国企信托-洛阳AA+政信集合资金信托计划

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政信知识：

抗震设计不仅要防止建筑物倒塌破坏，还需要根据建筑物的用途和重要性有效控制其破坏状态

    这就对抗震设防目标提出了多级化要求

    本文介绍了多个抗震设计，并对这些设计进行了比较

      关键词：建筑结构；抗震设计；发展与展望  abstract: the modern society continue develop, seismic design should not only prevent building collapse, also requires the use of the building and the importance of effective control of the destruction state. the seismic fortification goal put forward multi-level requirements. this paper introduces a plurality of seismic design, and the designs are compared.  key words: building structure; seismic design; development and prospect  中图分类号：tu318文献标识码：a 文章编号：  引言  就目前而言，建筑结构的地震反应可以用不同的变量来体现，具体在抗震设计过程中采用何种设计变量则要根据结构自身类型、地震反应特性、地震破坏模式等因素综合考虑

    依据结构抗震设计变量的不同对结构抗震设计方法进行分类，大致可分为基于承载力的抗震设计法、基于位移的抗震设计方法、基于能量的抗震设计方法和基于损伤的抗震设计方法

      1、分析现代建筑结构抗震设计方法  1.1 基于承载力的结构抗震设计  基于承载力的抗震设计，建立在静力分析理论之上，以惯性力的形式来反映地震作用，并按弹性方法来计算结构地震作用效应的大小、进行结构弹性位移验算，把结构构件的强度是否达到特定的极限状态作为结构失效的准则

      1.1.1 设计地震作用的确定  在基于承载力的结构抗震设计方法中，设计地震作用取值由设防烈度的地面运动有效峰值加速度考虑放大效应和地震作用效应降低系数的综合影响后得来的，可以用如下公式表示：f = kβig/r  式中：f—建筑结构总水平地震作用；  k—地震系数(不同地震分区所取的相当于设防烈度水准的地面运动有效峰值加速度或地面运动峰值加速度与重力加速度的比值，它反映了不同地区设防烈度地震的强弱)；β —动力放大系数(对应于不同周期的结构反应峰值加速度与地面运动有效峰值加速度或峰值加速度比值的拟合值，它反映了不同周期体系对地震作用的动力放大效应)；  i—建筑重要性系数；  r—地震作用降低系数；  g—结构重力荷载代表值（取恒载和可能与设计地震作用同时出现的活载之和）地震系数k 反映的是不同地区设防烈度地震的强弱，根据各地区不同的地震危险性将其细分为不同地震区域，并对每个地区根据统计结果按475 年重现期给出其地震系数

    动力放大系数β 反映了不同周期弹性单自由度体系的动力放大效应

      1.2 基于能量的结构抗震设计  1.2.1 基于能量的抗震设计方法概述  由于能量分析的复杂性，基于能量抗震设计方法能够考虑结构滞回变形对结构破坏影响的这一特点对于实现基于性能的抗震设计理念很有意义，因此基于能量的抗震设计方法的研究对实现基于性能的抗震设计理念的进一步发展非常重要，成为了改进传统抗震设计方法的重要发展方向

      1.3 基于损伤的结构抗震设计  1.3.1 基于损伤的结构抗震设计的方法概述  由于损伤指数的计算以结构累积滞回耗能的计算为基础，而累积滞回耗能计算正是结构能量分析中的重点，所以也可以将基于损伤的设计方法视为能量法结合了性能设计思想的延伸应用方法

    基于损伤的抗震设计就是反映结构损伤程度的损伤指数作为设计指标，选取适当的地震损伤模型计算出结构的损伤指数，验算其是否满足预定的损伤性能目标

      1.4 基于位移的结构抗震设计  1.4.1 基于位移的结构抗震设计概述  根据设计思路的不同，基于位移的结构抗震设计大致可分为三种方法：按延性系数设计方法、能力谱法、直接基于位移的设计方法

    他们之间的差别在于：直接位移法和控制延性方法是依据位移目标进行结构设计的方法，而能力谱法则更多的是一种位移验算方法

      1.4.2 基于位移的结构抗震设计有待进一步解决的问题  ① 按延性要求设计的方法、能力谱法和直接基于位移的方法都是用静力方法去解决在地震作用下的结构设计问题，没有考虑诸如地震持续时间、结构往复弹塑性变形和累积耗能等因素的影响

