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給排水管道抗震設(shè)計范文1
關(guān)鍵詞：市政工程；給排水管道；結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號：TU99文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
市政排水管道是城市基礎(chǔ)設(shè)施非常重要的組成部分。在城市的日常運行和發(fā)展建設(shè)中有著舉足輕重的作用。近些年來，由于降雨造成的突發(fā)事件漸漸引起了人們的關(guān)注，比如2012年7月的北京暴雨，造成的損失非常嚴(yán)重，引起了全國對排水設(shè)施的思考。
1排水體制的選擇
排水體制主要有合流制和分流制兩種。排水體制的選擇，應(yīng)根據(jù)城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦翁攸c、水文條件、水體狀況、氣候特征、原有排水設(shè)施、污水處理程度和處理后出水利用等綜合考慮后確定。同一城鎮(zhèn)的不同地區(qū)可采用不同的排水體制。除降雨量少的干旱地區(qū)外，新建地區(qū)的排水系統(tǒng)應(yīng)采用分流制。現(xiàn)有合流制排水系統(tǒng)，有條件的應(yīng)按照城鎮(zhèn)排水規(guī)劃的要求，實施雨污分流改造；暫時不具備雨污分流條件的，應(yīng)采取截流、調(diào)蓄和處理相結(jié)合的措施。
2現(xiàn)場踏勘
給排水管道距離相對較長，或穿越城鎮(zhèn)密集區(qū)，或敷設(shè)在農(nóng)田，或跨越山丘和河流，還有可能橫跨鐵路、公路及橋涵。一項管道工程同時會遇到上述幾種或所有的地形和地貌，其復(fù)雜的地形和地貌若不現(xiàn)場查看，則很難全面完成設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)會同給排水、概預(yù)算等專業(yè)設(shè)計人員共同進行現(xiàn)場踏勘和選線，了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質(zhì)概況，必要時應(yīng)在施工圖階段對個別疑難地段重新踏勘。
3測量和地勘要求
要準(zhǔn)確地反應(yīng)管道沿線的地形地貌和水文地質(zhì)情況，必須有測量和勘探部門提供的準(zhǔn)確的地形和水文地質(zhì)資料。
3.1勘探點間距和鉆孔深度
勘探點應(yīng)布置在管道的中線上，并不得偏離中線3m，間距應(yīng)根據(jù)地形復(fù)雜程度確定的30～100m，較復(fù)雜和地質(zhì)變化較大的地段應(yīng)適當(dāng)加密，深度應(yīng)達(dá)到管道埋設(shè)深度以下1m以上，遇河流應(yīng)鉆至河床最大沖刷深度以下2～3m。
3.2提供勘探成果要求
劃分沿線地質(zhì)單元；查明管道埋設(shè)深度范圍內(nèi)的地層成因、巖性特征和厚度；調(diào)查巖層產(chǎn)狀和分化破碎程度及對管道有影響的全部活動斷裂帶的性質(zhì)和分布特點；調(diào)查沿線滑坡、崩塌、泥石流、沖溝等不良地質(zhì)現(xiàn)象的范圍、性質(zhì)、發(fā)展趨勢及其對管道的影響；查明沿線井、泉的分布和水位等影響；查明擬穿、跨河流的岸坡穩(wěn)定性，河床及兩岸的地層巖性和洪水淹沒范圍。
4結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容
4.1結(jié)構(gòu)形式
管道的結(jié)構(gòu)形式主要由給排水專業(yè)確定，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)根據(jù)管道的用途(給水還是排水，污水還是雨水)、工作環(huán)境(承壓還是非承壓)、口徑、流量、埋置深度、水文地質(zhì)情況、敷設(shè)方式和經(jīng)濟指標(biāo)等從專業(yè)角度提出參考意見。一般情況下，承壓管道常采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC管、PE管、現(xiàn)澆鋼筋混凝士箱涵。非承壓管常采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵等。當(dāng)污水管道口徑較大時應(yīng)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱涵，特殊情況、特殊地段(過河渠、公路、鐵路等)、局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。大型給排水管道工程也有采用盾構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的。
4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)管道規(guī)格、埋置深度、地面荷載、地下水位、工作和試驗壓力對管道的剛度和強度進行計算及復(fù)核，提供管道壁厚、管道等級、或結(jié)構(gòu)配筋圖。對于一些必須采取加固方法才能滿足剛度和強度要求的管道，應(yīng)根據(jù)計算采用具體的加強加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或鋼筋混凝土包管等，當(dāng)鋼管計算出的壁厚不經(jīng)濟時，應(yīng)采用加肋的方法處理。加固的具體方式和方法應(yīng)根據(jù)實際情況和經(jīng)濟指標(biāo)來確定。
4.3敷設(shè)方式
敷設(shè)方式的選擇應(yīng)根據(jù)埋置深度、地面地下障礙物等因素確定，一般有溝埋式、上埋式、頂管及架空，較為常用敷設(shè)方式采用溝埋式，當(dāng)溝埋式有一定的難度時，可選擇頂管和架空等敷設(shè)方式。不同的敷設(shè)方式，其結(jié)構(gòu)設(shè)計亦不同。
