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非地震振动下房屋结构检测技术探讨

关 键 词:
地震 振动 房屋结构 检测 技术 探讨
资源描述:
广 东 土 木 与 建 筑G U A N G D O N G A R C H I T E C T U R E C I V I L E N G I N E E R I N 0 6年 1 1 月第 1 1 期N O V 2 0 0 6N o . 1 1在 当 今 世 界 经 济 迅 猛 发 展 过 程 中 , 一 些 工 厂 的特 殊 生 产 、 土 木 工 程 的 建 筑 施 工 以 及 地 铁 公 路 交 通的 运 行 等 , 均 有 可 能 引 发 周 边 民 房 建 筑 产 生 或 强 或弱 的 非 地 震 振 动 , 从 而 造 成 房 屋 上 部 结 构 不 同 程 度的 损 伤 。 通 常 激 发 此 类 振 动 的 振 源 包 括 : 工 厂 中 带有 振 源 的 机 械 设 备 发 出 的 振 动 ; 建 筑 工 地 采 用 大 型重 型 设 备 如 打 桩 机 传 出 的 振 动 ; 大 型 车 辆 在 高 速 公路 或 地 铁 隧 道 上 高 速 行 驶 造 成 的 振 动 ; 开 矿 、 采 石 、筑 坝 、 修 路 以 及 各 种 建 筑 物 拆 除 时 的 工 程 爆 破 等 。随 着 社 会 上 此 类 工 程 事 故 和 相 关 民 事 纠 纷 的 日 益 增多 , 如 何 准 确 判 断 和 评 估 此 类 振 动 给 房 屋 造 成 的 结构 损 害 以 及 安 全 影 响 , 已 成 为 国 内 工 程 界 分 析 结 构事 故 研 究 中 较 为 关 注 的 问 题 。本 文 从 介 绍 评 估 振 动 状 况 的 几 个 常 用 物 理 量 入手 , 归 纳 了 房 屋 结 构 振 动 时 的 4 种 反 应 特 征 , 并 分 别阐 述 房 屋 结 构 受 迫 振 动 前 、 振 动 过 程 以 及 振 动 后 各阶 段 可 采 用 的 结 构 检 测 技 术 , 试 图 获 得 更 合 理 实 用 的工 程 检 测 和 评 估 方 法 , 为 今 后 有 效 避 免 和 处 理 同 类工 程 事 故 具 有 一 定 的 现 实 意 义 。1 常 用 评 价 振 动 的 物 理 量非 地 震 振 动 引 起 周 边 建 筑 物 破 坏 , 主 要 是 因 振动 强 度 超 出 建 筑 物 各 类 构 件 及 附 属 物 的 抗 震 设 防 烈度 , 使 其 遭 受 连 续 而 又 反 复 的 轴 向 应 力 和 扭 曲 应 力作 用 , 最 终 导 致 构 件 之 间 错 位 和 强 度 降 低 。 要 建 立 建筑 结 构 受 振 动 破 坏 的 评 价 标 准 , 首 先 必 须 明 确 采 用什 么 振 动 参 量 来 控 制 或 衡 量 非 地 震 振 动 量 , 常 用 的 物理 量 有 速 度 、 加 速 度 以 及 频 率 等 , 这 些 评 价 参 量 通 常运 用 在 非 地 震 振 动 发 生 时 的 房 屋 结 构 监 测 中 。1 . 1 振 动 速 度研 究 表 明 振 动 速 度 与 结 构 受 震 破 坏 程 度 关 系 最为 密 切 , 将 振 动 速 度 作 为 衡 量 地 面 振 动 的 考 虑 对 象有 其 合 理 性 , 因 振 动 受 害 问 题 在 很 大 程 度 上 可 用 作功 或 能 量 来 考 察 , 动 能 与 速 度 平 方 成 正 比 的 , 利 用 速度 可 将 地 震 波 所 产 生 的 能 通 量 、 地 应 力 以 及 结 构 中产 生 的 动 能 和 内 应 力 联 系 起 来 , 如 爆 破 振 动 监 测 中采 用 速 度 来 作 为 衡 量 爆 破 地 震 波 及 结 构 物 振 动 响 应的 强 度 , 这 是 因 为 振 动 速 度 能 反 映 所 发 生 的 爆 破 地震 烈 度 以 及 结 构 物 振 动 响 应 时 的 能 量 大 小 。 