      ② 更深入地研究表征结构性能状态的破损指标与结构位移的关系，有可能为确定结构的目标位移提供更完善和简便的方法

      ③ 对能够应用于实际工程抗震设计的位移反应谱尤其是弹塑性位移反应谱的研究还有大量工作要做

      ④ 基于位移的抗震设计中采用的静力弹塑性分析方法存在着如何选取合适的水平力分布模式和位移分布模式等问题

      1.5基于性能的结构抗震设计  1.5.1 基于结构性能抗震设计的研究现状和应用前景  基于结构性能的抗震设计理论尚不成熟，要广泛应用于设计还存在一定的困难，尚需对以下问题展开研究：  ① 在地震危险性方面，要实现由烈度向地震动参数区划的过渡，按重现期或超越概率重新定义地震危险性水平

      ② 在结构性能方面，以结构性能为基础提出抗震设防水准，定义不同结构的性能目标

    对于结构“不坏”、“可修”、“不倒”等模糊的定义，采用量化数据或具体化的定性数据来描述，例如对结构和非结构构件破坏的数量和程度等

      ③ 研究和建立结构功能失效标准和结构破坏标准，将目前的以分项系数表述的极限状态表达式过渡到以可靠度指标来描述

      2、比较结构抗震的设计方法  2.1 抗震抗震性能水平  结构抗震性能水准表示结构在特定的某一地震设计水准下预期破坏的最大程度，结构和非结构构件破坏以及因它们破坏引起的后果，主要用结构易损性、结构功能性和人员安全性来表达

    对于不同等级的抗震性能，都应根据结构类型、结构体系、竖向和横向承载构件、结构变形等方面加以定义，应该表达为量化指标，以便工程设计和评估

    我国规范中的提法“不坏”、“可修”、“不倒”其实就是对结构在地震作用下的性能水平的描述，具体叙述为“小震”对应一般不受损坏或不需修理可继续使用水平；“中震”对应可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；“大震”对应不致倒塌或发生危及生命的严重破坏

    这一提法已经包含了一定的性能设计思想，只是对性能水平的描述比较模糊，水平之间的界定不明确，在实际设计中很难实现对结构性能的有效控制

      2.2 结构的抗震性能目标  结构的抗震性能目标是指建筑物在各设计地震水准下期望达到的相应性态水准集合

    三级性能目标与按重要性划分的三类建筑一一对应，取每级地震作用水准下的最低性能要求组合作为该类结构的规定最低性能水准目标

    在一个或多个设计地震作用水准上选择更高的性能目标，虽然在一定程度上会提高建筑造价，却能减免以后可能会产生的损失

    这种性能目标的制定方式充分体现了基于性能抗震设计的自主性和灵活性

      3、展望  抗震设计方法理论是一个非常庞大和复杂的课题，本文对这一理论的研究由于时间和能力的有限还不够深入和细致

    在未来的研究中，还有许多方面需要进一步的探讨：  ① 在对不同抗震设计方法里设计地震作用水准的确定和划分的进行比较时还应该对其所采用的地震危险性分析方法和地震动参数分区划分情况等方面进行分析和比较

      ② 对取不同设计参数来进行设计的抗震方法待研究进一步成熟完善之后，应当就破坏准则、地震破坏模型以及各自实际设计应用中的控制效果进行更为详细深入的实例比较

      ③ 对不同抗震设计方法的比较还处于设计目标和分析方法比较的阶段，今后还应扩展到对结构的整个生命周期的使用效果和投资效益比较，以综合权衡各方法的长处与缺陷

      参 考 文 献  【1】 龚思礼等.建筑抗震设计【m】.北京:中国建筑工业出版社,1994.  【2】 王振宇,刘晶波.建筑结构地震损伤评估的研究进展【j】.世界地震工程,2001,17  (3):31-35.  【3】张新培. 基于性能的抗震结构设计理论的若干进展【j】. 四川建筑科学 究,2001,27(1):34-35   特别适用于各种标号的建筑水泥砂浆和可完全替代混合砂浆