4.4抗浮穩(wěn)定
有些管道敷設(shè)的地段地下水位較高或者施工期間多雨，因而管道的抗浮穩(wěn)定應(yīng)引起結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的重視。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)計算采取相應(yīng)的抗浮措施，避免浮管現(xiàn)象的出現(xiàn)。
4.5抗震設(shè)計
4.5.1場地和管材的選擇
確定管線走向時應(yīng)盡量避開對抗震不利的場地、地基，如不可避免而必須通過地震斷裂帶或可液化土地基時，應(yīng)根據(jù)工程的重要性、使用條件綜合考慮。給水管道應(yīng)選擇抗拉、抗折強度高且具有較好延性的鋼管，并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并有相應(yīng)的構(gòu)造措施，盡量避免嚴(yán)重破壞。
4.5.2構(gòu)造措施
承插管設(shè)置柔性連接；磚石砌體的矩形、拱形無壓管道，除砌體材料應(yīng)滿足磚石結(jié)構(gòu)抗震要求外，一般可加強整體剛度(頂?shù)装宀捎谜w式)、減少在地震影響下產(chǎn)生的變形，提高管道的抗震性能；圓形排水管應(yīng)設(shè)置不小于l20度的混凝土管基，管道接口采用鋼絲網(wǎng)水泥帶，液化地段采用柔性接口的鋼筋混凝土管；管道穿越構(gòu)筑物時應(yīng)在管道與套管的縫隙內(nèi)填充柔性填料，若管道必須與墻體嵌固時，應(yīng)在墻外就近設(shè)置柔性連接；管道附屬構(gòu)筑物應(yīng)采用符合抗震要求的材料和整體剛度好的結(jié)構(gòu)型式。
(1)地基處理。出圖時應(yīng)包含地基處理的平、縱斷面圖。掃描矢量化需要處理的地段的地勘資料縱斷面，選擇參考點并根據(jù)給排水專業(yè)的平、縱斷面將管道基底輪廓線放在地質(zhì)縱斷面上，劃分地質(zhì)單元并注明樁號和基底高程，標(biāo)明溝槽范圍內(nèi)和基底以下土層構(gòu)造以及地下水位。根據(jù)縱斷面地質(zhì)單元的劃分(樁號劃分)，確定需處理的范圍，針對不同的地質(zhì)情況和厚度分別采取相應(yīng)的處理方法。具體的處理方法有：換填、拋石擠淤、砂石擠密、水泥攪拌樁、灰砂樁、木麻黃樁等方法。具體設(shè)計按地基處理規(guī)范規(guī)程執(zhí)行。
(2)管道支墩及鎮(zhèn)墩。對承插接口的壓力管道，應(yīng)設(shè)置水平和垂直支墩。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)管道轉(zhuǎn)角、土的參數(shù)、工作壓力和試驗壓力計算所需支墩的大小。埋地鋼管可不設(shè)管道支墩。
5給排水管道設(shè)計中的其他問題
5.1在用戶管線出口建立格柵中纖維、塑料等沉積物、懸浮物和漂浮物的大量存在，給管道的清掏和疏通維護作業(yè)帶來了很大困難。特別是抽升泵站的格柵間，每天都會攔截到大量的漂浮物。有的漂浮物通過格柵進入泵房后，常導(dǎo)致水泵葉輪堵塞、磨損損壞現(xiàn)象的發(fā)生。盡管格柵柵條的間距一再減小，但仍有大量的漂浮物進入泵站造成堵塞。為了解決上述問題，建議在庭院或住宅小區(qū)的管道出口處設(shè)置簡易人工攔污格柵，定期進行清理、清掏，從源頭上控制漂浮物進入市政管網(wǎng)，以減輕市政管網(wǎng)維護管理的工作量。
5.2在檢查井井底設(shè)置沉淀池中的沉積物在管道內(nèi)水流量小、流速慢時會發(fā)生沉淀，造成管道淤積堵塞、通水不暢，而管道的疏通工作又費時費力。因此，針對傳統(tǒng)的檢查井做法，建議將其井底改為沉淀式的，井底下沉3O～50cm。這樣中的沉積物多數(shù)會沉積在檢查井中，不至于流人下游管段，只要定期清掏檢查井內(nèi)的沉積物即可，減少了管道維護作業(yè)的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。
5.3在檢查井內(nèi)設(shè)置閘槽干管中的流量和流速均較大，有的檢查井內(nèi)的水位較高，管道維護作業(yè)或戶線管接頭時，需將管道內(nèi)的水位降低或斷流。為了方便維護作業(yè)，建議在干管的管道交匯處檢查井、轉(zhuǎn)彎處檢查井或直線段的每隔一定距離的檢查井內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置閘槽，通過閘槽的開閉控制水流，便于維護作業(yè)。同時為方便戶線支管接頭時的施工，建議能研制一種較輕便、實用的管道阻水設(shè)備。
6結(jié)束語
總之，市政排水管道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定進行。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)掌握專業(yè)技能，了解行業(yè)動向，研究存在的問題，積極創(chuàng)新，盡可能地把設(shè)計做到經(jīng)濟、合理、適用、安全。
參考文獻(xiàn)：
給排水管道抗震設(shè)計范文2
【關(guān)鍵詞】卡箍式鑄鐵；排水管；建筑施工；技術(shù)特點
卡箍式鑄鐵排水管從上個世紀(jì)六十年代開始在國外建筑行業(yè)使用，在半個世紀(jì)的應(yīng)用與推廣中，已經(jīng)得到國內(nèi)外建筑施工單位認(rèn)可。從實際應(yīng)用成果來看，卡箍式鑄鐵排水管擁有良好的發(fā)展空間，隨著各種排水管和安裝技術(shù)誕生，必須根據(jù)實際情況，選用最佳技術(shù)進行安裝施工。
1 卡箍式鑄鐵排水管組成與優(yōu)點
1.1 卡箍式鑄鐵排水管組成
在建筑排水管施工中，卡箍式鑄鐵排水管主要包括：無承口管道配件、離心鑄鐵管、橡膠密封圈和卡箍組成。
