时间:2023-05-28 08:21:32
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇给排水管道抗震设计,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
关键词:市政规划;给排水管网;设计要点
随着城市化进程不断加快,社会工业化不断向前迈步,人们对水的需求已不可同日而语。采用传统给排水系统设计方法已经不适应目前的需求,进一步提高市政排水管网效能成为当务之急。因此,在明确当前市政排水管网在设计过程中存在的问题基础上,从实际情况出发,对管网系统进行科学性的优化设计十分重要。只有从排水管网的规划设计、施工、养护、改造等方面全方位努力,发挥市政排水管网的排水效能,才能最大限度满足城市发展对给排水网设计的需求。
1.城市给排水规划设计理念及开发意义
1.1给排水规划设计的科学理念
城市市政给排水设施是城市主要基础设施之一,对城市社会和经济发展具有全局性的重要影响。城市给排水系统是转输和排除城市污水和雨水,为居民区、工业区、文教区、商业区等城市区划提供服务的工程设施系统,是城市公用基础设施的组成部分。城市排水系统规划是城市总体规划的组成部分。建设市政排水管网系统的目的是解决目前生产、生活中产生的城市环境问题。在社会工业化不断向前迈步、中国经济不断发展进步、城市道路的大量修建,排水管网获得大面积普及应用,市政给排水系统作为现代城市必不可少的基础设施的关键一环,给排水系统建设意义重大。不仅涉及水资源保护、防治水污染、提高水的资源利用率,还涉及改造城市环境、提高城市面貌、打造一流现代化城市的最终目的,而且有利于确保经济、政治、人文环境的可持续发展,保障人民生命健康,可以说市政给排水工程作为城市基础设施的重要组成部分,是影响国计民生的重要影响因素,对于中国城镇化建设将具有深刻的现实意义及深远的发展影响。打造良好城市给排水系统,新建区域新建给排水管网,同时对已有老旧管网进行提升改造,是中国面临新形势下所必要采取的方式手段。有效利用给排水资源,减少因盲目引发的浪费的浪费与污染,迎合现代化城市快速发展的基础建设要求,是社会进步一大保障与支撑。
1.2给排水系统提高水资源的利用率
自上世纪以来,我国城市化发展伊始,水资源缺乏,水资源利用率一直相对较低,导致最直接的后果是严重影响居民生产生活,阻碍社会繁荣与进步,妨碍了生产力发展与提升。这其中包括形形的问题,比如水质差、可直接利用水量少、难以直接利用水量大。然而,情况的恶化不止于此。随着发展,这些问题不但没有缓解或消失,它们还是像牛皮癣似得依然存在,并且伴随着触目惊心、不减反增的环境污染问题。在当前的市政排水设计中,我们往往天真地过分依赖城市雨水管网系统的排水能力,而忽略了大的城市水循环系统的形成,并且缺乏相应的配套设施,极大的增加了市政给排水管网系统的负荷,甚至可能出现超负荷而形成的内涝现象。如此种种,不但严重降低水资源利用率,还造成许多相应城市环境问题。新旧问题的“同聚一堂”直接导致21世纪中国水资源问题更加的严峻,中国社会对水的需求和水资源利用率间的矛盾更加突出,严重影响社会经济的繁荣发展。基于此种不良态势,笔者认为需要唤醒社会意识,深刻认识到全面提高水资源的使用效率、科学合理规范水资源使用的紧迫性与必要性。因此,优化市政给排水系统建设、提高给排水系统水资源利用率与社会进步的方向趋势相吻合,适应全社会发展。
1.3给排水系统加强对水资源的保护
我国是一个缺水大国,水资源的保护尤其重要。目前随着城市开发的不断进行,城市基础设施建设还不完善,生活污水工业污水胡乱排放现象严重,造成水体污染严重,可利用水资源锐减。严格加强水资源的保护是坚持可持续发展的必要准则和检验标准。给水管网的建设将水厂出水集中输送,不但可以从供给上按需分配,节约用水,而且可以给用户提供更好的水质,提升了水资源的利用效率;而排水管网的建设,可将日常生活中产生的污水收集处理后排放,避免污水杂乱无序乱排乱放,而且污水经过处理后排放减轻了环境压力,有利于环境保o,还可以对收集的污水进行深度处理后回收利用,有利于水资源的循环利用,提高水资源利用效率。
2.给排水管网的规划设计
2.1给排水的管材设计
由于给水是有压水,污水是臭味腐蚀性等特点,对管道管材要求较高,主要有:(1)材料强度高:抗冲击性和耐磨蚀性高是管材必要属性,尤其给排水管材更要达到抗拉强度150MPa以上,以适应强大的水流冲击力和水质腐蚀性;(2)需要耐久性:采用先进高速离心浇铸成型技术的柔性铸铁排水管,因其组织致密、强度高,所以经久耐用;(3)好的管材评价标准之一是静音效果强:柔性铸铁排水管由于其灰铸铁内在的片状石墨组织结构具有良好的隔声效果,并且管与管之间采用柔性橡胶密封圈连接,能减少噪声传递,因此柔性铸铁排水管具有良好的隔声静音效果;四、给排水系统需经常维护检查的特点要求管材安拆方便。
2.2给排水管的接口设计
经久耐用的优质给排水管道在很大程度上取决于敷设管道时接口的质量,及管道接口的强度、耐腐性、易施用性。而笔者认为其中的给排水管接口设计是整个给排水工程良好运行的关节与灵魂。经过多年实践与研究,市政给排水管建设最适宜使用接口方式按照特性划分可分为:柔性(接口弹性较大,如:石棉沥青卷材接口、橡胶圈接口)、刚性(接口弹性较小,如:水泥砂浆抹带接口、钢丝网水泥砂浆抹带接口)以及半柔半刚(接口弹性适中,如:预制套环石棉水泥或沥青砂浆接口)。
2.3给排水管网的抗震设计
给排水管网深受地质灾害的影响。在设计排水管网抗震过程中,笔者认为应该根据地震震害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,进行结构总体布局并确定细部抗震措施的过程,宜按照本地区抗震设防烈度提高一度采取抗震措施。通常给排水管网抗震有以下措施:首先应根据工程地质、地震地质资料及地震影响按规定判别出有利和不利地段,适宜选择有利地段,避开不利地段,如若不能避开,适宜进行有效抗震建设;另外,管网结构构件及其连接,应符合科学标准要求,实现整体最优;最后,使用质量过关的管材,管材须符合抗震概念设计要求,而且市政用管材应经过试验鉴定合格与否。
关键词:市政工程;给排水管道;结构设计
中图分类号:TU99文献标识码:A
市政排水管道是城市基础设施非常重要的组成部分。在城市的日常运行和发展建设中有着举足轻重的作用。近些年来,由于降雨造成的突发事件渐渐引起了人们的关注,比如2012年7月的北京暴雨,造成的损失非常严重,引起了全国对排水设施的思考。
1排水体制的选择
排水体制主要有合流制和分流制两种。排水体制的选择,应根据城镇的总体规划,结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。除降雨量少的干旱地区外,新建地区的排水系统应采用分流制。现有合流制排水系统,有条件的应按照城镇排水规划的要求,实施雨污分流改造;暂时不具备雨污分流条件的,应采取截流、调蓄和处理相结合的措施。
2现场踏勘
给排水管道距离相对较长,或穿越城镇密集区,或敷设在农田,或跨越山丘和河流,还有可能横跨铁路、公路及桥涵。一项管道工程同时会遇到上述几种或所有的地形和地貌,其复杂的地形和地貌若不现场查看,则很难全面完成设计。结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场踏勘和选线,了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况,必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新踏勘。