在 规 范G B 6 7 2 2 - 2 0 0 3《 爆 破 安 全 规 程 》 中 制 定 了 以 速 度 为主 要 评 定 参 量 的 爆 破 损 坏 评 定 标 准 。1 . 2 振 动 加 速 度在 非 地 震 震 动 作 用 下 , 建 筑 物 受 到 振 动 加 速 度作 用 而 产 生 惯 性 力 , 就 可 能 引 发 建 筑 结 构 及 附 属 物的 破 坏 , 因 此 对 于 震 动 危 害 也 应 研 究 地 震 动 的 加 速度 和 造 成 结 构 动 力 响 应 的 荷 载 。 选 取 加 速 度 来 评 价振 动 的 破 坏 效 应 具 有 以 下 优 点 : 加 速 度 峰 值 与 宏 观烈 度 、 震 级 和 震 中 距 、 爆 破 所 用 药 量 及 爆 心 距 、 振 动产 生 的 惯 性 力 等 均 有 联 系 ; 加 速 度 可 直 接 地 从 简 单的 记 录 仪 器 中 读 出 , 从 而 得 出 惯 性 力 , 便 于 对 作 用 在建 筑 物 上 的 振 动 荷 载 换 算 以 及 应 力 分 析 ; 加 速 度 还与 速 度 峰 值 之 间 具 有 一 定 的 相 关 性 。1 . 3 振 动 频 率频 率 在 结 构 动 力 破 坏 中 具 有 重 要 的 影 响 , 主 要表 现 在 地 震 波 频 率 和 结 构 物 自 身 频 率 的 关 系 , 同 一结 构 对 不 同 外 界 的 振 动 响 应 即 相 对 位 移 , 是 随 引 起结 构 物 运 动 的 地 震 频 率 大 小 而 变 化 的 , 当 地 震 波 频率 与 结 构 物 的 固 有 频 率 较 接 近 时 , 就 较 易 引 起 共 振效 应 。 通 过 结 构 动 力 学 理 论 , 单 自 由 度 下 结 构 响 应的 峰 值 位 移 公 式 可 以 清 晰 地 看 出 这 一 点 , 即 :A ′ =1( 1 - b )2+ 4 P4 : b 为 频 率 比 , 取 动 频 率 , 构非 地 震 振 动 下 房 屋 结 构 检 测 技 术 探 讨林 中 龙( 广 东 省 建 筑 科 学 研 究 院 广 州 5 1 5 0 0 )摘 要 : 从 振 动 评 价 常 用 参 量 的 介 绍 入 手 , 总 结 对 房 屋 结 构 在 外 界 振 动 下 各 种 反 应 特 征 的 一 些 认 识 , 分 别 探 讨 振动 发 生 前 后 各 阶 段 对 房 屋 结 构 可 采 用 的 检 测 技 术 及 其 评 估 方 面 的 思 路 , 供 同 行 参 考 。关 键 词 : 非 地 震 振 动 ; 房 屋 结 构 ; 检 测5 7图 1 振 动 信 号 的 对 比! 首 层 地 面 " 2 层 楼 面0 1 . 0 2 . 0 3 . 0 0 1 . 0 2 . 0 3 . 04 . 02 . 00- 2 . 0- 4 . 04 . 02 . 00- 2 . 0- 4 . 0v(v( 中 龙 : 非 地 震 振 动 下 房 屋 结 构 检 测 技 术 探 讨N O V 2 0 0 6 N o . 1 12 0 0 6 年 1 1 月 第 1 1 期固 有 频 率 ) ; x 为 阻 尼 比 , 一 般 取 0 . 0 1 ~ 0 . 1 , 当 结 构 质量 大 时 取 小 值 ; M 为 结 构 质 量 ; P 为 结 构 所 受 的 振 动力 , P = m a ( m 为 单 元 质 量 , a 为 加 速 度 ) 。 