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礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)論文

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礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)論文

1地震震動對礦區(qū)建筑的影響

地震短效的震動設(shè)計項目在使用中會存在很大的問題,這個任務(wù)也一直困擾著工程技術(shù)人員,這里面的困難往往存在于對整個建筑整體結(jié)構(gòu)的影響。震動的產(chǎn)生會涉及很多學(xué)科,不僅有靜力學(xué)的研究,動力學(xué)的研究更是重點。其中也包括結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)研究,涉及的面大,在建設(shè)的同時,應(yīng)該把這些額外的因素作為一定的影響因素作為考慮的對象。在地震中,震區(qū)彼此所處的環(huán)境不同,地震的振幅也存在很大的差異,對于后期的礦區(qū)建筑物的損毀程度也會出現(xiàn)不同。無論如何,地震效應(yīng)都會對礦區(qū)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響和危害。

1.1地震震動對煤礦建筑物地基的影響地質(zhì)巖層中的巖石大多處于靜止的狀態(tài),但是在地震區(qū)的地層會產(chǎn)生大量的能量,并將這些能量傳到地表。這種能量將使巖石在不同的方向上移動,圍巖也會有一定的擾動,能量再次以波的形式輻射周圍的干擾。在理論研究中,我們將以這種形式來跟蹤波形進行顯示。礦區(qū)建筑物附近的波傳遞的能量的作用下,也有一定程度的擾動,如波的傳播距離和大小為基礎(chǔ)的干擾程度,當波能量較大時礦山建設(shè)將大幅度波動,當波的傳播距離和傳輸出來的能量較小,礦區(qū)建筑物受到的干擾就相應(yīng)減少。礦區(qū)建筑物的地基一般的埋深比普通的建筑物要深,這也是為了滿足設(shè)計中的需要,大量使用厚度要求比較高的土壤。在基礎(chǔ)建設(shè)中,將使用打夯機不斷夯實地基土,定時檢測夯實機的壓實效果,但在受地震區(qū)的晃動會使地基的影響更為劇烈,使土壤松脫的現(xiàn)象也更為嚴重,不均勻沉降會比較厲害,如果一個較大的地震影響地基,將出現(xiàn)整體塌陷的現(xiàn)象。另外,在地震震動發(fā)出的能量在影響地基土質(zhì)的同時,還會擾亂地下水的流向,將整個地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)徹底改變,出現(xiàn)很多設(shè)計中無法預(yù)料到的可能性發(fā)生。這都會嚴重的影響地基的承載能力,后期會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

1.2地震震動對礦區(qū)建筑物伸縮縫的影響在礦區(qū)建筑物的設(shè)計開始就充分考慮了建筑因各種原因發(fā)生不均勻沉降變形,設(shè)計師將設(shè)置沉降縫的施工目的就是要考慮到建筑物可能出現(xiàn)的變形,為了建筑的變形靈活的起到保護的作用。但在受到地震的晃動,地基基礎(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,不能以設(shè)計值進行正常沉降,礦區(qū)建筑可能是整體偏移或者不規(guī)則變形。在這個時候,早期的建設(shè)是保護建筑物伸縮縫將沒有任何保護作用。在地震中,巖石與巖石之間的摩擦,產(chǎn)生大量的熱量,在一個短時間熱不會很快消散,從而影響周圍建筑物。在礦區(qū)建設(shè)中,受地震產(chǎn)熱溫度的影響,會造成很多的傷害。混凝土材料在不同溫度的影響會出現(xiàn)變形甚至破壞。在高溫下的混凝土,將失去良好的抗壓能力。高溫出現(xiàn)會由于預(yù)應(yīng)力材料的能量損失。材料的變形會引起結(jié)構(gòu)變形,施工縫也未能發(fā)揮其應(yīng)有的設(shè)計效果。