1.1.1 無承口的離心鑄鐵管
它由水平旋轉(zhuǎn)式鑄造工藝構(gòu)成，管壁厚度比較均勻、材質(zhì)密實、外觀精美，和傳統(tǒng)承插式鑄管相比，管道較輕，并且沒有滲漏現(xiàn)象。管道外壁，一般使用瀝青漆進行保護，對于高檔建筑物則使用環(huán)氧樹脂的形式進行保護；對于耐酸堿較高的項目，則使用搪瓷內(nèi)襯進行保護。
1.1.2 無承口管道元件
它使用無箱射壓造型組成，管壁比較均勻、外觀精美、管徑尺寸一致，并且能和離心承口鑄鐵管進行配套。防腐保護和傳統(tǒng)管道保護基本上一樣，只是管道內(nèi)壁較厚。
1.1.3 卡箍
在建筑施工中，卡箍有多重結(jié)構(gòu)形式，通常使用螺栓進行收緊。并且每個不銹鋼都配有不銹鋼擰緊設(shè)施，卡箍則由不銹鋼緊箍片和橡膠密封圈、收緊螺栓構(gòu)成。卡箍又可以分成加強型和通用型兩種形式，加強型一般適用于半徑為200到300毫米的管道，并且管道瞬間水壓始終在4到10Pa的管道。
1.1.4 橡膠密封圈
在建筑施工中，密封圈主要由聚氯丁橡膠組成，這種橡膠不僅耐油脂、耐磨、耐日曬、耐熱、耐臭氧、耐冷，并且還能抗老。我國很多生產(chǎn)廠家的橡膠圈使用聚氯丁橡膠，也有部分廠家根據(jù)GB9876—88標(biāo)準(zhǔn)或者使用其他品種進行生產(chǎn)。
1.2 卡箍式鑄鐵排水管優(yōu)點
1.2.1 和傳統(tǒng)承插式鑄鐵管相比
卡箍式鑄鐵管都使用鑄造的形式生成，重量比較輕、管壁厚度均勻。傳統(tǒng)承插式鑄鐵排水管使用的是砂模鑄造或者連續(xù)鑄造的形式生成，重量很重，管壁也很不均勻。同時，它也具有良好的抗震性能，在國家建筑給排水設(shè)計規(guī)范中，對現(xiàn)代高層建筑以及超高層建筑的排水管材料，提出了對于抗震設(shè)計的要求。而傳統(tǒng)承插式排水管使用的多是鋼性連接，一旦建筑物層間位移達(dá)到10毫米時，就會有漏水現(xiàn)象發(fā)生。在高層或者超高層建筑物中，由于風(fēng)壓或者地震引起的層間位移，甚至可以達(dá)到20到40毫米之間。通常卡箍式鑄鐵排水管為柔性接口，管道之間的軸向偏心角5度時，就能滿足抗震要求。
另外，它還具有管道更換、安裝方便的特征。由于卡箍式排水管重量相對較輕，使用的是活接頭的卡箍接頭，所以管和配件、管和管之間不會有錯重疊現(xiàn)象發(fā)生。不管是從管道更換，還是從管道拆卸、安裝來看，都要比傳統(tǒng)承插式管道方便，人力消費更少。在連接中，它使用的是柔性橡膠進行連接，從而極大程度的避免了衛(wèi)生器具引發(fā)的噪音通過管道傳輸，對生活造成影響。
1.2.2 UPVC與卡箍式排水管道的比較
噪音相對較低，卡箍式排水管具有很大的排水管質(zhì)量，比銅管、UPVC銅管、鍍鋅管等質(zhì)量較輕的管道更難出現(xiàn)振動。因此，直接通過管壁進行噪音傳輸，具有很好的隔音作用。對于氯丁接頭，能讓振動傳遞減弱。另外，它還具有良好的防水性能。雖然UPVC屬于難以自然熄滅的管材，但是在明火作用下，一旦超過燃燒溫度，就會由于變形、彎曲被破壞對正常使用造成影響。火勢甚至還會沿著排水管道、衛(wèi)生器具、清掃口接管蔓延。
從理論來看，UPVC管的壽命可以達(dá)到30到40年之間，實際則是很難達(dá)到的。當(dāng)前，很多廠家為了得到更多的市場，惡意降低成本耗費，使用增加劑含量或者再生塑料的形式，對UPVC排水管使用周期造成了很大的影響。雖然氯丁橡膠圈比鑄鐵管使用周期比鑄鐵管使用周期長，但是橡膠圈比管道系統(tǒng)更加經(jīng)濟。另外，UPVC的膨脹系數(shù)可以達(dá)到鑄鐵管的6到8倍。因此，在UPVC管道安裝時，必須安裝對應(yīng)的伸縮節(jié)。而伸縮節(jié)一般安裝在立管上，如果安裝在橫管，就會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。
2 卡箍式鑄鐵排水管安裝實例
在某大廈修建中，地上14層，地下2層，高度達(dá)到52米，建筑面積為27800平方米，地上部分為辦公商務(wù)或者圖書館，停車場設(shè)置在地下室。該工程的雨水和生活污水管道都使用卡箍式排水管。
在該排水管施工中，由于卡箍式管道接口屬于柔性連接，所以吊架設(shè)置，必須避免管道下凹。卡箍式性能較低，接口是否固定對整個管道耐壓性具有很大影響，為了防止導(dǎo)管水平位移，必須在三通、彎頭、四通配件處支墩或者固定支架，從根本上防止管道拔脫。同時，立管也必須使用專門的短管，正確分配管道重量，避免接口滑脫對其造成不良影響。
由于國內(nèi)管道生產(chǎn)和卡箍一般都不是同一廠家，所以在施工中必須選用同一的產(chǎn)品，從源頭上防止配件尺寸和管道不匹配出現(xiàn)不漏水的現(xiàn)象。在管道安裝前，就已經(jīng)熟悉施工圖樣，并且根據(jù)實際條件，對于有出入的地方，在和設(shè)計人員協(xié)商過后，再由設(shè)計人員對圖紙變更。同時，橡膠圈、管材、不銹鋼、管件質(zhì)量必須滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，在擁有合格證的前提下，保障備料數(shù)量。
對于管道安裝順序，一般選用逆水流向，從下游向上方安裝，也就是排出管、立管、支管與衛(wèi)生器具的過程。在管件安裝前，就必須對管件、管材清洗，并且管道內(nèi)部不能有砂石、泥沙和相關(guān)雜物出現(xiàn)。
對于切割性管材，一般使用切割金屬工具進行，例如：鋸、砂輪機等，必須清理好切割口毛刺，讓外圓稍微倒角；再將橡膠園一頭套在接口管管口上方，并且滿足深度標(biāo)準(zhǔn)。在橡膠圈向另一頭翻轉(zhuǎn)的過程中，將連接的直管和管件放進橡膠圈內(nèi)部，橡膠圈口面向正常狀態(tài)。當(dāng)再次校正管道垂度、坡度、方位時，用吊架固定管道，將不銹鋼卡箍套在外部，再使用套管擰緊螺栓，讓接口順利完成。但是要注意的是必須隨即將吊架擰緊，再將管道固定。