可 以 看 出 , 当b = 时 , 峰 值 位 移 为 下 式 时 结 构 会 产 生致 命 的 破 坏 , 即 :A ′m a x=12 x·P4 《 爆 破 安 全 规 程 》 中 对 低 频 时 所 允 许 的 安 全 振 动速 度 较 低 , 而 在 高 频 时 容 许 的 振 动 速 度 有 所 提 高 , 这主 要 是 因 为 建 筑 结 构 自 身 频 率 均 属 于 低 频 , 当 地 震波 频 率 较 低 、 半 波 长 大 于 建 筑 结 构 特 征 尺 寸 时 , 建 筑物 结 构 的 震 动 就 会 更 加 明 显 , 且 低 频 持 续 时 间 较 长 ,结 构 累 积 的 损 伤 破 坏 就 会 加 剧 。 此 外 , 爆 破 地 震 波频 率 随 距 离 的 增 大 而 降 低 , 远 距 离 处 低 频 部 分 占 优势 , 更 接 近 于 房 屋 结 构 的 基 频 , 从 而 引 起 结 构 的 振 动就 会 更 强 烈 , 故 允 许 的 振 动 速 度 就 有 所 降 低 。应 特 别 指 出 的 是 , 在 非 地 震 振 动 发 生 过 程 中 的工 程 监 测 , 仅 重 视 房 屋 结 构 产 生 的 最 大 加 速 度 、 速 度最 大 幅 值 以 及 相 应 振 动 频 率 是 不 全 面 的 , 大 量 的 工程 实 例 表 明 , 在 地 面 质 点 震 动 速 度 峰 值 超 过 现 有 爆破 地 震 安 全 标 准 判 据 允 许 值 的 情 况 下 , 却 并 未 发 现振 动 对 临 近 房 屋 结 构 造 成 威 胁 , 而 某 些 工 程 震 动 速度 小 的 却 出 现 了 意 想 不 到 的 损 坏 , 这 说 明 结 构 对 非地 震 振 动 的 动 态 响 应 特 征 与 爆 破 地 震 安 全 标 准 判 据中 尚 存 在 某 些 问 题 需 要 更 深 入 的 探 讨 , 如 应 加 强 爆破 震 动 持 续 时 间 对 结 构 累 积 损 伤 破 坏 , 以 及 土 层 “ 类共 振 ” 对 非 地 震 震 动 前 震 段 放 大 效 应 等 方 面 的 研 究 。2 房 屋 结 构 的 振 动 反 应 特 征当 普 通 房 屋 遭 受 非 地 震 振 动 荷 载 的 作 用 时 , 由于 自 身 结 构 条 件 或 外 界 振 动 条 件 的 不 同 , 其 结 构 自身 对 振 动 的 反 应 特 征 会 不 同 , 主 要 表 现 在 场 地 类 别 、震 动 传 播 、 构 件 裂 缝 和 固 有 频 率 等 几 个 方 面 。2 . 1 场 地 特 征建 筑 物 所 处 的 场 地 类 型 对 决 定 振 动 引 起 的 结 构破 坏 起 到 了 重 要 作 用 , 常 见 的 房 屋 是 建 筑 在软 土 层 上 的 1 ~ 2 层 混 合 结 构 发 生 裂 缝 的 现象 较 严 重 , 可 以 分 析 处 在 软 土 层 上 的 地 基 由于 软 土 层 的 自 振 频 率 相 对 于 硬 土 层 要 小 , 非地 震 波 经 地 基 传 至 上 部 结 构 时 , 将 引 起 两 者之 间 大 幅 值 低 频 共 振 , 同 时 由 于 频 繁 振 动 施工 , 使 得 本 身 具 有 一 定 含 水 量 且 结 构 疏 松 的浅 层 地 基 土 壤 受 到 地 震 波 的 反 复 作 用 而 很 易 产 生 液化 , 造 成 地 基 的 不 均 匀 沉 降 , 致 使 上 部 建 筑 物 破 坏 。2 . 