1.3地震震動對煤礦礦區(qū)建筑物受力的干擾對煤礦的建筑物地震影響,改變了不可逆扭轉(zhuǎn)變形。煤礦礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的受到彎曲應(yīng)力,以及很常見正向和斜向壓力的共同作用。在受力結(jié)構(gòu)的重新分布的結(jié)構(gòu)層中,由于煤礦建筑是一個剛性整體,基本沒有柔性基礎(chǔ)作為保障,彎曲和扭轉(zhuǎn)荷載在假設(shè)階段都沒有納入設(shè)計的范圍,設(shè)計中也不考慮對結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)構(gòu)在原來的拉伸載荷而仍在彎曲載荷下工作。在許多的受力結(jié)構(gòu)中,最初由構(gòu)件軸心受壓,在很短的時間內(nèi)將成為偏心(包括大偏心和小偏心)受壓。彎曲和扭轉(zhuǎn)作用下的另一種組合結(jié)構(gòu)形式。

2如何降低地震震動對礦區(qū)結(jié)構(gòu)物的影響

無論爆破震動的機理是怎樣的,它都對建筑物產(chǎn)生了很多的破壞作用。鑒于此,我們就要提出相關(guān)的方案,降低地震震動的危害。

2.1加大施工材料投入力度在地震時,會在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大的外部荷載,在施工中對于材料的等級可以適當?shù)奶岣?,可以增大材料成本的開支,原來使用C30的混凝土級別可以調(diào)整至C50,鋼筋的分布密度也可以相應(yīng)的提高。用這樣的辦法加強煤礦結(jié)構(gòu)物的抗震等級。對于材料的選擇要盡可能的選擇強度較強、耐久度較好的使用,對于設(shè)計的要求在施工中必須嚴格遵照,不得出現(xiàn)擅自偷工減料的現(xiàn)象,對于施工的工藝也要嚴格的要求,把好每一道關(guān),切實的做好施工的任務(wù)。用這樣的方法也可以在一定范圍中可以減低地震發(fā)生后對結(jié)構(gòu)物的破壞。地震的發(fā)生無法控制,但是對于建筑物的強度安全完全可以控制。

2.2設(shè)計中考慮多方面因素現(xiàn)階段,我國在對結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候都要考慮到扭曲變形的因素,在一些歐美國家對于扭曲變形已經(jīng)有較為嚴密的規(guī)定和要求,我國也在不斷的探索研究這一細則。在設(shè)計結(jié)構(gòu)規(guī)范中必須考慮到結(jié)構(gòu)物所受到的彎曲和彎扭變形,結(jié)構(gòu)物在受到這類組合力的同時會出現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形,必須控制好變形的范圍,保證結(jié)構(gòu)物的正常使用。例如結(jié)構(gòu)物大偏心受壓的時候,結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋承受抗拉強度的同時還要分一部分的抗壓強度,通常意義下鋼筋的抗壓強度值較低,不會使用鋼筋作為抗壓材料,一旦出現(xiàn)此類情況就要控制材料不會出現(xiàn)脆性變形,避免出現(xiàn)材料的失穩(wěn)破壞。在設(shè)計研究礦區(qū)結(jié)構(gòu)物的構(gòu)建當中,就要考慮到這些原因,此外還要將以往整體剛性基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換為柔性基礎(chǔ),來應(yīng)對地震中出現(xiàn)的不規(guī)則應(yīng)力狀態(tài)。改變結(jié)構(gòu)的不同受力適應(yīng)能力,可以有效的避免結(jié)構(gòu)物在地震當中受到更多的破壞。

2.3控制地震對結(jié)構(gòu)物影響效果在地震震動中產(chǎn)生大能量的波,會是周邊的礦區(qū)建筑物發(fā)生小幅度的位移。為了控制地震震動對結(jié)構(gòu)物的影響,事先要對結(jié)構(gòu)物作位移測量,觀測好結(jié)構(gòu)物周圍的地質(zhì)情況,來確定礦區(qū)建筑物較為可靠的破壞標準。