    用细磨粉煤灰配制的高标号建筑干砂浆，可用于高层建筑工程和公路桥涵工程以及配制混凝土

    建筑干砂浆的重要材料之一是砂浆活化剂（专利公开号CN1218776A），是原专利产品“SHJ—1石灰精”后续改进产品，实践证明，砂浆活化剂和粉煤灰同时掺入建筑砂浆中，不但可以全部替代石灰，而且置换水泥量可达35%左右

     关键词：建筑干砂浆，商品砂浆，高强高性能砂浆，粉煤灰，砂浆活化剂 　　1 前言 　　我国建筑工程中的砌筑抹灰用砂浆，大多采用传统的现场搅拌、临时配制的方法，砂浆材料大多就地取材，对水泥、砂一般不作元素检测分析，尤其是砂的含硅量、含泥率、含水率极不一致，导致配制的砂浆强度不符合标准，砂浆性能差，影响砌筑工程质量

    有的甚至因此发生工程质量事故

    如1997年7月浙江省常山县城南小区第51幢住宅发生倒塌的重大事故，其原因之一是砂的含泥量高达31%，砌筑砂浆强度在M0.4以下，无粘结力

     　　建筑砂浆是建筑工程的重要组成材料，其质量必须稳定、能经受时间考验且可靠性高

     　　“建筑干砂浆”发明专利（专利公开号CN 1219520A）涉及的是一种建筑干砂浆及其制作方法，特别适用于各种标号的建筑水泥砂浆和可完全替代混合砂浆

    用细磨粉煤灰配制的高标号建筑干砂浆，可用于高层建筑工程和公路桥涵工程以及配制混凝土

     　　建筑干砂浆的重要材料之一是砂浆活化剂（专利公开号CN1218776A），是原专利产品“SHJ—1石灰精”后续改进产品，实践证明，砂浆活化剂和粉煤灰同时掺入建筑砂浆中，不但可以全部替代石灰，而且置换水泥量可达35%左右

    掺砂浆活化剂制作的砂浆具有强度高、和易性好、收缩率低等特点

     　　2 原材料及配合比 　　2.1水泥 　　水泥强度指标应符合标准要求，普通砂浆采用32.5级水泥，高标号砂浆用42.5级水泥

     　　2.2砂 　　建筑干砂浆用砂需符合国家标准要求

     　　2.3粉煤灰 　　一般采用Ⅲ级灰，细度合适的原状灰亦可配制普通建筑干砂浆；配制高标号建筑干砂浆须将粉煤灰细磨至粒度50～10µm，磨细粉煤灰比表面积为3000～5000cm²/g，堆积密度为550～800kg/m³，粉煤灰化学组成要求符合相应的国家标准

    为充分发挥粉煤灰的活性，提高细磨粉煤灰的有效利用率，对原状粉煤灰的处理应注意以下几点： 　　（1）含碳量高于8%的原状粉煤灰应进行脱碳处理，使含碳量降到0.7%~1.8%

     　　（2）原状粉煤灰用200L振动球磨机或超细磨进行细磨加工，使其粒度从300µm左右加工到50-10µm，接近亚超细级颗粒标准

     　　（3）粉煤灰中含有50%左右的玻璃质微珠，具有质轻、耐磨、有较高的化学能及表面活性好的特点

    采用湿排粉煤灰时，应充分利用漂浮在水面上的粉煤灰微珠

     　　2.4砂浆活化剂 　　采用SHJ—2石灰精（商品名称） 　　2.5建筑干砂浆配合比（质量%） 　　水泥 为 10～25 、砂为70～85、粉煤灰为 1.5～9、砂浆活化剂为0.5～6 　　3建筑干砂浆配制与性能 　　3.1 普通标号砂浆配制及性能 　　采用普通32.5级水泥掺入粉煤灰、砂、添加砂浆活化剂，通过多次试验，得到配制的不同标号建筑干砂浆的配比及不同的龄期抗压强度，由计算结果的比较可知掺入粉煤灰的建筑干砂浆，粉煤灰置换水泥量约为30%~35%

    建筑干砂浆具有较高的早期强度，后期强度持续上升，28d强度分别比标准强度提高63%、45.3%、38.6%；90d强度提高率分别为82.2%、82.1%、74.0%