在管道支架設(shè)置中，立管間距一般為3米，支架在直管上，并且支架靠近管道接口。管道之間都有支架，在三通和立管底部都有吊架，而長度小于等于3米的橫管用吊架固定，管道接口和支吊點相近，并且和接口中點的距離始終在450毫米以上。對于管道點間距必須在9米以上，固定吊架必須設(shè)置滑動支架，橫管終端和起始端必須設(shè)置支吊架，和下水處連接的順?biāo)畯濐^，必須設(shè)置固定支架。
3 結(jié)束語
卡箍式鑄鐵排水管在建筑施工中具有美觀、輕便等特點，和UPVC管相比，還具有噪聲低、抗震性能好、耐火性好等優(yōu)點，它是良好的排水管材料。因此，在實際工作中，必須根據(jù)卡箍式排水管技術(shù)特點，從施工細(xì)節(jié)保障工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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給排水管道抗震設(shè)計范文3
關(guān)鍵詞 地震 地鐵 破壞
1 前言
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的激增，地面交通愈來愈不堪重負(fù)。為了減少地面交通量，人們開始尋找新的交通模式，地鐵應(yīng)運而生。自北京建成地鐵以來，目前我國天津、上海、廣州已相繼建成地鐵1號線，南京、青島、大連、深圳等城市正積極開展修建地鐵的籌備工作。據(jù)不完全統(tǒng)計，在全國21個百萬人口以上的城市中將籌建33條總長為649km的地鐵和輕軌。幾條海底隧道和過江隧道也正在積極論證中。
我國地處于環(huán)太平洋地震帶上，地震活動性非常頻繁，是世界上最大的一個大陸淺源強震活動區(qū)。根據(jù)現(xiàn)行地震烈度區(qū)劃圖，我國大部分地區(qū)為地震設(shè)防區(qū)，在全國300多個城市中，有一半位于地震基本烈度為7度乃至7度以上的地震區(qū)，23個百萬以上人口的特大城市中，有70%屬7度和7度以上的地區(qū)，像北京、天津、西安等大城市都位于8度的高烈度地震區(qū)，南京也位于7度區(qū)內(nèi)。
地震對地面結(jié)構(gòu)所造成的破壞是人所共知的，地面結(jié)構(gòu)的抗震研究也達(dá)到實用階段，各國已制訂了各種地面結(jié)構(gòu)物的抗震設(shè)計規(guī)范;對地下結(jié)構(gòu)的地震破壞卻知之不多，地下結(jié)構(gòu)的抗震研究才剛剛開始，現(xiàn)在還沒有地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的規(guī)范。國內(nèi)除了對地下管線的抗震作過一些分析外，對于像地鐵車站及區(qū)間隧道等這樣的大型地下結(jié)構(gòu)很少涉及。這是因為:和地面結(jié)構(gòu)相比，面波隨著埋深的增加急劇衰減，對地下結(jié)構(gòu)的影響較小;地下結(jié)構(gòu)周圍的巖土介質(zhì)把從震源傳來的地震波能量中的高頻成分吸收，使地下結(jié)構(gòu)受到的地震荷載大大減小;同時地下結(jié)構(gòu)的數(shù)量不多，并且大部分是小型地下結(jié)構(gòu)如地下管線等，因而地下結(jié)構(gòu)震害數(shù)量較少，程度較輕，地下結(jié)構(gòu)嚴(yán)重震害事例更是寥寥無幾。工程界只片面強調(diào)地下結(jié)構(gòu)受四周地層制約、抗震性能較好的一面，人們簡單認(rèn)為地下結(jié)構(gòu)在地震時是安全穩(wěn)固的，致使地下結(jié)構(gòu)抗震研究嚴(yán)重滯后于地面結(jié)構(gòu)抗震研究。隨著地下空間開發(fā)和地下結(jié)構(gòu)建設(shè)規(guī)模的不斷加大，地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及其安全性評價的重要性、迫切性愈來愈明顯。
2 地下結(jié)構(gòu)在地震中的動態(tài)反應(yīng)特性
地下結(jié)構(gòu)在地震作用下，由于周圍巖土介質(zhì)的存在，會發(fā)生不同于地面結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。地震以地震波的形式傳播能量，當(dāng)?shù)卣鸩◤幕鶐r傳入場地時，土壤介質(zhì)在地震波的作用下，會產(chǎn)生運動(通常是放大作用)，同時將運動傳遞給地下結(jié)構(gòu)。對于小斷面地下結(jié)構(gòu)，在動力荷載作用下，土結(jié)構(gòu)相互作用可以忽略，此時地下結(jié)構(gòu)隨自由場土介質(zhì)一起運動，因而動應(yīng)力較小。而當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)存在明顯的慣性或者土-結(jié)構(gòu)間的剛度失配時，地下結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生過度變形導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)的破壞。此時，地下結(jié)構(gòu)與周圍巖土介質(zhì)之間會發(fā)生運動相互作用和慣性相互作用。考慮動力相互作用對結(jié)構(gòu)體系的影響主要有:(1)作用在土結(jié)構(gòu)體系的地震輸入運動會發(fā)生變化;(2)由于土的存在，體系變得更加柔性，使結(jié)構(gòu)感覺到的輸入相當(dāng)小;(3)從結(jié)構(gòu)物向外傳播的波能輻射會增加最終動力體系的阻尼，對于近似彈性半空間的土壤場地，這種阻尼的增加很明顯，導(dǎo)致動力反應(yīng)急劇降低。