2 震 动 的 传 播 特 征振 动 的 传 播 分 为 径 向 、 切 向 和 垂 直 等 3 个 方 向 ,笔 者 曾 对 参 与 的 几 个 工 程 实 例 进 行 总 结 , 发 现 振 动波 在 多 层 建 筑 中 自 下 而 上 传 播 时 , 切 向 和 垂 直 震 动分 量 在 第 2 层 起 就 出 现 较 明 显 的 衰 减 , 而 径 向 分 量在 第 2 层 以 上 却 有 所 放 大 , 其 放 大 系 数 为 1 . 4 ~ 1 . 8 。图 1 为 首 层 地 面 与 2 层 楼 面 振 动 信 号 的 比 较 , 实 例中 常 见 于 结 构 的 振 动 破 坏 一 般 均 先 发 生 于 上 部 楼 层的 薄 弱 带 。 其 次 , 震 动 中 径 向 分 量 的 主 频 比 垂 直 向低 , 一 般 为 4 ~ 6 H z , 与 普 通 居 民 房 屋 结 构 主 频 相 近 ,且 径 向 速 度 持 续 时 间 比 其 它 两 方 向 分 量 要 长 , 因 此在 结 构 破 坏 中 起 主 导 作 用 。 此 外 当 震 距 较 小 时 , 径向 与 垂 直 向 加 速 度 为 同 一 数 量 级 ; 远 离 震 心 时 地 震震 动 以 径 向 加 速 度 为 主 , 由 于 建 筑 物 在 竖 向 比 水 平具 有 更 强 的 抗 震 能 力 , 且 建 筑 物 对 水 平 向 震 动 有 着较 大 响 应 , 因 而 通 常 把 水 平 向 的 最 大 速 度 值 或 最 大加 速 度 值 作 为 评 价 非 地 震 震 动 烈 度 的 物 理 标 准 。对 于 不 同 层 数 的 建 筑 物 , 底 层 的 水 平 振 动 幅 度均 基 本 接 近 于 自 由 地 面 的 振 动 水 平 , 而 上 面 各 层 随层 数 增 多 其 振 动 幅 度 会 逐 渐 增 大 ; 相 比 同 一 层 数 的水 平 振 幅 , 低 层 建 筑 物 的 水 平 振 幅 比 高 层 的 大 , 高 层建 筑 层 与 层 间 的 水 平 振 动 幅 度 变 化 比 低 层 的 小 ; 在竖 向 振 动 速 度 的 同 层 对 比 中 , 高 层 与 多 层 建 筑 物 均较 为 接 近 , 但 仍 以 高 层 建 筑 的 为 小 。2 . 3 房 屋 常 见 的 裂 缝 特 征在 遭 受 振 动 损 害 的 民 用 通 建 筑 物 中 , 最 常 见 的损 坏 是 在 各 层 楼 板 与 墙 壁 交 界 处 以 及 在 顶 层 窗 部 上沿 的 灰 缝 处 出 现 水 平 张 拉 裂 缝 。 这 是 由 于 在 靠 近 振源 处 的 建 筑 物 , 竖 向 响 应 加 速 度 和 振 速 均 大 于 水 平方 向 , 且 震 动 辐 射 的 时 程 效 应 系 数 较 长 、 频 率 较 低 ,因 而 当 楼 盖 向 上 最 大 惯 性 力 大 于 其 自 身 质 量 时 , 就可 能 出 现 水 平 张 拉 或 斜 向 裂 缝 , 该 类 裂 缝 主 要 集 中在 楼 板 与 墙 壁 交 界 处 或 窗 部 的 上 沿 , 且 在 墙 角 等 结构 强 度 较 薄 弱 处 更 加 发 育 和 延 伸 。 由 于 结 构 响 应 的( 1 - 2 x )2!5 8广 东 土 木 与 建 筑N O V 2 0 0 6 N o . 1 12 0 0 6 年 1 1 月 第 1 1 期竖 向 振 动 加 速 度 在 顶 部 最 大 , 该 情 况 的 裂 缝 随 着 楼层 的 上 升 而 略 有 增 加 , 同 时 由 于 屋 盖 向 下 的 最 大 加速 度 也 将 引 起 抹 灰 、 天 棚 、 吊 灯 、 挂 饰 等 产 生 非 结 构附 属 物 产 生 向 下 的 惯 性 力 而 震 坏 。