3测量和地勘要求
要准确地反应管道沿线的地形地貌和水文地质情况,必须有测量和勘探部门提供的准确的地形和水文地质资料。
3.1勘探点间距和钻孔深度
勘探点应布置在管道的中线上,并不得偏离中线3m,间距应根据地形复杂程度确定的30~100m,较复杂和地质变化较大的地段应适当加密,深度应达到管道埋设深度以下1m以上,遇河流应钻至河床最大冲刷深度以下2~3m。
3.2提供勘探成果要求
划分沿线地质单元;查明管道埋设深度范围内的地层成因、岩性特征和厚度;调查岩层产状和分化破碎程度及对管道有影响的全部活动断裂带的性质和分布特点;调查沿线滑坡、崩塌、泥石流、冲沟等不良地质现象的范围、性质、发展趋势及其对管道的影响;查明沿线井、泉的分布和水位等影响;查明拟穿、跨河流的岸坡稳定性,河床及两岸的地层岩性和洪水淹没范围。
4结构设计内容
4.1结构形式
管道的结构形式主要由给排水专业确定,结构专业应根据管道的用途(给水还是排水,污水还是雨水)、工作环境(承压还是非承压)、口径、流量、埋置深度、水文地质情况、敷设方式和经济指标等从专业角度提出参考意见。一般情况下,承压管道常采用预应力钢筋混凝土管、钢管、铸铁管、玻璃钢管、UPVC管、PE管、现浇钢筋混凝士箱涵。非承压管常采用混凝土管、钢筋混凝土管、砌体盖板涵、现浇钢筋混凝土箱涵等。当污水管道口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵,特殊情况、特殊地段(过河渠、公路、铁路等)、局部地段非承压管也采用钢管等形式。大型给排水管道工程也有采用盾构结构形式的。
4.2结构设计
根据管道规格、埋置深度、地面荷载、地下水位、工作和试验压力对管道的刚度和强度进行计算及复核,提供管道壁厚、管道等级、或结构配筋图。对于一些必须采取加固方法才能满足刚度和强度要求的管道,应根据计算采用具体的加强加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或钢筋混凝土包管等,当钢管计算出的壁厚不经济时,应采用加肋的方法处理。加固的具体方式和方法应根据实际情况和经济指标来确定。
4.3敷设方式
敷设方式的选择应根据埋置深度、地面地下障碍物等因素确定,一般有沟埋式、上埋式、顶管及架空,较为常用敷设方式采用沟埋式,当沟埋式有一定的难度时,可选择顶管和架空等敷设方式。不同的敷设方式,其结构设计亦不同。
4.4抗浮稳定
有些管道敷设的地段地下水位较高或者施工期间多雨,因而管道的抗浮稳定应引起结构设计人员的重视。设计时应根据计算采取相应的抗浮措施,避免浮管现象的出现。
4.5抗震设计
4.5.1场地和管材的选择
确定管线走向时应尽量避开对抗震不利的场地、地基,如不可避免而必须通过地震断裂带或可液化土地基时,应根据工程的重要性、使用条件综合考虑。给水管道应选择抗拉、抗折强度高且具有较好延性的钢管,并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道应采用钢筋混凝土结构,并有相应的构造措施,尽量避免严重破坏。
4.5.2构造措施
承插管设置柔性连接;砖石砌体的矩形、拱形无压管道,除砌体材料应满足砖石结构抗震要求外,一般可加强整体刚度(顶底板采用整体式)、减少在地震影响下产生的变形,提高管道的抗震性能;圆形排水管应设置不小于l20度的混凝土管基,管道接口采用钢丝网水泥带,液化地段采用柔性接口的钢筋混凝土管;管道穿越构筑物时应在管道与套管的缝隙内填充柔性填料,若管道必须与墙体嵌固时,应在墙外就近设置柔性连接;管道附属构筑物应采用符合抗震要求的材料和整体刚度好的结构型式。
(1)地基处理。出图时应包含地基处理的平、纵断面图。扫描矢量化需要处理的地段的地勘资料纵断面,选择参考点并根据给排水专业的平、纵断面将管道基底轮廓线放在地质纵断面上,划分地质单元并注明桩号和基底高程,标明沟槽范围内和基底以下土层构造以及地下水位。根据纵断面地质单元的划分(桩号划分),确定需处理的范围,针对不同的地质情况和厚度分别采取相应的处理方法。具体的处理方法有:换填、抛石挤淤、砂石挤密、水泥搅拌桩、灰砂桩、木麻黄桩等方法。具体设计按地基处理规范规程执行。
(2)管道支墩及镇墩。对承插接口的压力管道,应设置水平和垂直支墩。设计时应根据管道转角、土的参数、工作压力和试验压力计算所需支墩的大小。埋地钢管可不设管道支墩。
5给排水管道设计中的其他问题
5.1在用户管线出口建立格栅中纤维、塑料等沉积物、悬浮物和漂浮物的大量存在,给管道的清掏和疏通维护作业带来了很大困难。特别是抽升泵站的格栅间,每天都会拦截到大量的漂浮物。有的漂浮物通过格栅进入泵房后,常导致水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象的发生。尽管格栅栅条的间距一再减小,但仍有大量的漂浮物进入泵站造成堵塞。为了解决上述问题,建议在庭院或住宅小区的管道出口处设置简易人工拦污格栅,定期进行清理、清掏,从源头上控制漂浮物进入市政管网,以减轻市政管网维护管理的工作量。
5.2在检查井井底设置沉淀池中的沉积物在管道内水流量小、流速慢时会发生沉淀,造成管道淤积堵塞、通水不畅,而管道的疏通工作又费时费力。因此,针对传统的检查井做法,建议将其井底改为沉淀式的,井底下沉3O~50cm。这样中的沉积物多数会沉积在检查井中,不至于流人下游管段,只要定期清掏检查井内的沉积物即可,减少了管道维护作业的工作量。这种做法也可用于雨水检查井。
5.3在检查井内设置闸槽干管中的流量和流速均较大,有的检查井内的水位较高,管道维护作业或户线管接头时,需将管道内的水位降低或断流。为了方便维护作业,建议在干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽,通过闸槽的开闭控制水流,便于维护作业。同时为方便户线支管接头时的施工,建议能研制一种较轻便、实用的管道阻水设备。
6结束语
总之,市政排水管道工程结构设计应严格按照现行相关规范、标准、规定进行。设计人员应当掌握专业技能,了解行业动向,研究存在的问题,积极创新,尽可能地把设计做到经济、合理、适用、安全。
参考文献:
关键词: 建筑给排水;管道;结构设计;内容;问题
前言:建筑给排水设施, 是保证城市地面水及时排除, 防治城市水污染, 并使城市水资源保护得以良性循环的必不可少的基础设施, 我国排水工程建设初创于50年代, 到80年代以后, 随着城市化进程的加快和城市水污染日益得到重视,建筑给排水设施建设得到较快发展, 但建筑给排水设施普遍存在各种问题, 如防洪排水能力不足; 平坦地区的排水管渠的坡度偏小, 易淤积; 部分地区的排水设施不成系统, 易形成内涝等。造成这些问题的原因, 有设计不合理, 日常管理不到位, 自然条件变化等。通过对许多工程设计的总结, 我们认为, 建筑给排水工程设计能否更好地避免这些问题的发生, 做到经济合理, 运行安全,受市政给排水工程规划的影响较大。
1、现场踏勘
给排水管道距离相对较长,或穿越城镇密集区,或敷设在农田,或跨越山丘和河流,还有可能横跨铁路、公路及桥涵。一项管道工程同时会遇到上述几种或所有的地形和地貌,其复杂的地形和地貌若不现场查看,则很难全面完成设计。结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场踏勘和选线,了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况,必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新踏勘。