根據(jù)大量的地震觀測，發(fā)現(xiàn)地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)反應(yīng)特性的差異主要表現(xiàn)為:(1)地下結(jié)構(gòu)的振動變形受周圍地基土壤的約束作用顯著，結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)一般不明顯表現(xiàn)出自振特性，特別是低階模態(tài)的影響;(2)線形地下結(jié)構(gòu)的振動形態(tài)受地震波入射方向的影響較大，入射方向發(fā)生不大的變化，地下結(jié)構(gòu)各點的變形和應(yīng)力可以發(fā)生很大的變化;(3)地下結(jié)構(gòu)在振動中各點的相位差別十分明顯;(4)地下結(jié)構(gòu)在振動中的主要應(yīng)變一般與地震加速度大小的聯(lián)系不很明顯，對地下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)起主要作用的因素是地基的運動變形，而不是地基加速度。
地下結(jié)構(gòu)的破壞有以下主要特征:(1)地下結(jié)構(gòu)的震害多發(fā)生在地層條件有較大變化的區(qū)域，如地層由硬質(zhì)到軟質(zhì)的過渡地帶，或由挖土到填土的過渡地帶。在這些區(qū)域內(nèi)，由于區(qū)域、地質(zhì)條件的變化或地形的變化，地層振動及位移響應(yīng)也有較大不同，因而在其中產(chǎn)生大的應(yīng)變，使地下結(jié)構(gòu)遭受破壞。相反，若某一地區(qū)地層較為均勻，即使地震中的烈度較大，其中的地下結(jié)構(gòu)也往往會較為安全。這一點不同于地面結(jié)構(gòu)。(2)在結(jié)構(gòu)斷面形狀和剛度發(fā)生明顯變化的部位也容易發(fā)生破壞。墨西哥地震中發(fā)生的盾構(gòu)法隧道與豎井連接部的環(huán)間螺栓被剪斷即是由于結(jié)構(gòu)斷面的急劇變化而使不同斷面處產(chǎn)生了不同的響應(yīng)的結(jié)果。因此，地下結(jié)構(gòu)與豎井、樓房等的結(jié)合部，地下結(jié)構(gòu)斷面發(fā)生突變處，地下與地面結(jié)構(gòu)的交界處如隧洞的進出口部位，隧洞的轉(zhuǎn)彎部位及兩洞相交部位，均為抗震的薄弱環(huán)節(jié)。(3)在地層發(fā)生液化處，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)穿越斷層地域或結(jié)構(gòu)與斷層、軟弱帶相交的部位等時，也都易對地下結(jié)構(gòu)造成破壞。
3 阪神地震中地鐵結(jié)構(gòu)的破壞情況
阪神地震對地鐵結(jié)構(gòu)造成的破壞為世界地震史上大型地下結(jié)構(gòu)在地震中遭受嚴(yán)重破壞的首例。在神戶市內(nèi)2條地鐵線路的18座車站中，神戶高速鐵道的大開站、高速鐵道長田站及它們之間的隧道部分，神戶市營鐵道的三宮站、上澤站、新長田站、上澤站西側(cè)的隧道部分及新長田站東側(cè)的隧道部分均發(fā)生嚴(yán)重的破壞。在所受到的破壞中，有以下共同的部分:(1)它們都位于烈度為7的地區(qū)(JSCE烈度區(qū)劃中的7度相當(dāng)于我國的10度);(2)它們在建造時均采用了明挖法;(3)斷面結(jié)構(gòu)形式為帶有中柱的箱涵形框架結(jié)構(gòu);(4)它們的原設(shè)計中均未考慮地震因素。
歸納起來，神戶地鐵結(jié)構(gòu)的破壞有以下主要特點:
(1)不對稱結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞比對稱結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。
(2)上層破壞比下層破壞嚴(yán)重。
(3)車站的破壞主要發(fā)生在中柱上，出現(xiàn)了大量裂縫，有斜向裂縫，也有豎向裂縫，裂縫的位置有偏于上下端的，也有位于中間的;柱表層混凝土發(fā)生不同程度的脫落，鋼筋暴露，有的發(fā)生嚴(yán)重屈曲，有單向屈曲，也有對稱屈曲的;大開站有一大半中柱因斷裂而倒塌。有橫墻處，中柱破壞較輕。
(4)地下結(jié)構(gòu)上部土層厚度越厚，破壞越輕。
(5)站房上層中柱的中間部位幾乎壓碎，而線路段中柱僅在中間位置出現(xiàn)豎向裂縫。
(6)縱墻和橫墻均出現(xiàn)大量的斜向裂紋，特別是在角點部位。頂板、側(cè)墻也受到不同程度的損害，且其破壞程度與中柱密切相關(guān);當(dāng)中柱破壞較為嚴(yán)重時，頂板和側(cè)墻就會出現(xiàn)很多裂縫，以至坍塌、斷裂等。
(7)區(qū)間隧道的破壞形式上主要是裂縫;其中多為側(cè)墻中部的軸向彎曲裂縫。在接頭處也有損害:混凝土脫落，鋼筋外露以及豎向的裂縫。在破壞較嚴(yán)重處，中柱的上下端也有損壞。
4 神戶市地鐵破壞研究的初步結(jié)論
神戶地震發(fā)生后，地震工作者對地震破壞展開系統(tǒng)的研究。其中對地下結(jié)構(gòu)破壞的研究出現(xiàn)前所未有的熱潮。研究采用模型實驗、理論分析和數(shù)值模擬等多種途徑相結(jié)合，其研究結(jié)論可歸納為以下幾點:(1)地震時相鄰地層間的相對位移是影響地下結(jié)構(gòu)破壞的主要指標(biāo)。研究結(jié)果顯示相對位移較大處，地下結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，相對位移較小處，破壞較輕，這與實際震害相符。(2)在水平地震動作用下，地下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平時使用狀態(tài)下所沒有的較大的水平剪力和彎矩，使中柱中的剪力超過其抗剪強度產(chǎn)生剪切破壞，中柱的破壞是整個地鐵結(jié)構(gòu)破壞的根本原因。(3)豎向震動使中柱軸力大幅增加，水平震動和豎向震動的共同作用加劇抗震的薄弱環(huán)節(jié)———中柱的破壞。地震中豎向震動在地下結(jié)構(gòu)中所起的作用不能忽視，特別是應(yīng)考慮豎向震動與水平震動產(chǎn)生的內(nèi)力的共同作用，不應(yīng)僅將結(jié)構(gòu)中軸力彎矩等內(nèi)力分別與各自強度進行校核。(4)由于地層條件及截面尺寸的變化，在相鄰地層、相鄰構(gòu)件間產(chǎn)生的豎向相對位移對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響也不能忽視。這與美國60年代修建舊金山海灣地區(qū)快速地鐵運輸系統(tǒng)時，所得到的地鐵震害是由于土體的地震變形作用于地下結(jié)構(gòu)，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力和位移，最終導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)破壞的設(shè)計經(jīng)驗是一致的。