当 多 层 建 筑 物 遭 受 更 强 烈 的 振 动 荷 载 作 用 时 ,房 屋 底 部 会 产 生 由 于 水 平 振 动 而 引 起 的 最 大 剪 力 ,以 及 因 竖 向 振 动 而 引 起 的 最 大 竖 向 拉 压 力 , 结 构 围护 墙 体 内 部 在 遭 受 强 烈 的 挤 压 和 歪 曲 作 用 下 , 产 生 的剪 应 力 会 超 出 墙 体 自 身 和 附 属 物 所 能 承 受 的 能 力 ,因 而 导 致 在 砖 砌 房 屋 底 层 窗 间 横 墙 处 较 易 产 生 4 5 °交 叉 斜 裂 缝 , 在 框 架 结 构 的 柱 梁 节 点 交 汇 处 则 易 产生 斜 向 裂 缝 。2 . 4 房 屋 在 不 同 频 率 下 的 反 应 特 征不 同 房 屋 在 外 界 不 同 频 率 的 震 动 作 用 下 , 其 结构 反 映 特 征 不 同 。 当 发 生 相 对 于 房 屋 结 构 自 身 固 有频 率 较 高 的 地 震 频 率 时 , 整 个 房 屋 结 构 对 所 输 入 的地 震 峰 值 响 会 有 一 个 滞 后 , 在 此 过 程 中 结 构 和 地 基之 间 的 相 对 位 移 等 于 地 基 的 最 大 地 面 位 移 。 而 在 相对 较 小 频 率 的 震 动 作 用 下 , 此 时 地 震 动 频 率 较 接 近房 屋 的 振 动 主 频 , 地 基 系 统 就 可 将 地 震 作 用 力 传 至上 部 结 构 , 结 构 与 基 础 一 起 运 动 , 它 们 之 间 所 存 在 的相 对 位 移 较 小 , 结 构 物 对 地 震 动 的 响 应 加 速 度 就 等于 其 基 础 运 动 加 速 度 , 因 而 此 时 较 小 的 地 基 位 移 就足 以 使 结 构 发 生 运 动 , 当 地 面 震 动 峰 值 过 后 , 由 于 惯性 作 用 , 结 构 将 会 相 对 于 地 面 发 生 较 大 位 移 的 相 对运 动 , 尤 其 对 较 高 的 建 筑 物 , 其 顶 部 相 对 于 基 础 的 相对 位 移 是 较 大 的 , 而 该 相 对 位 移 正 是 造 成 破 裂 的 主要 原 因 , 因 而 输 入 结 构 地 震 动 频 率 是 影 响 结 构 物 破裂 的 重 要 方 面 。3 房 屋 结 构 的 振 动 检 测 技 术为 准 确 判 断 建 筑 物 在 受 非 地 震 过 后 可 能 造 成 的结 构 损 坏 , 以 及 评 估 该 损 坏 对 结 构 整 体 安 全 性 的 影响 , 笔 者 认 为 应 运 用 房 屋 受 振 时 的 各 类 反 应 特 征 , 在建 筑 物 遭 受 振 动 前 、 经 历 振 动 过 程 中 以 及 遭 受 振 动 后各 阶 段 , 采 用 不 同 的 技 术 手 段 对 房 屋 进 行 结 构 检 测 。3 . 1 振 动 前 的 结 构 检 测对 于 事 前 可 预 知 的 非 地 震 振 动 传 播 的 工 程 , 如山 石 施 工 爆 破 和 桩 基 施 打 等 类 型 , 应 在 施 工 前 对 场地 周 边 建 筑 物 进 行 整 体 结 构 检 测 和 调 查 , 主 要 内 容有 : 查 看 建 筑 物 所 处 场 地 和 地 基 基 础 条 件 , 包 括 地 基土 壤 可 能 液 化 的 情 况 、 软 硬 程 度 以 及 基 础 埋 深 ; 记 录房 屋 平 面 、 立 面 形 状 以 及 结 构 整 体 性 情 况 ; 检 测 各 类墙 体 砌 筑 的 坚 实 程 度 以 及 抗 震 拉 结 钢 筋 的 设 置 ; 检查 屋 盖 支 撑 系 统 是 否 完 善 , 尤 其 对 砖 混 结 构 应 检 查其 屋 顶 各 部 件 之 间 的 连 接 , 如 预 制 板 与 圈 梁 墙 体 连接 是 否 可 靠 , 圈 梁 布 局 是 否 合 理 ; 记 录 原 有 各 种 结 