2、测量和地勘要求
要准确地反应管道沿线的地形地貌和水文地质情况,必须有测量和勘探部门提供的准确的地形和水文地质资料。
2.1 勘探点间距和钻孔深度
勘探点应布置在管道的中线上,并不得偏离中线3m,间距应根据地形复杂程度确定的30~100m,较复杂和地质变化较大的地段应适当加密,深度应达到管道埋设深度以下1m以上,遇河流应钻至河床最大冲刷深度以下2~3m。
2.2 提供勘探成果要求
划分沿线地质单元;查明管道埋设深度范围内的地层成因、岩性特征和厚度;调查岩层产状和分化破碎程度及对管道有影响的全部活动断裂带的性质和分布特点;调查沿线滑坡、崩塌、泥石流、冲沟等不良地质现象的范围、性质、发展趋势及其对管道的影响;查明沿线井、泉的分布和水位等影响;查明拟穿、跨河流的岸坡稳定性,河床及两岸的地层岩性和洪水淹没范围。
3、结构设计内容
3.1 结构形式
管道的结构形式主要由给排水专业确定,结构专业应根据管道的用途(给水还是排水,污水还是雨水)、工作环境(承压还是非承压)、口径、流量、埋置深度、水文地质情况、敷设方式和经济指标等从专业角度提出参考意见。
一般情况下,承压管道常采用预应力钢筋混凝土管、钢管、铸铁管、玻璃钢管、UPVC管、PE管、现浇钢筋混凝土箱涵。非承压管常采用混凝土管、钢筋混凝土管、砌体盖板涵、现浇钢筋混凝土箱涵等。当污水管道口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵,特殊情况、特殊地段(过河渠、公路、铁路等)、局部地段非承压管也采用钢管等形式。大型给排水管道工程也有采用盾构结构形式的。
3.2 结构设计
根据管道规格、埋置深度、地面荷载、地下水位、工作和试验压力对管道的刚度和强度进行计算及复核,提供管道壁厚、管道等级、或结构配筋图。
对于一些必须采取加固方法才能满足刚度和强度要求的管道,应根据计算采用具体的加强加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或钢筋混凝土包管等,当钢管计算出的壁厚不经济时,应采用加肋的方法处理。加固的具体方式和方法应根据实际情况和经济指标来确定。
3.3 敷设方式
敷设方式的选择应根据埋置深度、地面地下障碍物等因素确定,一般有沟埋式、上埋式、顶管及架空,较为常用敷设方式采用沟埋式,当沟埋式有一定的难度时,可选择顶管和架空等敷设方式。不同的敷设方式,其结构设计亦不同。
3.4 抗浮稳定
有些管道敷设的地段地下水位较高或者施工期间多雨,因而管道的抗浮稳定应引起结构设计人员的重视。设计时应根据计算采取相应的抗浮措施,避免浮管现象的出现。
3.5 抗震设计
3.5.1 场地和管材的选择
确定管线走向时应尽量避开对抗震不利的场地、地基,如不可避免而必须通过地震断裂带或可液化土地基时,应根据工程的重要性、使用条件综合考虑。给水管道应选择抗拉、抗折强度高且具有较好延性的钢管,并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道应采用钢筋混凝土结构,并有相应的构造措施,尽量避免严重破坏。
3.5.2 构造措施
承插管设置柔性连接;砖石砌体的矩形、拱形无压管道,除砌体材料应满足砖石结构抗震要求外,一般可加强整体刚度(顶底板采用整体式)、减少在地震影响下产生的变形,提高管道的抗震性能;圆形排水管应设置不小于120 度的混凝土管基,管道接口采用钢丝网水泥带,液化地段采用柔性接口的钢筋混凝土管;管道穿越构筑物时应在管道与套管的缝隙内填充柔性填料,若管道必须与墙体嵌固时,应在墙外就近设置柔性连接;管道附属构筑物应采用符合抗震要求的材料和整体刚度好的结构型式。
(1)地基处理。出图时应包含地基处理的平、纵断面图。扫描矢量化需要处理的地段的地勘资料纵断面,选择参考点并根据给排水专业的平、纵断面将管道基底轮廓线放在地质纵断面上,划分地质单元并注明桩号和基底高程,标明沟槽范围内和基底以下土层构造以及地下水位。根据纵断面地质单元的划分(桩号划分),确定需处理的范围,针对不同的地质情况和厚度分别采取相应的处理方法。具体的处理方法有:换填、抛石挤淤、砂石挤密、水泥搅拌桩、灰砂桩、木麻黄桩等方法。具体设计按地基处理规范规程执行。
(2)管道支墩及镇墩。对承插接口的压力管道,应设置水平和垂直支墩。设计时应根据管道转角、土的参数、工作压力和试验压力计算所需支墩的大小。埋地钢管可不设管道支墩。
4 给排水管道设计中的其他问题
4.1 在用户管线出口建立格栅
中纤维、塑料等沉积物、悬浮物和漂浮物的大量存在,给管道的清掏和疏通维护作业带来了很大困难。特别是抽升泵站的格栅间,每天都会拦截到大量的漂浮物。有的漂浮物通过格栅进入泵房后,常导致水泵叶轮堵塞、磨损损坏现象的发生。尽管格栅栅条的间距一再减小,但仍有大量的漂浮物进入泵站造成堵塞。为了解决上述问题,建议在庭院或住宅小区的管道出口处设置简易人工拦污格栅,定期进行清理、清掏,从源头上控制漂浮物进入市政管网,以减轻市政管网维护管理的工作量。
4.2 在检查井井底设置沉淀池
中的沉积物在管道内水流量小、流速慢时会发生沉淀,造成管道淤积堵塞、通水不畅,而管道的疏通工作又费时费力。因此,针对传统的检查井做法,建议将其井底改为沉淀式的,井底下沉30~50cm。这样中的沉积物多数会沉积在检查井中,不至于流入下游管段,只要定期清掏检查井内的沉积物即可,减少了管道维护作业的工作量。这种做法也可用于雨水检查井。
4.3 在检查井内设置闸槽
干管中的流量和流速均较大,有的检查井内的水位较高,管道维护作业或户线管接头时,需将管道内的水位降低或断流。为了方便维护作业,建议在干管的管道交汇处检查井、转弯处检查井或直线段的每隔一定距离的检查井内根据需要设置闸槽,通过闸槽的开闭控制水流,便于维护作业。同时为方便户线支管接头时的施工,建议能研制一种较轻便、实用的管道阻水设备。
关键词:建筑工程 质量 监督 要点
中图分类号:TU198文献标识码: A
前言
一个质量良好的工程建筑不仅会给施工方带来非常直观的经济效益,还会极大程度上促进社会经济和国民经济的发展。因此相关管理部门应该重视对建筑工程质量管理监督的重视,减少甚至杜绝因为质量问题引发的工程安全事故,提高我国建筑行业的整体发展水平。
1.建筑工程质量监督的管理现状
我国目前的建筑工程质量管理法律法规体系不完善,质量监督管理机构在进行管理的过程中只是根据我国政策性的或者地方性的法律法规进行质量管理监督工作,这些法律法规的变化周期短,变化过程中的范围和幅度都比较大,给质量监督管理的执行工作带来了很大的不便,导致了质量监督管理的不能持之以恒,甚至有些法规执行起来朝令夕改,无法真正落实。工程质量监督管理机构本身也存在着定位不清的问题,工程质量管理的工作性质、监督形式和内容以及很多质量监督管理的细则都需要进行进一步的明确。建设工程的监督工作有的时候会和施工单位和施工单位本身的监理单位产生业务和职责冲突。施工单位没有弄清楚监管单位和权力单位的关系,这就造成了两方面工作的权责不统一,因此无法实行及时有效的质量监督管理。
2.建筑工程质量监督的要点分析
2.1设计监督要点以及抗震分析