5 地鐵建設(shè)中考慮地震的必要性和避免地震破壞的措施
由于以前的地震中地下結(jié)構(gòu)震害事例較少、程度較輕，人們逐漸形成了這樣一個觀點:即地下結(jié)構(gòu)具有較強的抗震性能，地震中不易遭受破壞。但通過對這個問題仔細(xì)分析即可發(fā)現(xiàn)，城市地下空間的大規(guī)模開發(fā)以及地下結(jié)構(gòu)的大量建設(shè)是近年才出現(xiàn)的。在日本關(guān)東地震和我國唐山地震時代，東京和唐山市內(nèi)的主要地下結(jié)構(gòu)僅為一些給排水管道，數(shù)量不多，分布也不廣泛。近年來，隨著城市地下空間的開發(fā)利用，地鐵系統(tǒng)、盾構(gòu)法隧道、地下商業(yè)街、地下停車場及共同溝等大量興建。而這些地下結(jié)構(gòu)基本上還未曾經(jīng)歷過大的地震，它們真正的抗震性能也未得到檢驗。因此并不能簡單地認(rèn)為地下結(jié)構(gòu)抗震性能好、地震中不易破壞。這一點已被1995年阪神大地震所證實。這次地震不僅使城市生命線工程(地下給排水管道、天然氣管道等)遭到嚴(yán)重破壞，地鐵車站及區(qū)間隧道等大型地下結(jié)構(gòu)也受到破壞，其中產(chǎn)生了地鐵車站完全倒塌而不能使用的先例。地鐵的破壞，造成了極其嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，給神戶市的震后恢復(fù)重建工作帶來嚴(yán)重影響，其本身的維修也非常復(fù)雜。阪神地震使工程界認(rèn)識到必須重新具體評價地下結(jié)構(gòu)抗震安全性，加強研究地下結(jié)構(gòu)的抗震性能，對地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計提出相應(yīng)的建議和抗震措施，這在大力提倡城市地下空間開發(fā)利用的21世紀(jì)，具有重要的理論意義和工程實用價值。
由于地鐵是投資非常龐大的基礎(chǔ)工程，是城市生命線工程的重要組成部分，地鐵的破壞和功能喪失，不僅會使經(jīng)濟上蒙受嚴(yán)重?fù)p失，同時會產(chǎn)生嚴(yán)重的社會和政治影響。要把地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計成能抵抗周圍地層介質(zhì)的地震運動和變形是不可能的，必須使地下結(jié)構(gòu)具有吸收強變形的延性，能承受周圍地層介質(zhì)的變形，并且不散失承受靜載的能力，而不應(yīng)是使地下結(jié)構(gòu)抵御慣性力，從而使人們改變以往單純依靠增強結(jié)構(gòu)強度來提高抗震性能的傳統(tǒng)觀點。
根據(jù)各國地下結(jié)構(gòu)的震害分析，提高地下結(jié)構(gòu)抗震能力可從以下方面采取措施:(1)將地下結(jié)構(gòu)建于均勻、穩(wěn)定地基中，遠(yuǎn)離斷層，避免過分靠近山坡坡面，避免山坡不穩(wěn)定地段，盡量避免飽和砂土地基而減少地震液化;(2)在相同條件下，盡量選取埋深較大的線路，遠(yuǎn)離風(fēng)化巖層區(qū);(3)區(qū)間隧道轉(zhuǎn)角處的交角不宜太小，應(yīng)加強出入口處的抗震性能;(4)在施工條件允許的情況下，盡量采用暗挖法施工，即使用明挖法，也要注意回填土的性質(zhì)與地基土類型相似;(5)在結(jié)構(gòu)中柱和梁或頂板的節(jié)點處，應(yīng)盡量采用彈性節(jié)點，而不應(yīng)采用剛性節(jié)點，這樣可以減小中柱承受的外力。前蘇聯(lián)在修建塔什干地鐵時，采用了中柱頂端與橫梁活動連接的方式便是實例。
總之，阪神大地震提醒人們，地下結(jié)構(gòu)在地震時并不是絕對安全的。以前地下結(jié)構(gòu)地震震害輕數(shù)量少并不能說明地下結(jié)構(gòu)在地震時安全。在大力提倡開發(fā)利用地下空間的今天，修建地鐵已成為解決城市交通和城市污染等“城市綜合癥”的重要途徑。而有些待修建地鐵的城市，其地基狀況并不很好，如南京，地鐵沿線地基土層不均勻，并且還有活動斷層通過。對于類似情況，應(yīng)在設(shè)計和施工中予以充分考慮，使其安全系數(shù)足夠大。我們應(yīng)汲取阪神地震的沉痛教訓(xùn)，防患于未然，做到即使在修建地鐵的大城市發(fā)生強烈地震，也能確保地鐵結(jié)構(gòu)的安全和暢通。
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給排水管道抗震設(shè)計范文4
【關(guān)鍵詞】經(jīng)濟；抗震設(shè)防；鋼筋混凝土；延性；
前言
整體結(jié)構(gòu)的延性是由結(jié)構(gòu)的延性、構(gòu)件的延性、截面的延性、材料的延性組成的，要做成延性結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)能有良好的延性，設(shè)計是前提，施工是關(guān)鍵，材料是基礎(chǔ)，使用是保障。就其確保結(jié)構(gòu)延性的重要性來說，據(jù)初步統(tǒng)計分析，設(shè)計占60%，施工占25%，材料占10%，使用占5%。