构裂 缝 和 缝 隙 位 置 、 分 布 走 向 以 及 宽 度 和 长 度 , 并 评 估该 裂 缝 的 可 能 加 剧 是 否 会 影 响 房 屋 结 构 安 全 , 必 要时 在 原 有 裂 缝 处 粘 贴 薄 纸 , 以 便 在 受 振 过 程 及 后 期对 裂 缝 发 展 进 行 评 估 ; 最 后 还 应 检 查 房 屋 内 部 结 构与 附 属 物 之 间 连 接 是 否 牢 固 , 记 录 室 内 物 品 的 摆 放方 式 、 位 置 及 稳 定 状 况 等 , 对 一 些 重 要 性 建 筑 物 还 应对 自 身 固 有 频 率 进 行 测 试 。3 . 2 振 动 过 程 中 的 结 构 监 测对 于 一 些 类 似 地 铁 区 间 试 行 或 大 规 模 的 爆 破 工程 , 通 常 是 在 振 动 施 工 期 间 对 周 边 建 筑 物 结 构 进 行一 系 列 的 全 过 程 监 测 , 在 确 保 临 近 建 筑 结 构 安 全 的前 提 下 , 控 制 和 调 整 整 个 振 动 施 工 的 方 案 和 进 程 。 目前 普 遍 采 用 的 监 测 内 容 主 要 有 建 筑 物 整 体 变 形 观 测和 建 筑 物 结 构 各 振 动 参 数 监 测 。建 筑 物 整 体 变 形 观 测 主 要 是 包 括 对 建 筑 物 整 体沉 降 和 倾 斜 度 的 监 测 , 还 包 括 对 建 筑 物 围 护 结 构 外观 、 室 外 地 坪 以 及 室 内 原 有 裂 缝 的 跟 踪 和 观 察 。建 筑 结 构 各 振 动 参 数 的 监 测 是 采 用 传 感 器 、 记录 仪 和 数 据 分 析 器 , 对 衡 量 非 地 震 振 动 量 的 各 主 要 物理 参 量 , 包 括 振 动 速 度 、 最 大 冲 击 加 速 度 、 振 动 频 率等 进 行 全 过 程 的 记 录 和 监 测 。 监 测 时 必 须 在 对 振 动反 应 最 强 烈 且 易 造 成 破 坏 的 部 位 加 强 观 测 , 并 将 测得 的 振 动 容 许 值 作 为 整 个 结 构 物 的 安 全 标 准 。 选 择振 动 监 测 点 时 , 要 考 虑 地 震 波 从 基 础 传 到 结 构 地 面以 上 部 分 的 过 程 中 有 一 定 时 间 延 迟 , 还 要 考 虑 上 部结 构 振 动 与 地 面 振 动 情 况 相 比 之 间 具 有 一 放 大 系 数关 系 , 且 应 注 意 结 构 不 同 部 位 的 振 动 情 况 会 存 在 极大 差 异 , 如 不 同 层 之 间 、 墙 角 与 墙 壁 等 , 因 而 布 置 传感 器 时 应 具 有 针 对 性 , 特 别 要 将 传 感 器 安 装 在 所 监测 房 屋 最 近 振 源 的 墙 角 处 , 且 采 集 X 、 Y 、 Z 三 个 方 向面 上 的 垂 直 振 动 参 量 。 对 于 长 期 固 定 的 振 动 监 测 对象 , 测 点 应 有 计 划 地 在 结 构 物 不 同 部 位 进 行 转 换 。在 以 上 描 述 的 振 动 监 测 过 程 中 , 当 发 现 各 监 测数 值 超 过 国 家 规 范 或 设 计 允 许 的 临 界 指 标 时 , 应 立即 进 行 工 程 报 警 并 进 行 相 关 工 程 技 术 方 案 的 调 整 ,确 保 工 程 周 边 建 筑 物 的 结 构 安 全 。3 . 