由于地震的不可抗力因素,一旦发生时便会造成严重的破坏,根据多次地震灾害来看,对于结构突变能力弱,刚度扭变能力弱的建筑物,其工程质量差,平面不规则,使得遭受地震时,便会发生较大的破坏。因此,对建筑进行结构设计时,要将抗震设计融入其中,这是目前建筑设中重点内容之一。对建筑进行抗震设计后,会使施工材料、施工图纸以及施工工艺等受到影响,对工程的成本投入,施工安全等都会一定的影响。对建筑物进行勘察时,要严格进行岩土勘察工作,勘察工作要做到全面,一个勘察失误将会造成不可弥补的损失。根据建筑物的整体设计理念,岩土勘察的资料,地基的稳定情况,施工现场环境等,再与持力层与地层结构相结合,对地基的承载力进行确定,对变形情况进行预测。对结构方案进行确定时,要对水文条件以及地质条件的利弊进行分析,在这基础上再进行结构方案的确定。对于平面形状较为复杂的施工环境,进行抗震设计时,对其进行防震缝的设计,然后划分成几个简单的结构,再对其进行防震设计。对抗震缝的宽度进行确定时,应该以低侧的高度进行计算,还要加强对缝隙处的连接,若抗震的防护烈度在六度或者是以上时,则要对施工现场进行地震效应的评价。
2.2 给排水施工环节的监督要点
对建筑进行施工时,对达到的标准要求高,由于建筑中住户多,人口密集程度大,对水的需求量也大,若在建筑中出现给排水管道堵塞的现象,将会造成严重的影响,居民的生活将不能正常进行,影响建筑物的使用功能。因此,在对给排水环节进行施工时,必须采取有效的技术措施,提高给排水施工的质量,确保水的应用与排放,提供供水安全。只有给排水工程施工质量高,不仅会给居民的生活带去方便,还会减少水资源的浪费,使其合理使用。在进行给排水施工时,要重视对材料与设备的选择,更要重视施工的环节,将主要的施工环节结合起来,构建质量管理体系,并对其进行严格地监督,将管理落实到施工环节中。
首先,消防系统在建筑中对水压有较高的要求,因为此系统在建筑中,静水压力大,不能进行一个区域的供水方式,这样不仅会影响到供水功能的正常实施,而且还会对管道等设备造成损坏。为此,要对供水形式进行合理的分布,采用竖向分区处理,降低静水压力,确保消防系统的安装顺利进行。但是,消防设备还有很大的提高空间,还不够先进,所以对于建筑来讲,消防系统的目标要以自救为标准。
其次,建筑物的管道会比多层的长很多,且排水量大,因此管道中的波动情况明显。因此,要对管道施工采用的有效措施,进行新型材料的使用或者是在管道中设置通气管,只有对管内的压力进行稳定,才能够保护水封。对排水管道的材料进行选择时,应该选择机械强度高的,并加强管道接口位置的衔接问题。
第三,在进行土建施工时,要事先对给排水管道进行预埋,进行孔洞的预留,并确保孔洞的预留位置,井管的预留位置,都要准确无误,且符合设计标准,这是给排水施工保证质量的基础。对管道进行预埋工作以及孔洞的预留工作时,必须要按照施工图纸的要求进行,避免出现遗漏现象,否则将会对后期工程造成影响。最后,由于建筑物的高度大,对施工带来一定的难度,在一个垂直高度上,需要有多个施工人员,给安全与质量管理造成困难。因此,对于这一部分施工时,最好是采用分区施工的方式,对排水以及给水管道的施工加强管理,做到保质保量,安全施工,减少不必要的耗损,提高建筑工程的经济效益。可以按照层数进行施工区域的划分,将建筑物分为上中下三层进行分别施工,也可以分为上下两层进行分别施工。也可以按照施工密集程度进行,将洗手间、浴室进行分区施工等。对建筑进行分区施工,可以避免因垂直高度大而造成的施工困难与管理困难,这样有利施工的有效进行,利于工程质量的监督与管理,对提高工程质量有很大的帮助。
2.3 安装工程的控制要点
首先,要重视防火问题。对给排水管道进行明敷安装时,要对其进行防火措施的处理,使用防火套管等方式来提高防火能力,还需要在防火套管周围进行阻水圈的设置;暗设立管与横支管连接时,在穿过墙体的部分,应该进行防火套管或者是防火圈的设置;横干管进行防火区的穿越时,应该进行防火套管以及防火圈的设置。根据施工图纸要求,将防火设备进行准确位置的安装,如报警器、消防栓等。
其次,防雷设置。建筑物受到雷电危害较多,因此要重视对防雷的设置,对接闪器、引线以及防雷网格进行严格地设置。
另外,还要对均压环进行严格设计;对于电梯的轨道、金属管道与门窗等金属物质,进行等电位联结。对于地下室中的金属设备以及用电设备进行可靠的接地,避免因雷击造成安全事故。
2.4 对砼施工的监督要点
对于建筑施工来讲,砼裂缝现象一直是较为常见的质量问题,砼产生裂缝的原因很多,砼表面与里面的温差、初凝阶段、收缩现象等,有的裂缝产生很小,像发丝一样,而有的裂缝则较为严重。当砼裂缝在零点二到零点三毫米之间时,便会对建筑物的安全问题造成影响。因此,要加强对砼施工过程的质量监管工作,提高其施工质量,减少裂缝发生。
首先,对于组成砼的材料进行选择时,要严格进行,尤其是水泥的选择与使用,在满足砼强度的基础上,减少水泥的使用,从而降低砼出现水化热现象。也可以在砼中加入适量的粉煤灰,这样可以是其缩性降低,提高其密度。这是减少裂缝产生的有效措施之一,同时还对砼的抗裂能力有所提高。
其次,对砼进行浇筑过程中,要严格按照浇筑工艺进行。施工时,工作人员不要在钢筋板上走动,要在施工现场进行临时脚手架的铺设,施工人员应该在此上完成浇筑环节的施工。施工后,要做好养护工作,对其进行保温以及保湿处理,避免内外温差大而造成裂缝出现。
3 结束语
综上所述,对于建筑工程来讲,提高工程的整体质量是非常重要的,影响到工程质量的环节很多,因此要加强对其的监督力度,保障人民群众的人身安全与财产安全。提高工程质量同时促进着建筑企业的稳定发展,提高市场竞争力,因此,建筑企业要对建筑工程质量加以重视。
参考文献
【关键词】卡箍式铸铁;排水管;建筑施工;技术特点
卡箍式铸铁排水管从上个世纪六十年代开始在国外建筑行业使用,在半个世纪的应用与推广中,已经得到国内外建筑施工单位认可。从实际应用成果来看,卡箍式铸铁排水管拥有良好的发展空间,随着各种排水管和安装技术诞生,必须根据实际情况,选用最佳技术进行安装施工。
1 卡箍式铸铁排水管组成与优点
1.1 卡箍式铸铁排水管组成
在建筑排水管施工中,卡箍式铸铁排水管主要包括:无承口管道配件、离心铸铁管、橡胶密封圈和卡箍组成。
1.1.1 无承口的离心铸铁管
它由水平旋转式铸造工艺构成,管壁厚度比较均匀、材质密实、外观精美,和传统承插式铸管相比,管道较轻,并且没有渗漏现象。管道外壁,一般使用沥青漆进行保护,对于高档建筑物则使用环氧树脂的形式进行保护;对于耐酸碱较高的项目,则使用搪瓷内衬进行保护。
1.1.2 无承口管道元件
它使用无箱射压造型组成,管壁比较均匀、外观精美、管径尺寸一致,并且能和离心承口铸铁管进行配套。防腐保护和传统管道保护基本上一样,只是管道内壁较厚。
1.1.3 卡箍
在建筑施工中,卡箍有多重结构形式,通常使用螺栓进行收紧。并且每个不锈钢都配有不锈钢拧紧设施,卡箍则由不锈钢紧箍片和橡胶密封圈、收紧螺栓构成。卡箍又可以分成加强型和通用型两种形式,加强型一般适用于半径为200到300毫米的管道,并且管道瞬间水压始终在4到10Pa的管道。
1.1.4 橡胶密封圈
在建筑施工中,密封圈主要由聚氯丁橡胶组成,这种橡胶不仅耐油脂、耐磨、耐日晒、耐热、耐臭氧、耐冷,并且还能抗老。我国很多生产厂家的橡胶圈使用聚氯丁橡胶,也有部分厂家根据GB9876—88标准或者使用其他品种进行生产。
1.2 卡箍式铸铁排水管优点
1.2.1 和传统承插式铸铁管相比