1 關(guān)鍵環(huán)節(jié)―――施工
要把好的設(shè)計落實到具體的工程實體中去，做出合格的工程，就只能靠施工。施工單位要與設(shè)計單位密切配合，在施工過程中使設(shè)計更臻完善。施工質(zhì)量的優(yōu)劣，最終混凝土強度等級的高低，材料代用的差別，養(yǎng)護能否及時等都會影響到工程質(zhì)量。
在靜力作用下，任何結(jié)構(gòu)部位的超強設(shè)計施工都不會影響到結(jié)構(gòu)的安全，但在地震作用下，某一部分的超強就可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，就會影響到結(jié)構(gòu)的安全和延性。所以在施工中要嚴(yán)格按照圖紙施工，嚴(yán)格遵照規(guī)范規(guī)程的要求。在采用鋼筋“等承載力”原則代換時，應(yīng)意由于鋼筋強度和直徑的改變會影響正常使用階段的撓度和裂縫寬度，同時還應(yīng)滿足最小配筋率和鋼筋間距等方面的構(gòu)造要求。
2 基礎(chǔ)環(huán)節(jié)―――材料
材料的延性是工程延性的基礎(chǔ)，材料的延性影響著并且應(yīng)當(dāng)高于結(jié)構(gòu)的、構(gòu)件的、截面的延性。工程上對結(jié)構(gòu)材料的性能有嚴(yán)格的要求。混凝土的強度等級，框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節(jié)點核心區(qū)，不應(yīng)低于C30；構(gòu)造柱、芯柱、圈梁及其他各類構(gòu)件不低于C20；9 度時不宜超過C60；8 度時不宜超過C70。抗震等級為一、二級的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時，鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應(yīng)小于1.25；鋼筋的屈服強度實測值與強度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3；鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應(yīng)小于9%。普通鋼筋宜優(yōu)先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋。普通鋼筋的強度等級，縱向受力鋼筋宜選用HRB400 級、HRB335 級熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400、HPB335 級熱軋鋼筋。推廣鋼纖維混凝土，用于關(guān)鍵部位，可以較大幅度地提高混凝土的受剪、受壓承載力，從而改善結(jié)構(gòu)的延性。可以發(fā)展輕質(zhì)高強的結(jié)構(gòu)材料和非結(jié)構(gòu)用材料，如高強混凝土、高強鋼筋、輕質(zhì)隔墻等。但應(yīng)注意，采用高強混凝土?xí)r，應(yīng)適當(dāng)降低剪壓比。試驗已表明，與強度等級C40 的混凝土相比，強度等級為C70 的混凝土要獲得同樣的延性，其剪壓比控制值應(yīng)降低20%。
3 保障環(huán)節(jié)―――使用
一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年。設(shè)計使用年限是指設(shè)計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需要進行大修即可達(dá)到其預(yù)定目的的使用年限，即房屋建筑在正常設(shè)計、正常施工、正常使用、一般維護下所應(yīng)達(dá)到的年限。同一建筑中不同專業(yè)的設(shè)計使用年限不盡相同，如結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)、給排水管道、電氣管線、外保溫、室內(nèi)外裝修等均有不同的設(shè)計使用年限。當(dāng)房屋建筑達(dá)到設(shè)計使用年限后，經(jīng)過鑒定和維修，并重新確定設(shè)計使用年限后，仍可繼續(xù)使用。
正常使用的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計使用年限內(nèi)應(yīng)能承受可能出現(xiàn)的各種作用（荷載、變形等）；應(yīng)具有良好的工作性能，其變形、裂縫及振動等不超過給定的限值；應(yīng)在設(shè)計規(guī)定的偶然事件（如地震、火災(zāi)等）發(fā)生時及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出良好的延性，僅產(chǎn)生局部的損壞而不致連續(xù)倒塌；應(yīng)具有足夠的耐久性能，以保證結(jié)構(gòu)能正常使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限。正常使用應(yīng)按設(shè)計文件要求：結(jié)構(gòu)構(gòu)件不得超載使用，結(jié)構(gòu)構(gòu)件不得長期帶傷帶病工作，不得拆改房屋的承重結(jié)構(gòu)。對砌體填充墻的拆改增減應(yīng)經(jīng)原設(shè)計單位書面同意并備案后方可實施（現(xiàn)實生活中存在對已有房屋建筑拆改承重結(jié)構(gòu)的情況，任意拆改增減砌體填充墻的現(xiàn)象更為普遍），因為砌體填充墻對結(jié)構(gòu)的抗震性能有較大的影響，對結(jié)構(gòu)的剛度和延性有較大的影響（與主體結(jié)構(gòu)柔性連接影響小些，剛性連接影響大些）。有實測結(jié)果表明，有實心磚填充墻的框架結(jié)構(gòu)，由于實心磚填充墻的剛度大于框架柱的剛度，其影響十分顯著，實測周期約為計算周期的0.5―0.6 倍（對框架、框架剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)的影響不一樣）。