3 振 动 后 的 结 构 检 测振 动 后 的 结 构 检 测 主 要 是 依 据 房 屋 受 振 时 各 种5 9表 1 常 见 设 备 所 承 受 的 最 大 振 动 冲 击 加 速 度项 目基 频( )估 算 损 坏 程 度 坏 严 重 破 坏重 型 电 机 、 发 电 机 、 变 压 器 等 机 械 设 备 ( > 1 7 0 0 N ) 3 1 0 8 0泵 、 冷 凝 器 、 空 调 设 备 等 中 型 机 械 设 备 ( 4 5 0 0 ~ 1 7 0 0 N ) 1 0 1 5 1 2 0风 扇 、 小 电 动 机 等 轻 型 设 备 ( > 4 5 0 0 N ) 1 5 3 0 2 0 0通 讯 设 备 、 中 继 设 备 、 旋 转 设 备 、 带 真 空 管 的 大 型 电 子 设 备 1 0 2 2 0小 型 电 子 设 备 、 无 线 电 收 音 机 、 白 炽 灯 电 灯 泡 2 0 2 0 2 0 0阴 极 射 线 显 像 管 5 1 5 1 2晶 体 管 计 算 机 、 荧 光 灯 和 装 置 、 核 反 应 堆 1 0 5 6 0各 种 其 他 蓄 电 池 、 管 道 工 程 5 2 0 2 8 0反 应 特 征 , 为 评 估 房 屋 结 构 受 损采 集 相 关 的 技 术 数 据 , 主 要 内 容有 : 对 建 筑 物 的 整 体 倾 斜 和 沉 降继 续 进 行 稳 定 性 监 测 ; 检 查 室 内外 地 坪 是 否 开 裂 、 管 道 或 电 缆 等附 属 物 是 否 发 生 错 位 ; 检 查 受 震后 房 屋 楼 盖 的 支 撑 系 统 , 各 主 要承 力 构 件 柱 、 梁 、 板 之 间 连 接 是 否连 接 牢 固 , 各 附 属 结 构 如 阳 台 花架 、 挡 板 通 花 、 挑 檐 雨 棚 等 构 件 是否 出 现 断 裂 或 松 脱 等 ; 最 为 重 点的 是 记 录 房 屋 各 结 构 新 旧 裂 缝 以及 结 构 缝 隙 的 开 展 情 况 及 变 化 特 征 , 尤 其 是 在 门 窗周 围 、 墙 板 交 接 处 、 墙 角 、 楼 梯 间 以 及 房 屋 顶 层 结 构的 裂 缝 情 况 , 因 地 震 波 频 繁 而 连 续 的 压 扭 作 用 , 常 常在 上 述 部 位 较 易 发 生 结 构 变 形 应 力 集 中 而 导 致 构 件开 裂 , 这 是 结 构 因 振 动 受 损 最 为 明 显 的 表 征 。 此 外 ,必 要 时 还 应 对 室 内 物 品 的 摆 设 是 否 发 生 移 位 进 行 记录 和 检 查 。4 房 屋 振 动 受 损 评 估综 合 以 上 3 个 阶 段 分 别 采 集 的 检 测 数 据 , 结 合结 构 自 身 的 场 地 条 件 和 结 构 特 征 , 对 比 振 动 前 后 的检 测 结 果 , 依 据 G B 1 0 0 7 0 - 8 8《 城 市 区 域 环 境 振 动 标准 》 、 G B 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 《 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 》 和G B 6 7 2 2 - 2 0 0 3《 爆 破 安 全 规 程 》 等 技 术 规 程 中 的 界定 标 准 , 笔 者 认 为 在 此 基 础 上 是 可 以 较 清 晰 准 确 地 分析 判 断 出 该 次 振 动 是 否 给 临 近 房 屋 结 构 造 成 影 响 。至 于 已 确 定 在 该 次 振 动 中 造 成 结 构 损 坏 的 房 屋 , 其房 屋 结 构 的 安 全 性 评 估 , 主 要 是 运 用 J G J 1 2 5 - 9 9《 危险 房 屋 鉴 定 标 准 》 和 G B 5 0 2 9 2 - 1 9 9 9《 民 用 建 筑 可 靠性 鉴 定 标 准 》 等 技 术 标 准 和 内 容 , 对 上 述 各 项 检 测 结果 进 行 对 照 和 评 定 , 并 结 合 对 房 屋 结 构 抗 震 性 能 分析 验 算 , 从 而 完 成 对 该 房 屋 的 结 构 安 全 性 鉴 定 。