卡箍式铸铁管都使用铸造的形式生成,重量比较轻、管壁厚度均匀。传统承插式铸铁排水管使用的是砂模铸造或者连续铸造的形式生成,重量很重,管壁也很不均匀。同时,它也具有良好的抗震性能,在国家建筑给排水设计规范中,对现代高层建筑以及超高层建筑的排水管材料,提出了对于抗震设计的要求。而传统承插式排水管使用的多是钢性连接,一旦建筑物层间位移达到10毫米时,就会有漏水现象发生。在高层或者超高层建筑物中,由于风压或者地震引起的层间位移,甚至可以达到20到40毫米之间。通常卡箍式铸铁排水管为柔性接口,管道之间的轴向偏心角5度时,就能满足抗震要求。
另外,它还具有管道更换、安装方便的特征。由于卡箍式排水管重量相对较轻,使用的是活接头的卡箍接头,所以管和配件、管和管之间不会有错重叠现象发生。不管是从管道更换,还是从管道拆卸、安装来看,都要比传统承插式管道方便,人力消费更少。在连接中,它使用的是柔性橡胶进行连接,从而极大程度的避免了卫生器具引发的噪音通过管道传输,对生活造成影响。
1.2.2 UPVC与卡箍式排水管道的比较
噪音相对较低,卡箍式排水管具有很大的排水管质量,比铜管、UPVC铜管、镀锌管等质量较轻的管道更难出现振动。因此,直接通过管壁进行噪音传输,具有很好的隔音作用。对于氯丁接头,能让振动传递减弱。另外,它还具有良好的防水性能。虽然UPVC属于难以自然熄灭的管材,但是在明火作用下,一旦超过燃烧温度,就会由于变形、弯曲被破坏对正常使用造成影响。火势甚至还会沿着排水管道、卫生器具、清扫口接管蔓延。
从理论来看,UPVC管的寿命可以达到30到40年之间,实际则是很难达到的。当前,很多厂家为了得到更多的市场,恶意降低成本耗费,使用增加剂含量或者再生塑料的形式,对UPVC排水管使用周期造成了很大的影响。虽然氯丁橡胶圈比铸铁管使用周期比铸铁管使用周期长,但是橡胶圈比管道系统更加经济。另外,UPVC的膨胀系数可以达到铸铁管的6到8倍。因此,在UPVC管道安装时,必须安装对应的伸缩节。而伸缩节一般安装在立管上,如果安装在横管,就会出现漏水现象。
2 卡箍式铸铁排水管安装实例
在某大厦修建中,地上14层,地下2层,高度达到52米,建筑面积为27800平方米,地上部分为办公商务或者图书馆,停车场设置在地下室。该工程的雨水和生活污水管道都使用卡箍式排水管。
在该排水管施工中,由于卡箍式管道接口属于柔性连接,所以吊架设置,必须避免管道下凹。卡箍式性能较低,接口是否固定对整个管道耐压性具有很大影响,为了防止导管水平位移,必须在三通、弯头、四通配件处支墩或者固定支架,从根本上防止管道拔脱。同时,立管也必须使用专门的短管,正确分配管道重量,避免接口滑脱对其造成不良影响。
由于国内管道生产和卡箍一般都不是同一厂家,所以在施工中必须选用同一的产品,从源头上防止配件尺寸和管道不匹配出现不漏水的现象。在管道安装前,就已经熟悉施工图样,并且根据实际条件,对于有出入的地方,在和设计人员协商过后,再由设计人员对图纸变更。同时,橡胶圈、管材、不锈钢、管件质量必须满足产品标准要求,在拥有合格证的前提下,保障备料数量。
对于管道安装顺序,一般选用逆水流向,从下游向上方安装,也就是排出管、立管、支管与卫生器具的过程。在管件安装前,就必须对管件、管材清洗,并且管道内部不能有砂石、泥沙和相关杂物出现。
对于切割性管材,一般使用切割金属工具进行,例如:锯、砂轮机等,必须清理好切割口毛刺,让外圆稍微倒角;再将橡胶园一头套在接口管管口上方,并且满足深度标准。在橡胶圈向另一头翻转的过程中,将连接的直管和管件放进橡胶圈内部,橡胶圈口面向正常状态。当再次校正管道垂度、坡度、方位时,用吊架固定管道,将不锈钢卡箍套在外部,再使用套管拧紧螺栓,让接口顺利完成。但是要注意的是必须随即将吊架拧紧,再将管道固定。
在管道支架设置中,立管间距一般为3米,支架在直管上,并且支架靠近管道接口。管道之间都有支架,在三通和立管底部都有吊架,而长度小于等于3米的横管用吊架固定,管道接口和支吊点相近,并且和接口中点的距离始终在450毫米以上。对于管道点间距必须在9米以上,固定吊架必须设置滑动支架,横管终端和起始端必须设置支吊架,和下水处连接的顺水弯头,必须设置固定支架。
3 结束语
卡箍式铸铁排水管在建筑施工中具有美观、轻便等特点,和UPVC管相比,还具有噪声低、抗震性能好、耐火性好等优点,它是良好的排水管材料。因此,在实际工作中,必须根据卡箍式排水管技术特点,从施工细节保障工程质量。
参考文献:
[1]张泰安.卡箍式铸铁排水管在建筑施工安装中的技术特点[J].新疆钢铁,2005(4).
[2]JIANG Yuan-tian.浅议卡箍式铸铁排水管施工方法[J].山西建筑,2008(23).
关键词:建筑结构;建筑给排水;设计
中图分类号: TU8文献标识码: A
引言
新世纪,随着人们生活水平的提高,人们对于住宅也提出了新的要求,已经不再拘于传统的住得下、分得开的住房要求上,而是一种对于住宅面积和平面布局都能随心所欲布置的住房要求。基于这种住房要求,人们在生活的过程中都是以小康住宅模式为基础来对房间的各个设备和设施进行分析与控制的。给排水作为住宅建筑中不可缺少的一部分,在工作中对其存在的设计问题进行分析与总结十分必要。
一、结构设计内容
1、结构形式
管道的结构形式主要由给排水专业确定,结构专业应根据管道的用途(给水还是排水,污水还是雨水)、工作环境(承压还是非承压)、口径、流量、埋置深度、水文地质情况、敷设方式和经济指标等从专业角度提出参考意见。
一般情况下,承压管道常采用预应力钢筋混凝土管、钢管、铸铁管、玻璃钢管、UPVC管、PE管、现浇钢筋混凝土箱涵。非承压管常采用混凝土管、钢筋混凝土管、砌体盖板涵、现浇钢筋混凝土箱涵等。当污水管道口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵,特殊情况、特殊地段(过河渠、公路、铁路等)、局部地段非承压管也采用钢管等形式。大型给排水管道工程也有采用盾构结构形式的。
2、结构设计
根据管道规格、埋置深度、地面荷载、地下水位、工作和试验压力对管道的刚度和强度进行计算及复核,提供管道壁厚、管道等级、或结构配筋图。
对于一些必须采取加固方法才能满足刚度和强度要求的管道,应根据计算采用具体的加强加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或钢筋混凝土包管等,当钢管计算出的壁厚不经济时,应采用加肋的方法处理。加固的具体方式和方法应根据实际情况和经济指标来确定。
3、敷设方式
敷设方式的选择应根据埋置深度、地面地下障碍物等因素确定,一般有沟埋式、上埋式、顶管及架空,较为常用敷设方式采用沟埋式,当沟埋式有一定的难度时,可选择顶管和架空等敷设方式。不同的敷设方式,其结构设计亦不同。
4、抗浮稳定
有些管道敷设的地段地下水位较高或者施工期间多雨,因而管道的抗浮稳定应引起结构设计人员的重视。设计时应根据计算采取相应的抗浮措施,避免浮管现象的出现。
5、抗震设计
(1)场地和管材的选择
确定管线走向时应尽量避开对抗震不利的场地、地基,如不可避免而必须通过地震断裂带或可液化土地基时,应根据工程的重要性、使用条件综合考虑。给水管道应选择抗拉、抗折强度高且具有较好延性的钢管,并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道应采用钢筋混凝土结构,并有相应的构造措施,尽量避免严重破坏。
(2)构造措施
承插管设置柔性连接;砖石砌体的矩形、拱形无压管道,除砌体材料应满足砖石结构抗震要求外,一般可加强整体刚度(顶底板采用整体式)、减少在地震影响下产生的变形,提高管道的抗震性能;圆形排水管应设置不小于120度的混凝土管基,管道接口采用钢丝网水泥带,液化地段采用柔性接口的钢筋混凝土管;管道穿越构筑物时应在管道与套管的缝隙内填充柔性填料,若管道必须与墙体嵌固时,应在墙外就近设置柔性连接;管道附属构筑物应采用符合抗震要求的材料和整体刚度好的结构型式。
