低层多层土建结构民用建筑抗震性和耐久性

低层多层土建结构民用建筑抗震性和耐久性【摘要】文章从地震倒塌现场看低层多层土建结构民用建筑抗震性和耐久性，着重从设计和施工的角度进行分析，给出实用有效的建议。共分两部分论述低层多层土建结构民用建筑抗震性和耐久性【关键词】低层多层民用建筑抗震性耐久性2008年5月12日汶川地震，瞬间夺取无数的生命，一个个血淋淋的场面，一个个残缺的躯体，深深得震撼着每个人，留给我们的心灵创伤久久不能愈合。作为一个建筑工程技术人员，我们能做的除了祈祷和捐款外，还有责任去深深思考，如何提高结构的安全性、耐久性，增强建筑物对地震等自然灾害的抵抗能力，并自觉贯彻到自己的执业中，贡献自己的技术力量。此次地震震中在汶川，受损范围几乎整个川北和部分陕西和甘肃等欠发达地区，倒塌的建筑大都属于低层多层乡村城镇级的房屋，造成大量百姓生命伤亡，财产损失。中高层建筑（7-9层）、高层（10层以上）建筑或土建结构之外的钢构、木结构、甚全膜结构，或经济发达地区的建筑大都走完建筑立项、规划、设计、施工、监理等环节，受损情况相对轻的多。所以本文着重介绍除此之外的经济欠发达地区、低层多层（低层1-3层，多层3-6层）建筑之中的土建结构的抗震性和耐久性。这些建筑的居民占中国的大部分，这些农村乡镇甚至些城中村的房子现状令人堪忧：基本上是没有抗震方面的设防和考虑的，规划施工处于随意、放任自流的状态，也是被监管忽略的地方。由于上述条件的限制，摆在我们建筑业面前的课题是：如何在现有经济条件不高的情况下建造安全、实用的民房。1低层多层土建结构民用建筑抗震性、安全性1.1首先是规划上：建筑选址很重要。建筑地段一般分危险地段、不利地段、有利地段，尽量选址在有利地段，不要选在断裂带上。有利地段指场地开阔、地基坚固（对于软弱土采取换填等工程措施是能处理的）。震后住房和城乡建设部组织全国最好的规划设计师做这项工作。但对于普通的建房者，没条件得到地质勘察，只能通过老祖先的经验和专家的建议，不要住在容易滑坡的地方，陡峭的山腰，山脚下。1.2其次是设计上：结构抗震性、安全性是结构防止破坏倒塌的能力，是结构工程最重要的质量指标。结构工程的抗震性、安全性主要取决于结构的设计与施工水准，本次地震中，有个经济条件较好的居民，请专业公司设计施工私家院，完好无损。合理的设计，好的施工质量可保证房屋大震不到，至少让人有逃生的机会在中国相当多的农村房子是不考虑抗震设防，农村没有有效的抗震构造做法，另外没有经济能力去做。新疆和云南地方政府也有已经开始做这项工作，政府按一定统一的图纸，或者是推荐性的图纸，集中培训工匠进行施工，政府给与一定的补贴，3月份的新疆地震证明这个做法是有效的，抗震房都没有倒塌。1.3施工上保证抗震的性能：对于设计上简单提高设防等级，来提高建筑物的抗震性，不是包治百病，且提高一度设防，建筑成本将增加10%〜15%，全国范围来讲，这将是巨大的浪费，且在建筑物服役期能不能遇到如此大的地震呢？要安全也要经济上能承受的起。抗震标准定的非常高，个人和国家承受不了也是徒劳。最简单有效、经济实用的方法是：改进、推广新的施工工艺和技术，淘汰落后的施工方法，提高施工质量，加强构造措施。此次地震中，靠近北川的香水学校小学部教学楼，建造于1980年代初，虽然是砖混结构，当时的国家设计规范标准比较低，但因为质量可靠，离震中那么近，而主体承重结构并没有明显的破坏，只有瓦片震落了。还有两所希望小学，地震中完好无损，这个施工方，被网友称为“史上最牛的施工队”。校长很骄傲，他们学校没一个学生伤亡。这充分证明施工质量对房屋抗震性和耐久性的重要性。民房只需要加上圈梁构造柱都有逃生的机会”，同济大学地下建筑与工程系副教授张雷认为，他是灾后安置规划的参与者之一。1.4从地震现场看抗震性：地震之后，建筑物倒塌的面貌，对于专业人士来说，是极具研究价值的，这里是最好的倒塌施实验场，为建筑抗震提供现实依据。场景一：有个典型的例子，一边是预制楼板、一边是现浇楼板，预制板的全部塌落，现浇楼板完整的，无论砖混或框架结构，尽量采用现浇的楼板，要用预制板必须加强构造措施，预制板的钢筋和墙柱的钢筋加强连接，这是简单经济有效的方法，能起到一定的抗震作用。配筋上，墙柱钢筋满足规范要求下，等面积尽量选中粗径钢筋，增加墙柱的强度，也不能过粗要适当增加柔性，梁板筋等面积尽量选细直径钢筋，另外满足受力情况下尽量采用低标号的混凝土，增加梁板的柔性。使土建结构在地震中增加变形协调性。另外混凝土尽量不要使用外加剂，外加剂一般影响混凝土的寿命，尽量不要在冬季施工，。场景二：一个学校的教学楼和宿舍楼，教学楼破坏严重，它使用的是石灰砂浆；另一边是宿舍楼就没有大问题，它使用水泥砂浆，强度要高得多。所以砖混结构的砖料粘结料要选用水泥砂浆，尽量提高水泥标号和施工的质量，这样抗震性能都高很多。场景三：地震现场普遍的问题是：梁板没被损坏，墙柱和梁板的连接断裂，甚至墙柱中间断裂，整个楼板压下来，造成毁灭性的破坏。事实证明，地震中水平侧向力对梁板和墙柱的作用最大，不同的是梁板主要承受压力可能翘曲，但墙柱除了承受巨大的弯矩还有剪力，所以地震大都先使从梁柱墙板的节点开始断裂，房屋失去支撑而垮塌。