然 而 在 一 些 振 动 事 故 的 民 事 纠 纷 处 理 中 , 时 常出 现 一 些 房 屋 在 受 振 前 或 受 振 过 程 中 未 及 时 进 行 结构 调 查 和 监 测 , 而 仅 靠 受 振 后 一 些 结 构 检 测 来 进 行受 损 评 估 , 往 往 在 这 种 情 况 下 是 较 难 直 接 判 断 该 次振 动 是 否 已 对 房 屋 结 构 造 成 影 响 。 解 决 此 类 问 题 的较 好 途 径 是 综 合 房 屋 结 构 在 受 振 时 各 种 反 应 特 征 来进 行 判 断 , 常 用 的 方 法 主 要 有 : 分 析 房 屋 各 类 结 构 构件 的 裂 缝 分 布 、 特 征 及 走 向 ; 检 查 建 筑 物 各 种 附 属 构件 错 位 或 器 具 物 品 位 移 的 情 况 ; 对 比 分 析 不 同 楼 层的 结 构 受 损 状 况 ; 调 查 及 分 析 产 生 该 次 振 动 的 振 源技 术 参 数 和 特 征 。 此 外 , 还 可 通 过 对 室 内 一 些 设 备受 损 状 况 的 调 查 , 查 表 获 知 该 设 备 所 处 楼 层 曾 产 生的 振 动 加 速 度 , 从 而 推 断 出 该 房 屋 承 受 的 非 地 震 力强 弱 程 度 , 表 一 列 出 了 部 分 设 备 受 到 振 动 破 坏 时 所承 受 的 最 大 冲 击 加 速 度 。 综 合 上 述 分 析 方 法 , 结 合对 房 屋 所 处 场 地 类 型 及 结 构 抗 震 性 能 的 分 析 验 算 ,大 致 上 可 推 断 出 该 房 屋 结 构 是 否 受 到 振 动 的 影 响 。5 结 束 语当 前 非 地 震 振 动 公 害 对 人 们 生 活 的 不 良 影 响 已越 来 越 显 著 , 而 目 前 国 家 关 于 振 动 对 周 围 建 筑 物 的影 响 及 安 全 评 价 又 尚 无 一 个 统 一 的 标 准 , 本 文 针 对一 般 民 用 建 筑 物 在 非 地 震 振 动 下 的 反 应 特 征 , 提 出一 套 判 断 和 评 价 房 屋 在 公 害 振 动 下 结 构 是 否 受 损 的结 构 检 测 方 法 和 思 路 , 以 供 同 行 参 考 。 考 虑 到 这 方面 的 规 范 化 工 作 有 着 重 要 的 现 实 意 义 , 建 议 进 一 步开 展 相 关 的 研 究 工 作 。参 考 文 献[ 1 ] 李 国 豪 . 工 程 结 构 抗 震 动 力 学 [ M ] . 上 海 : 上 海 科 技 出 版社 , 1 9 8 9[ 2 ] 张 雪 亮 , 黄 树 堂 . 爆 破 地 震 效 应 [ M ] . 北 京 : 地 震 出 版 社 ,1 9 8 1[ 3 ] C h a r l e s H D . 爆 破 振 动 监 测 与 控 制 [ M ] . 李 香 灿 , 陆 来译 . 冶 金 部 冶 金 安 全 教 育 指 导 站 , 1 9 8 8 .[ 4 ] 孟 吉 复 , 惠 鸿 斌 . 爆 破 测 试 技 术 [ M ] . 北 京 : 冶 金 工 业 出版 社 , 1 9 8 0林 中 龙 : 非 地 震 振 动 下 房 屋 结 构 检 测 技 术 探 讨 N O V 2 0 0 6 N o . 1 12 0 0 6 年 1 1 月 第 1 1 期6 0
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本文标题:非地震振动下房屋结构检测技术探讨
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