①地基处理
出图时应包含地基处理的平、纵断面图。扫描矢量化需要处理的地段的地勘资料纵断面,选择参考点并根据给排水专业的平、纵断面将管道基底轮廓线放在地质纵断面上,划分地质单元并注明桩号和基底高程,标明沟槽范围内和基底以下土层构造以及地下水位。根据纵断面地质单元的划分(桩号划分),确定需处理的范围,针对不同的地质情况和厚度分别采取相应的处理方法。具体的处理方法有:换填、抛石挤淤、砂石挤密、水泥搅拌桩、灰砂桩、木麻黄桩等方法。具体设计按地基处理规范规程执行。
②管道支墩及镇墩
对承插接口的压力管道,应设置水平和垂直支墩。设计时应根据管道转角、土的参数、工作压力和试验压力计算所需支墩的大小。埋地钢管可不设管道支墩。
二、建筑给排水施工注意的问题
1、给水管材选用问题
目前我国市场上存在约20种左右的给排水管材,主要包括金属管、复合管、塑料管许多地市已明文规定:禁止设计使用镀锌钢管,推广使用塑料给水管。塑料给水管与金属管道相比,具有重量轻,耐压强度好,输送液体阻力小,耐化学腐蚀性能强,安装方便,省钢节能,使用寿命长等优点。塑料管PP-R管道具有良好的抗冲击性能、在温度和内压长期作用下强度减慢,即在相同温度和内压条件下使用寿命更长的特点:
(1)具有较好的耐热性。PP-R管的维卡软化点131.5度,最高使用温度可达95度,长期使用温度可达70度,满足建筑冷热水管道设计要求。
(2)无毒、卫生。PP-R原材料属聚烯烃类,其分子仅由炭、氢元素组成,原辅材完成达到食品卫生要求。没有有害有毒的元素存在,卫生可靠,不仅用于冷热水管道,还可以用于饮用纯净水系统。
(3)保温节能。PP-R管传导热系数为0.21w/mk。
(4)安装方便、管件连接牢固。PP-R管材、管件采用相同的原材料加工而成,并有良好的热、电融焊接性能,其管材、管件可采用热熔连接或电容连接,管材、管件连接部位强度不低于材料本身的强度。PP-R管道连接方法较粘结、弹性密封承插及其它机械连接等成本低、速度快、操作简单、安全可靠,特别适合用于直埋暗敷场合。
(5)物料可回收利用。PP-R在生产、施工及使用过程中对环境无污染、废料可回收利用,属绿色产品。
2、给水供应系统
(1)给水系统在设计的过程中很少会出现一个固定的模式,通常都是按照户型和用户的需要为基础,再结合外部给给谁情况来进行分析和规划的过程。尤其是在多层和高层的建筑工程项目中,通常情况下,人们在给水系统设计中都是以水管网的压力进行直接供水的模式,但是由于某些地区的高度过高而出现压力不足的现象也较为明显,在这些地区的给水系统设计中就需要我们在建筑物底层设置一个科学合理的调节水箱和变频供水设备,为供水系统进行加压,使得高层住户能够具备充足的水源和用水情况。
(2)一般情况下,在高层住宅建筑设计中,为了为上部建筑结果提供科学可靠的供水要求,都是采用调节水箱或者是变频供水设备来进行加压,这种系统的应用的过程中一方面节省了建筑面积以及室内面积的占地情况,也节约了电能的消耗和施工成本,更是在工作的过程中免去了水源造成的二次污染。在目前的建筑结构中,通常都是采用自动化控制系统作为主要的工作依据和自动化管理方式,在这种管理工作中采用加压设备或者全自动工作模式来实现系统安全运行显得十分必要,对于提高系统的安全可靠要求也十分有利。
3、排水系统
(1)对于多层住宅,目前设计多采用底层污水单独出户,以避免因排水管堵塞造成的一层泛水的难堪局面,减少邻里的矛盾。二层以上采用排水伸顶通气立管。
(2)对于高层住宅设计专用通气管。
(3)目前高层住宅设计中不仅设计雨水系统,同时还设计室调冷凝水管收集每户安设空调板上的冷凝水,这样不仅使建筑物外墙美观,而且避免了空调冷凝水随意乱流放,影响楼下行人。冷凝水管的管底端设于距散水300mm处既可。
4、消防给水
高层建筑的火灾扑救时立足于自救的,以室内消火栓给水系统为主,要保证室内消防给水管网有满足消防需要的流量和水压,始终处于“临战状态”。所以,高层建筑的室内消防给水系统是采用高压或临时高压消防给水系统来保证及时、有效的供应灭火用水的。自动喷水灭火系统应布置在人员密集、不宜疏散、外部增援灭火与救生较困难的重要场所,系统的选型应根据设置场所的火灾特点或环境条件确定。高层住宅建筑的公共活动用房、走道,物业办公室和可燃物品库房均应设置自动喷水灭火系统。
5、屋面及阳台雨水的系统
屋面雨水排出应优先选用既安全又经济的雨水系统。高层住宅建筑由于汇水面积小,故一般采用重力流。屋面一般应采用87型雨水斗屋面雨水系统,对于处在住户上部的屋面,宜采用侧墙式雨水斗。为杜绝屋面雨水从阳台溢出,阳台雨水系统应单独设置,而不应该接到屋面雨水立管上,且为防止阳台地漏泛臭,阳台雨水排水系统不应与庭院雨水排水管渠直接相接,应采用间接排水。当阳台设有洗衣机时,可利用洗衣机地漏兼做地面排水地漏,可减少阳台的排水立管和地漏数量,但排水立管应接入污水管道。
结束语
建筑给排水设计施工工程作为建筑设备的重要组成部分,建筑给排水应更突出以人为本的原则,走全面、均衡、务实、安全的发展之路。不论是在设计还是在施工过程中,都应严格执行现行相关规范,不断总结在设计和施工安装过程中的经验教训,完善和提高整体的设计水平,力求为社会提供功能齐全、可靠、美观实用的建筑精品。
参考文献
[1]倪荣荣.高层建筑结构设计若干问题探讨.2011,(23).
从震惊世界的汶川大地震到青海玉树地震,再到日本9.0级大地震的地震发生,有人对世界上130次伤亡巨大的地震灾害资料进行了统计,发现其中95%以上的伤亡,是由于建筑物倒塌造成的。因地震作用力的不同、房屋结构的不同、而造成房屋受灾损坏程度大不相同。总结历次地震对我们房建设备的损坏综合情况来看,由于历史原因和设计规范的局限,受损的房建设备从防震、减灾技术方面存在不同程度的缺陷。因此,这需要我们每个人认真思考和审视我们目前房建设备的防震、减灾技术,只有不断加强和提高房建设备的防震、减灾技术,才能将地震灾害的人员伤害及损失降到最低,以取得最大的综合效益。
2.地震对房建设备破坏的主要原因
2.1结构不合理。
一是结构丧失整体性,在地震作用下,构件间连接薄弱,支撑数量不足的建筑物,虽然各部位构件和主要承重结构未遭破坏,但往往由于局部结构点强度不够、延性不好或锚固连接太差而出现破坏,导致房屋倒塌;二是承重结构强度不足,在多向性的地震力作用下,对没有考虑抗震设防或设防不足的结构,不仅构件承受的内力突然倍增,而且往往其受力方式会发生改变,致使构件因强度不足而遭破坏。
2.2平面布局不合理。
房屋在纵横墙不同程度的出现水平、斜向等贯通裂缝,门窗洞口墙体出现“八字”及水平裂缝。单元式住宅大小形状面积不一,纵横墙布置不拉通,受地震力的作用后,房屋墙体的突凸部位拉裂较多,是地震受损薄弱环节。对生产房屋,端角处布置会议室、库房等大开间房屋。端角部位受地震作用后,抵抗地震能力差;而密集的小开间房屋则具有良好的抗震性能。
2.3不同结构形式震害原因
2.3.1 砖砌体结构
由于砖砌体结构房屋其所用材料的脆性性质,抗拉、抗剪、抗弯的能力很低,因而,在地震中抵抗地震的灾害能力较差,特别是未经抗震设计的多层砌体房屋在地震中的破坏更为严重。在反复地震作用下,裂缝将不断发展、增多、加宽,最后导致墙体崩塌,楼盖塌落,房屋破坏。当房屋上部自重大、刚度差或砌体强度差时,则易造成底部倒塌,导致房屋整体破坏。