节点锚固，这是薄弱环节，所以要坚决执行一个重要的抗震原则“强节点强锚固”对节点加强配筋及其构造柱、构造梁等构造措施，另外加强柱的强度。场景四：北江中学的教学楼整体倾斜，砖混结构两窗户之间的呈“X”裂缝，从一窗的上角一直贯彻另窗的下角。结构构件截面尺寸突变，造成应力集中处，是受力最不利处，特别是门窗洞口，设备管道等预留洞口，要加强构造措施，增加洞口配筋。看到一个遗弃的房子（未抹灰）门窗的混凝土过梁增加个很大腋角，这是个不错的措施，简单实用，值得推广。至于建筑外观的可以通过技术手段调整为隐蔽腋角场景五：还有个大家不注意的地方，有的老房子未倒塌，新房却倒塌了，一些老房子“年久失修”倒塌，这牵涉到土建结构工程的耐久性，。2土建结构工程的耐久性土建结构工程的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性，而且更多地体现在适用性上。2.1土建结构工程的耐久性现状大多数土建结构由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题，但是至今尚未引起政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。长期以来，人们一直以为混凝土应是非常耐久的材料。直到70年代末期，才逐渐发现原先建成的基础设施工程在一些环境下出现过早损坏。民房虽然自然环境要好很多，但是我国建设部于80年代的一项调查表明，国内大多数工业建筑物在使用25〜30年后即需大修，处于严酷环境下的建筑物使用寿命仅15〜20年。民用建筑和公共建筑的使用环境相对较好，一般可维持50年以上，但室外的阳台、雨罩等露天构件的使用寿命通常仅有30〜40年。本次地震中有些框架结构的房子的倒塌很大程度上和混凝土的耐久性有很大关系。桥梁、港工等基础设施工程的耐久性问题更为严重，我国对混凝土保护层和强度的要求仅为2.5cm与C25,按这种标准设计的一座大桥，建成后仅8年，由于盐冻侵蚀，现已不得不部分拆除重建。，由于钢筋的混凝土保护层过薄且密实性差，许多工程建成后几年就出现钢筋锈蚀、混凝土开裂。京津地区的城市立交桥由于冬天洒除冰盐及冰冻作用，使用十几年后就出现问题，有的不得不限载、大修或拆除。盐冻也对混凝土路面造成伤害，东北地区一条高等级公路只经过一个冬天就大面积剥蚀。一些北方城市新建成的立交桥和高速公路桥，仍没有在材料性能和结构构造等方面采取必要的防治冻融和盐害的综合措施。使混凝土结构的耐久性问题进一步加剧的原因有：由于混凝土的质量检验习惯上以单一的强度指标作为衡量标准，导致水泥工业对水泥强度的不适当追求，使水泥细度增加，早强的矿物成份比例提高，这些都不利于混凝土的耐久性。我国对水泥质量的检验在强度上只要求不低于规定的最低许可值，而国外则同时还要求不高于规定的最高值，如果强度超过了也被认为不合格，这种要求还有利于水泥产品质量的均匀性。工程施工单位不适当地加快施工进度，尤其是政府行政领导对工程进度的不适当干预。混凝土的耐久性质量尤其需要有足够的施工养护期加以保证，早产有损生命健康的概念同样适用于混凝土。国内媒体上大加宣传的所谓几个月就修成一条大路、建成一座大桥、或盖成一幢高楼的工程以及抢工献礼工程，很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。提前完成合同规定施工期的在国外要被罚款，因为意味着工程质量有遭到损害的可能。2.2提高建筑物结构耐久性的意义：除了保护人们生命财产，增加建筑物使用期，延长建筑物的使用周期，节约国家建设资源外。重视混凝土结构的耐久性也是可持续发展的需要。生产混凝土所需的水泥、砂、石等原材料均需大量消耗国土资源并破坏植被与河床，水泥生产排放的二氧化碳已占人类活动排放总量的1/5〜1/6,而我国排放的二氧化碳量已居世界第二。我国现在每年生产5亿多吨水泥，与之相伴的是年耗20多亿方的砂石，长此以往实难以为继。延长结构使用寿命意味着节约材料，而耐久的混凝土一般又应是水泥用量较低和矿物掺合料（工业废料）用量较高的混凝土，所以耐久的混凝土正适应环境保护的需要。考虑到耐久性不足所造成的巨大经济损失和资源浪费，国际上近年来有要求将这些工程的最低工作寿命进一步延长的趋势，如提出城市环境中的桥梁至少应有150年。2.3土建结构工程使用阶段的正常检测与维护结构耐久性和使用寿命的概念，与使用阶段的检测、维护和修理不能分割，对处于露天和恶劣环境下的基础设施工程来说尤其如此。为了保证结构安全性和耐久性，一些工程在建成后的使用过程中，应该进行定期检测和维护。我国有结构工程的设计规范与施工规范，但没有如何使用的规范。有些工程倒塌事故，例如最近四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故，就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀，如果有定期的检测要求，这样的事故很有可能避免。有些国家对于结构的损坏可能导致公众安全的建筑物与桥、隧等公共工程，强制规定必须定期检测；即使是建筑物的玻璃幕墙和外墙面砖等建筑部件，因其坠落后容易伤及公众，也有强制