    抹灰砂浆的强度也均在M10以上

    说明粉煤灰在砂浆活化剂作用下活性被激发，不仅使水泥置换率增加，而且参与水化反应，制成的砂浆具有较高的强度

     　　3.2 高标号建筑干砂浆配比及性能 　　采用42.5级高标号水呢，同时掺入细磨粉煤灰、砂、砂浆活化剂的高标号建筑干砂浆的配比得出相应龄期抗压强度

    由试验可知采用细磨粉煤灰配制的高标号建筑干砂浆性能测试结果表明，粉煤灰细磨至接近亚超级颗粒时（细于水泥），其惰性充分转化为活性，活化能更高砂浆强度得到更大的增长

    标号M15、M20的建筑干砂浆比相应的传统砂浆28d强度分别提高108%和113%，90d强度分别提高134%和143.5%；粉煤灰的水泥置换率也有较大提高

     　　3.3建筑干砂浆与混合砂浆性能比较 　　3.3.1配比 　　采用添加砂浆活化剂配制的建筑干砂浆和采用石灰膏配制的混合砂浆的配合比分别为水泥：砂子：活化剂：水：=1：11.0：0.0027：2.15和水泥：砂子：石灰膏：水=1：11.0：1.35：1.556 　　3.3.2建筑干砂浆与混合砂浆性能比较 　　由国家建筑工程质量监督检验测试中心测试的以上两个配合比的砂浆的性能数据表明，添加砂浆活化剂的建筑干砂浆与石灰膏普通混合砂浆相比，具有抗压强度高、抗冻性能好、收缩率小等优点

     　　4 试验分析 　　4.1砂浆活化剂的作用 　　粉煤灰在砂浆活化剂的作用下，激发了活性，不再是单纯的作为填料，而是参与砂浆水化反应，置换30%～35%的水泥

    这是因为，砂浆活化剂在粉煤灰中引入很活泼的Si-C1，使其中的Si转化为Si-C1，在水化反应中其与A1-OH、Mg-OH反应生成水泥石物质

    从而提高建筑干砂浆的抗压强度、抗冻融性能、抗渗性及抗碳化性能，并减少干燥收缩

    论文检测

     　　4.2粉煤灰磨细的作用 　　（1）细磨后，粉煤灰玻璃体颗粒被打碎，比表面积从3000～5000cm²/g增大至7000～15000cm²/g

    表面能大为增加，活性更易发挥

    细磨的粉煤灰不仅具有填料效应和细集料效应，而且从水泥水化反应中的客体位置转化为参与水化反应的主体位置，成为重要的反应组分，其与Ca（OH）2反应生成的硅酸钙、铝酸钙等水泥石以及不溶于水的硅铝化合物，有效地堵塞了砂浆的毛细通道，增加了砂浆的密实度，提高了砂浆的耐水性能和抗渗性，较大程度地提高了砂浆强度，置换水泥量有了更大的增加

     　　（2）细磨后，粉煤灰表面能更高，“滚球轴承”的润滑作用更强，在砂浆中降低了颗粒间的摩擦力，砂浆的和易性明显改善

     　　（3）细磨粉煤灰的微细填料作用，增强了砂浆的密实度，不仅提高了水泥置换率，而且减少了水泥的水化热，减少温度裂缝，砂浆的强度得到更大的提高

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     　　（4）建筑干砂浆如采用细磨的增钙粉煤灰作掺入料，经试验确定最佳配比和补充相应的元素含量，制备的建筑干砂浆水泥置换量可望在50%以上，而且砂浆强度高、粘结力强、密实性和和易性更好，可作为混凝土小型砌块的专用砂浆

     　　　　5 结束语 　　（1）建筑干砂浆可作为公路桥涵工程和高层建筑工程的专用砂浆

    但是如用作高标准公路的路面砂浆，应在高标号建筑干砂浆的基础上补充高耐磨、耐高冻融、耐高冲击力的材料，并经试验确定优化配比，以保证路面砂浆的耐久性与耐侯性

     　　（2）高标号建筑干砂浆可配制商品混凝土，其强度等级可达C40，密度低于1950kg/m³的轻集料混凝土可广泛应用于土木建筑工程的承重结构

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     　　（3）建筑干砂浆配制的商品混凝土价格为250～400元/ m³

    产品使用方便，具有广阔的国内外市场潜力

      

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