2.2.2其他抗震薄弱环节。构造柱与圈梁、墙体联结处构成抗震薄弱环节,房屋的给排水管道在穿墙处形成薄弱点,女儿墙、檐口施工缺陷形成抗震薄弱部位。
2.4建筑材料质量低劣
使用质量低劣的砖、水泥等材料的建筑物,地震时,由于砌体强度不足,造成屋檐外闪,强体鼓包或开裂、倒塌。
2.5施工质量不符合要求
砂浆标号不够,不润砖,纵横墙直槎砌筑施工通道堵砌不认真,钢筋用量不足,搭接少或根本没有搭接,少焊、漏焊或以点焊代替焊缝等施工质量差的建筑物,会出现支撑系统脱落,屋盖下摔,房屋倒塌。
2.6地基失效
在地震作用下,可能引起地基承载力下降,以至丧失。地震造成的断层错开、开裂,造成建筑物的毁坏。另外,由于地基含饱和水和砂层,地震时还会造成地基开裂、砂土液化、喷水冒砂、滑坡、塌方不均匀沉降等地质灾害,使房屋倾斜破坏。
3.对房建设备防震、减灾技术的思考及建议
3.1建筑物抗震应提到公共服务的高度。
建筑物的抗震性能,是地震减灾的关键。唐山大地震后,我国政府对建筑物抗震给予了重视,特别是在《中华人民共和国防震减灾法》颁布后,建设部及各地建设主管部门,出台了一系列相关法规,尤其是在汶川大地震后,国家建设部修订了《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010),对灾区设防烈度进行了调整,增加了有关山区场地、框架结构填充墙设置、砌体结构楼梯间、抗震结构施工要求的强制性条文,提高了装配式楼板构造和钢筋伸长率的要求等。但上述法规不少还没有落到实处,约束效力不强;再加上贯彻中程度不同的不得力、不平衡等外在原因,因此“抗震建筑”从观念、实践到效果,和当前的抗震形势及建筑设计规范要求还有一定差距。折射出我国建筑物抗震能力的巨大欠缺。亟须在现有基础上,将建筑物抗震纳入公共服务领域,以“关口前移”的主动态势,应对抗震防灾等公共危机。
3.2提高新建建筑物的抗震性能。
根据当前的震害经验和理论认识,良好的抗震设计应尽可能地考虑下述原则:
3.2.1场地选择。应根据工程地质及地震地址等对抗震有利、不利及危险地段做出综合判断,对场地选择的原则是避开地震时可能发生地基失效的危险松软场地,尽量选择坚硬场地,对不利地段要提出避开要求,当无法避开时要采取有效地措施。
3.2.2体形均匀规整。无论是在平面或立面上,结构的布置都要力求使几何尺寸、质量、刚度、延性等均匀、对称、规整,避免突然变化。
3.2.3提高结构和构件的强度和延性。结构物的振动破坏来自地震引起的结构振动,因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小,并使结构物具有适当的强度、刚度和延性,以防止不能容忍的破坏。
3.3根据房建设备要求,选择合理结构形式。
3.3.1砌体结构在地震中抵抗地震的灾害能力较差,由于其所用材料的脆性性质,抗拉、抗剪、抗弯的能力很低,它不但承受垂直方向的荷载,也承受水平和垂直方向的地震作用,受力复杂,所以砌体结构的抗震性能需要严格的构造措施和施工质量给予保证,包括合理设置钢筋混凝土构造柱和圈梁、预制楼板的有效拉结和搁置长度或增加现浇层等,最好采用现浇楼盖,特别是应加强构造柱和承重墙的安全储备,否则这种结构形式极易在地震中发生严重破坏。
3.3.2框架结构的平面布置灵活,其抗震性能表现基本较好,但地震中框架结构的内外装饰饰面、围护结构、填充墙的破坏严重,造成了较大的生命和财产损失。
3.4对达不到现建筑抗震设计规范要求的既有房建设备应制定规划逐年予以加固。八十年代中期以前建成的建筑,有相当一部分没有进行抗震设计,特别是使用多年的砖混结构房屋和超过了设计使用年限的老建筑,可能存在安全隐患,应该尽快安排资金对以上两种建筑进行加固。
4.结束语
地震是自然灾害,人们无法抵御它的发生。但是我们可以从历次地震灾害各类不同受损的房屋中,发现和掌握房屋建筑物的抗震薄弱环节以及震后病害发生的主要原因,在今后进行的建筑结构设计与施工时,除严格按照抗震规范进行强度、刚度和稳定性计算外,还要定性地分析结构的薄弱环节及易在震后发生病害部位进行加强,以期达到有效抵御地震灾害的目的。
参考文献:
[1] GB50011—2010《建筑抗震设计规范》 [S]. 北京:中国建筑工业出版社, 2010
[2]GB50010-2002, 混凝土结构设计规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2002.
关键词 地震 地铁 破坏
1 前言
随着社会经济的发展和城市人口的激增,地面交通愈来愈不堪重负。为了减少地面交通量,人们开始寻找新的交通模式,地铁应运而生。自北京建成地铁以来,目前我国天津、上海、广州已相继建成地铁1号线,南京、青岛、大连、深圳等城市正积极开展修建地铁的筹备工作。据不完全统计,在全国21个百万人口以上的城市中将筹建33条总长为649km的地铁和轻轨。几条海底隧道和过江隧道也正在积极论证中。
我国地处于环太平洋地震带上,地震活动性非常频繁,是世界上最大的一个大陆浅源强震活动区。根据现行地震烈度区划图,我国大部分地区为地震设防区,在全国300多个城市中,有一半位于地震基本烈度为7度乃至7度以上的地震区,23个百万以上人口的特大城市中,有70%属7度和7度以上的地区,像北京、天津、西安等大城市都位于8度的高烈度地震区,南京也位于7度区内。
地震对地面结构所造成的破坏是人所共知的,地面结构的抗震研究也达到实用阶段,各国已制订了各种地面结构物的抗震设计规范;对地下结构的地震破坏却知之不多,地下结构的抗震研究才刚刚开始,现在还没有地下结构抗震设计的规范。国内除了对地下管线的抗震作过一些分析外,对于像地铁车站及区间隧道等这样的大型地下结构很少涉及。这是因为:和地面结构相比,面波随着埋深的增加急剧衰减,对地下结构的影响较小;地下结构周围的岩土介质把从震源传来的地震波能量中的高频成分吸收,使地下结构受到的地震荷载大大减小;同时地下结构的数量不多,并且大部分是小型地下结构如地下管线等,因而地下结构震害数量较少,程度较轻,地下结构严重震害事例更是寥寥无几。工程界只片面强调地下结构受四周地层制约、抗震性能较好的一面,人们简单认为地下结构在地震时是安全稳固的,致使地下结构抗震研究严重滞后于地面结构抗震研究。随着地下空间开发和地下结构建设规模的不断加大,地下结构的抗震设计及其安全性评价的重要性、迫切性愈来愈明显。
2 地下结构在地震中的动态反应特性
地下结构在地震作用下,由于周围岩土介质的存在,会发生不同于地面结构的响应。地震以地震波的形式传播能量,当地震波从基岩传入场地时,土壤介质在地震波的作用下,会产生运动(通常是放大作用),同时将运动传递给地下结构。对于小断面地下结构,在动力荷载作用下,土结构相互作用可以忽略,此时地下结构随自由场土介质一起运动,因而动应力较小。而当地下结构存在明显的惯性或者土-结构间的刚度失配时,地下结构会产生过度变形导致地下结构的破坏。此时,地下结构与周围岩土介质之间会发生运动相互作用和惯性相互作用。考虑动力相互作用对结构体系的影响主要有:(1)作用在土结构体系的地震输入运动会发生变化;(2)由于土的存在,体系变得更加柔性,使结构感觉到的输入相当小;(3)从结构物向外传播的波能辐射会增加最终动力体系的阻尼,对于近似弹性半空间的土壤场地,这种阻尼的增加很明显,导致动力反应急剧降低。