2.4考慮礦區(qū)建筑物和震動之間的關(guān)系在結(jié)構(gòu)的分析計算中,頻率計算是一項重要的計算準則。建筑物自身頻率和地震產(chǎn)生的頻率處于一個量級的時候,最容易發(fā)生共振的現(xiàn)象,對于結(jié)構(gòu)物的損壞也是最大的的。為了有效的避免這樣的情況發(fā)生,將地震對于建筑物的影響程度降至最低,我們就提出了關(guān)于波形的理論研究。在波型的運動傳遞理論來解釋這一現(xiàn)象,當?shù)卣鸩▊鬟f到礦區(qū)建筑物時,產(chǎn)生的波形與建筑物的形狀和振動波形融合,如果兩個波形的峰值(階層)狀態(tài)處于同一位置上時就會使得結(jié)構(gòu)發(fā)生共振。當兩列波的波谷相互接觸時,對于礦區(qū)結(jié)構(gòu)物不產(chǎn)生任何影響。為了保護礦區(qū)建設(shè),術(shù)人員會盡可能的兩個波峰和波谷相互錯開,能量相互抵消可以有效的保護建筑物。在地震多發(fā)地區(qū)中,對于煤礦礦區(qū)建筑物之間設(shè)立多個震動檢測站,對傳遞過來的能量作出初步的估算,好讓技術(shù)人員可以掌握第一手的技術(shù)資料,為以后建筑物的維修和新的結(jié)構(gòu)物構(gòu)建提供了技術(shù)支持。

3地震破壞準則分析

礦區(qū)結(jié)構(gòu)物在地震中的損傷和受到地震波及其結(jié)構(gòu)的特點研究的不斷深入。對于地震的振幅和頻率譜,兩種元素決定了地面結(jié)構(gòu)物的運動特性,對于結(jié)構(gòu)的運行描述,地震中的能量有直接對結(jié)構(gòu)物的影響,同時還存在其他的最大響應(yīng)幅值和頻譜結(jié)構(gòu)。當?shù)卣鸬某掷m(xù)時間不同,對于建筑物的損傷也不同。時間越長,建筑物受到的累積損傷值就會不斷的提高。單一參數(shù)的地震破壞準則被認為超出結(jié)構(gòu)第一最大響應(yīng)值。在對地震現(xiàn)實的模擬情況中,所構(gòu)建出來的模型可以很好的模擬地震時發(fā)生的情況,這是因為計算模型在使用中十分的簡單和方便,也得到了很廣泛應(yīng)用。然而,它沒有考慮到結(jié)構(gòu)的影響,因而不能反映故障全體過程。地震危險性分析和實驗結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)和累積損傷邊界的相互作用形成了相互的關(guān)聯(lián)。隨著累積損傷的時間增加,對于結(jié)構(gòu)的損傷值也在不斷的提升,最大響應(yīng)的控制范圍不斷減少;同時,隨著結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)的增加,累積損傷減少了控制界限。結(jié)構(gòu)的地震破壞是由于地震波大聯(lián)合作用引起的幅值和循環(huán)加載。實際的地面震動的相關(guān)運動是非常復(fù)雜的載荷加載過程,它包括水平,垂直,扭轉(zhuǎn)振動成分組成,不同的地震水平,不同的距離,不同立地條件下,地震動態(tài)和各種地震成分比例不同。因為部件在高強的荷載之前出現(xiàn)失效,在這樣的作用下礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的各種振動不同的模式,實際地震動作用下礦區(qū)建筑中復(fù)合材料的出現(xiàn)失效模式,相應(yīng)的地震損傷標準也隨著地震時間的變化而變化,對于結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定性能也有更高的要求,加強高性能的材料就是最為有效的辦法之一。

4結(jié)束語

地震產(chǎn)生的震動會對礦區(qū)建筑產(chǎn)生很多不良的影響,但是這些建筑物所受到的危害可以通過一些科學(xué)技術(shù)的手段加以避免,使得建筑物受到地震的損壞降至最低。本文中著重提出了關(guān)于地震對建筑物的影響,相關(guān)的地震效應(yīng)也做出了分析研究。對于震動在傳遞后對礦區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)的危害也具體進行了說明,重點是文中提出了改善這一現(xiàn)狀的方式方法,目的就是最大可能的降低震動對礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的影響。

作者:王茜單位:中鐵咸陽管理干部學(xué)院

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