浅析预应力装配式建筑结构抗震分析方法

田清元

摘 要： 本文探讨了预应力装配式建筑结构抗震分析方法，分析了地震对建筑的危害，进而对预应力装配式建筑结构具体抗震方法进行了分析，希望能够为今后的装配式建筑抗震设计提供参考。

关键词： 预应力;装配式建筑结构;抗震分析

【中图分类号】TU973+.257     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.111

预应力装配式混凝土结构作为一种新型的建筑结构形式，它把预先预制的梁柱运送到施工现场，在梁柱中间先预留孔道，然后穿入预应力筋，后张预应力筋提供的挤压力可以将梁柱构件组装成整体框架。和现饶混凝土结构相比，预应力装配式混凝土结构具有使用性能好、震后结构的残余变形小，以及能够充分利用高强材料减轻自重，可以工业化生产、施工速度快等优点，当建筑拆除时，就可以把建筑构件分类运回到预制场或相关生产厂集中处理，各部分材料可以循坏利用，符合国家节约能耗的要求，这使得装配式结构在欧美和日本等工业化国家得到了广泛应用。目前的研究和工程实践都表明，通过釆取可靠的措施，可以保证预应力混凝土结构的可靠性和耐久性。

1 地震对建筑的危害

地震是人类社会面临的一种严重的自然灾害之一，破坏力极强，唐山、汶川大地震至今令人触目惊心。在建筑安全因素中，地震作为一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用必须给予充分的考虑。

地震给建筑造成的损害是巨大的，主要有以下三点：一是地震引起建筑地基的震陷、砂土液化，从而使地基失效;二是地震引起整个地面严重变形而使建筑物重心转移而倒塌;三是结构物由于地面运动剧烈震动，因变形过大、连接接头的破坏、结构强度不足造成构件失稳甚至整体倾覆。所以，提高建筑结构的抗震性能设计便成为设计师不得不面对的迫切课题。

2 钢结构装配式建筑在抗震中的应用

2.1 钢结构建筑结构主体相对自重轻，在同等强度地震作用下，比普通混凝土结构受力小，在设计地震作用下一般可以满足在弹性范围内工作。

2.2 在抗震设防地区，钢结构装配式建筑在地震作用下，保持结构功能的完整性;在罕遇地震作用下，保持结构不倒塌。

2.3 部分钢结构建筑还能很好地利用了蒙皮效应，使得它具有自重小，抗变形能力强、不易垮塌等特点。地震发生时，会伴随有上下或左右的震动，而由紧固件连接而成的钢结构形成一个稳定的盒子状，不会由于地面的摇晃出现楼板坠落或墙面倒塌的现象，有效地保护了人身财产安全。同时，钢结构装配式建筑优良的抗震性还体现在建筑的延性上，铰接处区域受到震动变形，从而大大减小建筑结构受到地震的影响。因此，使用具有延性的轻钢结构可以降低对建筑承载力的要求，换句话说，延性结构可以通过自身变形抵御地震作用。

3 预应力装配式建筑结构具体抗震方法分析

3.1 在预应力装配式建筑体系中设置抗震设施

地震虽然可怕，但是建筑中若利用良好减震技术能够将危害程度降到最低。例如，四川地震中，某县医疗大楼利用良好减震技术有效避免了地震危害。在灾后统计灾情时，发现这座医疗大楼基础设施几乎没受到任何影响，只有轻微乳胶漆掉落现象。在研究预应力装配式建筑抗震方法时，可以借鉴以上经验，避免地震灾害发生。具体操作步骤是：第一，检测当地土质，模拟地震强度，设计抗震橡胶支架搭建方案。第二，准备橡胶支架材料，确保能够符合抗震需求。第三，进行标准性施工。将橡胶支架安装在建筑上层结构与下层结构之间，减少地表建筑与地基结构的相互影响。一旦发生地震，这种减震技术能够将地震压力控制在隔离层中，并且利用橡胶缓冲特性将压力弱化，避免地基塌陷、建筑变形等现象发生。装配式建筑不同于传统建筑，所以在使用减震技术时，应注重多元化考虑，确定抗震方法能够发挥最大效果。

3.2 改进预应力装配式本身结构实现抗震目的

建筑节点是建筑在地震灾害中主要倾覆原因，所以研究抗震方法时，要以节点加固为重要研究任务。预应力装配式建筑分為装配式连接和等效现浇连接两种安装类型，所以研究抗震方法要从这两方面入手，来加强节点连接。

（1）装配式连接节点的抗震方法

装配式连接节点包括两种节点烈性，分别是螺栓节点和焊接节点。经过试验数据可知，在同样情况下，螺栓节点相比于其他节点具有更高延展性、更大强度、更低的耗能性、更高效的施工效果。其中延展性能会影响抗震效果，所以改善这种不利影响，就可以增强预应力装配式建筑的抗震功能。在螺栓节点表面进行焊接加固，能够避免混凝土、钢筋、连接件之间产生互动，增强建筑稳定性。焊接节点抗震效果相对于其他节点而言较低，所以需要采取一些改进措施增强抗震效果。第一，要连接侧板进行焊点加固，减少节点变形情况，增强节点承重力，以此抗击地震压力。第二，焊接节点的宽度必须符合抗震需求。尤其是焊接节点受到转矩力时，要适当增加焊接节点宽度，增强其牢固度，确保其能起到抗震效果

（2）等效现浇连接节点的抗震方法

等效现浇连接节点的节点种类分别是预应力式拼接节点和后浇式节点。经研究表明，预应力拼接节点在受到较大压力时，会脱离混凝土结构，不会有明显变形情况发生。可以适当减小拼接节点的箍筋数量，降低建筑经济成本。预应力拼接节点的耗能效果较差，不能实现地震能量转移。装配式建筑中包含许多建筑材料，虽然预应力拼接节点能够抵抗住地震压力，但是还会发生建筑倒塌现象。 所以要加强预应力耗能功效，提升其抗震效果。选择优质的预应力筋，从本质上增强抗震能力。增加预应力筋粘结度，抗震效果会明显优于无粘结状态。后浇式节点经过抗震实验可知，不同压力状况下，表面性征几乎没有变化。通过数据表明，后浇式节点本身具有良好抗震功能。预应力装配式建筑各种节点抗震功效不同，在对建筑施工时，应合理利用各种节点优势，实现综合型使用，让建筑体得到高效保障，降低一种节点抗震功效的片面性弊端。

4 结语

预应力装配式结构是实现工业化建造、抗灾易修复目标的重要的结构形式，兼具预应力结构与装配式结构的优点。目前相关规范制定着重强调结构局部构件的抗震能力，缺少对结构整体抗震能力性能的了解，所以仍需优化。

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