抗側(cè)剛度的改變，自振周期的改變，作用于結(jié)構(gòu)上的水平地震力就會改變。因此要求砌體填充墻的布置，在建筑平面上力求均勻?qū)ΨQ，以免造成結(jié)構(gòu)的偏心；在建筑豎向上應(yīng)連續(xù)貫通，以免造成新的薄弱層和短柱、低矮墻、中高墻。總之，既要注意主體結(jié)構(gòu)的不規(guī)則、不連續(xù)會引起的剛度突變，也要注意并避免非結(jié)構(gòu)墻體（砌體填充墻）的不規(guī)則、不連續(xù)引起的剛度的突變，產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。正常的設(shè)計，正常的施工，合格的材料完成的結(jié)構(gòu)要想使用到設(shè)計使用年限，且在使用年限內(nèi)能滿足各種規(guī)定的功能要求，使結(jié)構(gòu)具有良好的延性，正常條件下的使用和及時的檢測維護是保障。
4 其他注意事項
實現(xiàn)多層及高層鋼筋混凝土房屋的延性是一項十分重要的工作。我們要處理好結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、延性這三者的關(guān)系，使其能得到較為合理的匹配，既有必要的承載力、適宜的剛度，更有良好的延性。承載力是強度的體現(xiàn)，延性是變形能力的體現(xiàn)。一個結(jié)構(gòu)，如梁承載力較低，延性較高，雖然破壞較早，但變形能力較好，可能不至于倒塌。相反，如果承載力較高，延性較差，盡管破壞較晚，但因變形能力差，可能會倒塌。剛度是指單位變形（位移、轉(zhuǎn)角）所需要的力。結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的剛度和承載力是相關(guān)的，一般來說，剛度大承載力也大，剛度小承載力也小。但是也要注意到，在地震作用下，地震力的大小不但與建筑物的質(zhì)量有關(guān)，也與建筑物的抗側(cè)剛度密切相關(guān)，抗側(cè)剛度大，地震力大，抗側(cè)剛度小，地震力小。結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、延性要均勻連續(xù)漸變，相互匹配。在抗震結(jié)構(gòu)中，如果把地震動的三要素（地震動的最大振幅、頻譜、持續(xù)時間）看做外因，把不同結(jié)構(gòu)類型的不同結(jié)構(gòu)體系的整體穩(wěn)固性、多道的延性設(shè)防、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點的強度、剛度、延性統(tǒng)一看作內(nèi)因，那么在外因一定的情況下，內(nèi)因就起著決定性的作用，尤其是延性的重要性至關(guān)要緊。正如同濟大學(xué)沈祖炎（中國工程院院士、教授）所說：“實際震害調(diào)查結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)強度的不足不是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的主要因素，只要結(jié)構(gòu)的強度在地震作用過程中能夠維持，結(jié)構(gòu)具有彈塑性變形的能力，結(jié)構(gòu)就能在地震中得以幸存。”
我國現(xiàn)行規(guī)范沒有給結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的延性系數(shù)和耗能能力做出定量的規(guī)定，延性要求僅被當(dāng)做結(jié)構(gòu)抵御災(zāi)害性地震的安全儲備，但規(guī)定了在大地震作用下各結(jié)構(gòu)體系的彈塑性層間位移角的限制。鋼筋是延性材料，混凝土是脆性材料，鋼筋混凝土是彈塑性材料，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的延性主要是靠鋼筋的延性來實現(xiàn)的，而整體結(jié)構(gòu)的延性是通過構(gòu)件的延性和截面的延性來實現(xiàn)的。結(jié)構(gòu)的延性是個很復(fù)雜的問題，涉及的因素太多，目前很難加以正確的定量確定。為保證結(jié)構(gòu)有良好的抗震性能，多層及高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的延性一般要求為U=3―6。
5 結(jié)束語
地震區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計施工應(yīng)經(jīng)濟合理，特別是對于我們這樣一個發(fā)展中的人口大國要做到經(jīng)濟合理，更具有特殊的意義。改革開放這幾十年，我們的國力雖然有了很大的提高，但我國的人均國民生產(chǎn)總值還不到美國的1/10，即使是我國東部發(fā)達(dá)地區(qū)，與美國的差距還是很大的。在這里延性工程就成為一個極為重要的問題。在傳統(tǒng)的抗震方法中，大地震時主要是依靠結(jié)構(gòu)自身屈服后的延性使結(jié)構(gòu)不發(fā)生脆性破壞，裂而不倒。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展及抗震設(shè)防思想的進一步完善和深化，以人為本的結(jié)構(gòu)抗倒塌設(shè)計已經(jīng)提到日程上來，對超規(guī)范的重大工程和有特殊要求的建筑結(jié)構(gòu)已開展了性能設(shè)計，對常用的大量的建筑結(jié)構(gòu)也正在逐漸向性能設(shè)計的方向發(fā)展，以實現(xiàn)建筑物的安全性和使用性的雙目標(biāo)，這就必將對工程的延性提出更高的要求。
參考文獻(xiàn)
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