根据大量的地震观测,发现地下结构与地面结构反应特性的差异主要表现为:(1)地下结构的振动变形受周围地基土壤的约束作用显著,结构的动力反应一般不明显表现出自振特性,特别是低阶模态的影响;(2)线形地下结构的振动形态受地震波入射方向的影响较大,入射方向发生不大的变化,地下结构各点的变形和应力可以发生很大的变化;(3)地下结构在振动中各点的相位差别十分明显;(4)地下结构在振动中的主要应变一般与地震加速度大小的联系不很明显,对地下结构动力反应起主要作用的因素是地基的运动变形,而不是地基加速度。
地下结构的破坏有以下主要特征:(1)地下结构的震害多发生在地层条件有较大变化的区域,如地层由硬质到软质的过渡地带,或由挖土到填土的过渡地带。在这些区域内,由于区域、地质条件的变化或地形的变化,地层振动及位移响应也有较大不同,因而在其中产生大的应变,使地下结构遭受破坏。相反,若某一地区地层较为均匀,即使地震中的烈度较大,其中的地下结构也往往会较为安全。这一点不同于地面结构。(2)在结构断面形状和刚度发生明显变化的部位也容易发生破坏。墨西哥地震中发生的盾构法隧道与竖井连接部的环间螺栓被剪断即是由于结构断面的急剧变化而使不同断面处产生了不同的响应的结果。因此,地下结构与竖井、楼房等的结合部,地下结构断面发生突变处,地下与地面结构的交界处如隧洞的进出口部位,隧洞的转弯部位及两洞相交部位,均为抗震的薄弱环节。(3)在地层发生液化处,当地下结构穿越断层地域或结构与断层、软弱带相交的部位等时,也都易对地下结构造成破坏。
3 阪神地震中地铁结构的破坏情况
阪神地震对地铁结构造成的破坏为世界地震史上大型地下结构在地震中遭受严重破坏的首例。在神户市内2条地铁线路的18座车站中,神户高速铁道的大开站、高速铁道长田站及它们之间的隧道部分,神户市营铁道的三宫站、上泽站、新长田站、上泽站西侧的隧道部分及新长田站东侧的隧道部分均发生严重的破坏。在所受到的破坏中,有以下共同的部分:(1)它们都位于烈度为7的地区(JSCE烈度区划中的7度相当于我国的10度);(2)它们在建造时均采用了明挖法;(3)断面结构形式为带有中柱的箱涵形框架结构;(4)它们的原设计中均未考虑地震因素。
归纳起来,神户地铁结构的破坏有以下主要特点:
(1)不对称结构发生的破坏比对称结构严重。
(2)上层破坏比下层破坏严重。
(3)车站的破坏主要发生在中柱上,出现了大量裂缝,有斜向裂缝,也有竖向裂缝,裂缝的位置有偏于上下端的,也有位于中间的;柱表层混凝土发生不同程度的脱落,钢筋暴露,有的发生严重屈曲,有单向屈曲,也有对称屈曲的;大开站有一大半中柱因断裂而倒塌。有横墙处,中柱破坏较轻。
(4)地下结构上部土层厚度越厚,破坏越轻。
(5)站房上层中柱的中间部位几乎压碎,而线路段中柱仅在中间位置出现竖向裂缝。
(6)纵墙和横墙均出现大量的斜向裂纹,特别是在角点部位。顶板、侧墙也受到不同程度的损害,且其破坏程度与中柱密切相关;当中柱破坏较为严重时,顶板和侧墙就会出现很多裂缝,以至坍塌、断裂等。
(7)区间隧道的破坏形式上主要是裂缝;其中多为侧墙中部的轴向弯曲裂缝。在接头处也有损害:混凝土脱落,钢筋外露以及竖向的裂缝。在破坏较严重处,中柱的上下端也有损坏。
4 神户市地铁破坏研究的初步结论
神户地震发生后,地震工作者对地震破坏展开系统的研究。其中对地下结构破坏的研究出现前所未有的热潮。研究采用模型实验、理论分析和数值模拟等多种途径相结合,其研究结论可归纳为以下几点:(1)地震时相邻地层间的相对位移是影响地下结构破坏的主要指标。研究结果显示相对位移较大处,地下结构破坏严重,相对位移较小处,破坏较轻,这与实际震害相符。(2)在水平地震动作用下,地下结构产生平时使用状态下所没有的较大的水平剪力和弯矩,使中柱中的剪力超过其抗剪强度产生剪切破坏,中柱的破坏是整个地铁结构破坏的根本原因。(3)竖向震动使中柱轴力大幅增加,水平震动和竖向震动的共同作用加剧抗震的薄弱环节———中柱的破坏。地震中竖向震动在地下结构中所起的作用不能忽视,特别是应考虑竖向震动与水平震动产生的内力的共同作用,不应仅将结构中轴力弯矩等内力分别与各自强度进行校核。(4)由于地层条件及截面尺寸的变化,在相邻地层、相邻构件间产生的竖向相对位移对结构内力的影响也不能忽视。这与美国60年代修建旧金山海湾地区快速地铁运输系统时,所得到的地铁震害是由于土体的地震变形作用于地下结构,从而使结构产生应力和位移,最终导致地下结构破坏的设计经验是一致的。
5 地铁建设中考虑地震的必要性和避免地震破坏的措施
由于以前的地震中地下结构震害事例较少、程度较轻,人们逐渐形成了这样一个观点:即地下结构具有较强的抗震性能,地震中不易遭受破坏。但通过对这个问题仔细分析即可发现,城市地下空间的大规模开发以及地下结构的大量建设是近年才出现的。在日本关东地震和我国唐山地震时代,东京和唐山市内的主要地下结构仅为一些给排水管道,数量不多,分布也不广泛。近年来,随着城市地下空间的开发利用,地铁系统、盾构法隧道、地下商业街、地下停车场及共同沟等大量兴建。而这些地下结构基本上还未曾经历过大的地震,它们真正的抗震性能也未得到检验。因此并不能简单地认为地下结构抗震性能好、地震中不易破坏。这一点已被1995年阪神大地震所证实。这次地震不仅使城市生命线工程(地下给排水管道、天然气管道等)遭到严重破坏,地铁车站及区间隧道等大型地下结构也受到破坏,其中产生了地铁车站完全倒塌而不能使用的先例。地铁的破坏,造成了极其严重的经济损失,给神户市的震后恢复重建工作带来严重影响,其本身的维修也非常复杂。阪神地震使工程界认识到必须重新具体评价地下结构抗震安全性,加强研究地下结构的抗震性能,对地下结构抗震设计提出相应的建议和抗震措施,这在大力提倡城市地下空间开发利用的21世纪,具有重要的理论意义和工程实用价值。
由于地铁是投资非常庞大的基础工程,是城市生命线工程的重要组成部分,地铁的破坏和功能丧失,不仅会使经济上蒙受严重损失,同时会产生严重的社会和政治影响。要把地铁结构设计成能抵抗周围地层介质的地震运动和变形是不可能的,必须使地下结构具有吸收强变形的延性,能承受周围地层介质的变形,并且不散失承受静载的能力,而不应是使地下结构抵御惯性力,从而使人们改变以往单纯依靠增强结构强度来提高抗震性能的传统观点。
根据各国地下结构的震害分析,提高地下结构抗震能力可从以下方面采取措施:(1)将地下结构建于均匀、稳定地基中,远离断层,避免过分靠近山坡坡面,避免山坡不稳定地段,尽量避免饱和砂土地基而减少地震液化;(2)在相同条件下,尽量选取埋深较大的线路,远离风化岩层区;(3)区间隧道转角处的交角不宜太小,应加强出入口处的抗震性能;(4)在施工条件允许的情况下,尽量采用暗挖法施工,即使用明挖法,也要注意回填土的性质与地基土类型相似;(5)在结构中柱和梁或顶板的节点处,应尽量采用弹性节点,而不应采用刚性节点,这样可以减小中柱承受的外力。前苏联在修建塔什干地铁时,采用了中柱顶端与横梁活动连接的方式便是实例。
总之,阪神大地震提醒人们,地下结构在地震时并不是绝对安全的。以前地下结构地震震害轻数量少并不能说明地下结构在地震时安全。在大力提倡开发利用地下空间的今天,修建地铁已成为解决城市交通和城市污染等“城市综合症”的重要途径。而有些待修建地铁的城市,其地基状况并不很好,如南京,地铁沿线地基土层不均匀,并且还有活动断层通过。对于类似情况,应在设计和施工中予以充分考虑,使其安全系数足够大。我们应汲取阪神地震的沉痛教训,防患于未然,做到即使在修建地铁的大城市发生强烈地震,也能确保地铁结构的安全和畅通。
参考文献
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