了0.8的折减系数～同时～为防止斜压破坏～采用限制剪压比的办法～把截面的剪力设计值比非抗震时乘以0.8的折减系数。需要说明的是～一般情况下～剪力墙抗剪存在问题的部位大概是下部几个楼层。节点:主要的承受剪力构件～节点剪力主要是依靠桁架机构、斜压杆机构、箍筋的约束效应三个机构或途径来承受。桁架机构主要是抵抗钢筋主拉应力～斜压杆机构主要是抵抗混凝土及钢筋产生的主压应力～箍筋的约束效应则是增强混凝土的抗剪能力。随着节点区内混凝土非线性的发展～桁架结构的作用不断减小～而后两者的作用却在不断增强。因此～节点抗震的主要目标是在反复受力的情况下～通过加强斜压杆机构和箍筋约束效应来避免核心区混凝土斜向压溃从而使节点在达到预计的大震反应之前不发生剪切破坏。 对于以上抗剪机理的讨论后～就可以梁柱箍筋的作用做如下总结:第一个显而易见的作用是用于抗剪,第二个作用是约束混凝土～这对保障结构延性起非常重要的作用～这里还可以随便说一下高强混凝土用于抗震时所遇到的障碍～这首先和高强混凝土的材性相关～强度越高的混凝土就越脆～它的应力应变关系中达到最大压应力的应变比较小～这就使得设计成延性构件形成很大的困难～同时由于混凝土的强 度越高～箍筋起约束的效能就越差～也就不能够有效的提高混凝土的极限压应变～这样就导致了采用高强混凝土的结构构件的延性难以得到保障,第三个作用是对梁端纵向钢筋的约束作用～防止纵向钢筋的失稳～这与钢筋的特殊材性有关,钢筋的包兴格效应,。 最后～讨论一下在预计出现塑性铰的部位如何保障构件的非弹性变形性能。 1. 在以塑性铰的长度为基础～配加密箍筋目的是从构造上对框架梁、柱塑性铰区的受压区混凝土提供约束～并约束纵向受力钢筋～防止它在保护层混凝土脱落后过早压屈～以保证梁、柱端塑性铰的转动能力,并要求柱子的钢筋搭接应该位于塑性铰区以外的部位,抗震结构的最小配筋率比非抗震结构的要大。 2. 采用对框架梁的混凝土受压区高度和柱的轴压比进行了相关的要求,还有对梁的跨高比进行了限定。 3. 节点:为了避免当弹性变形较大时～梁端的钢筋屈服区向节点内渗透～贯穿节点的梁筋粘结退化与滑移加剧～从而使框架刚度和耗能性能进一步退化～规范中要求贯穿节点的每根梁筋直径不宜大于柱截面高度的1/20。 4. 剪力墙在周期反复荷载作用下的塑性变形能力与墙肢的轴压比的大小有着密切的关系。规范相应规定了对一、二级抗震等级的剪 力墙～在塑性铰可能出现的底部加强部位～规定了重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比限值。而且要求一、二级抗震等级下～当剪力墙底部可能出现塑性铰的区域内轴压比较大时～应通过约束边缘构件为墙肢两端的混凝土提供足够的约束,对三、四级抗震等级的剪力墙肢～用构造边缘构件为墙肢两端的混凝土提供约束。 四. 一些补充说明 上面的所有讨论的基础都是基于设计使用年限为50年的丙类建筑～对于甲级和乙级的房屋建筑应该按照抗震规范3.1.3条～采用相应的对地震力的取值和抗震措施。对于设计使用年限为100年及其以上的丙类建筑～结构设计时应另行确定在其设计基准期内的活荷载、雪载、风载和地震作用的取值～确定结构的可靠度指标以及确定钢筋保护层厚度等构件的有关参数的取值。结构抗震设计所采用的基本地震加速度、抗震措施～应根据结构形式、设计使用年限、原设计基本地震加速度等条件专门研究后确定。 此外～由于抗震的受力特性～对钢筋和混凝土的材性和相应的构造做法应有一些基本的要求～如箍筋的135度弯钩,钢筋和混凝土材料的选用等～设计应给予充分的考虑。