路政基层业务用房等房屋建设与应对非地震振动的一些看法

【摘 要】本文介绍交通振动等非地震振动对房屋结构的危害，表现特征，探讨防治振动的思路方法。

【关键词】非地震振动；房屋结构；危害；特征；措施

交通系统的公路路政部门作为公路一线的执法队伍，其职能发挥对公路维护意义重大。路政基层业务用房因其紧邻公路边缘因地而建，所以必须解决公路沿线车辆交通振动等非地震振动的不利影响。

一、 振动传播方式和产生破坏的规律

要减少车辆交通引发的振动波危害就要先理解振动的传播方式。考虑到振动和地震作用在实质上的相似性可借鉴结构抗震方法进行振动分析。我们知道振动的传播由径向、切向和垂直等3个方向分量组成，根据实际工程经验，振动波在多层建筑中自下而上传播时，切向和垂直振动分量在第2层起就出现较显著的衰减现象，而径向分量在第2层以上却有一定程度的增加，而径向分量由于持续时间长、主频与建筑主频相近的特点使其在结构破坏中起主导作用，因此通常上部楼层结构的振动破坏一般先于下部楼层出现。对于多层以上的建筑物，底层的建筑物的水平振幅，大体接近于地面的水平振幅；而上部随层数增加，其振幅会逐渐增加。由于建筑结构主要承受竖向荷载，在竖向比水平具有更强的抗振能力， 加之水平振动对建筑物有着较大响应，因此通常把水平向的最大速度值、最大加速度值作为评价非地震振动强度的物理标准。而通常振幅增加即意味着速度增加，因为弹性模型中角速度不变时，线速度和幅度随半径增加而变大。所以房屋结构破坏首先来自建筑物顶层。

二、振动造成的房屋破坏裂缝的特征。

（1）在楼面板与墙壁交界处，以及在顶层门窗过梁的灰缝处出现水平向张拉裂缝。这是由于在靠近振源处的建筑物，竖向响应振动的加速度和振速，要大于水平方向的，所以振动引发的屋面板向上最大拉应力大于其自身重力和材料的抗拉应力时，就可能产生水平张拉裂缝和斜向裂缝。此种裂缝主要发生在楼面板与墙壁连接处，或门窗过梁位置，并在等结构强度薄弱处有扩大趋势。（2）顶层抹灰、吊灯等非结构装饰物松脱、开裂。这是因为顶层屋面板向下的最大加速度也引起的装饰物的惯性力导致的。（3）框架结构的柱梁节点交汇处则易产生斜向裂缝，砖混结构底层窗间外墙处较易产生45°交叉斜裂缝。这是因为水平振动引底部最大剪力；以及因竖向振动引起的房屋底部大竖向拉压力，结构内部在拉压力和剪切力共同作用下，会在构件刚度最强处首先破坏，如窗间、墙梁柱节点处等。因为刚度大的构件，构件间的相互位移就越小，也就更不利于能量的散耗，对振动作用就更加敏感。

三、振动危害的防治措施

（1）在规划选址上，尽量远离震源。振动在地基中传播时，一般随距离增大发生逐渐衰减。所以在保证建筑物正常使用的前提下，尽可能让其远离震源。（2）在结构设计上：一是采用合理的上部结构形式，目前国内建筑物常用结构形式有砖混结构、钢筋混凝土框架结构、钢结构等。钢筋混凝土本身具有柔性，因而这种结构的建筑物变形能力好，承载能力高，一般的抗震能力较强。从抗震角度来说，结构的侧向位移程度是选择结构体系时要考虑的重要因素，这点在高层建筑中尤为重要。建筑物沿着高度增加，结构在振动作用以及其他水平荷载作用下产生的水平位迅速扩大，要求结构的抗侧移刚度必须随之增大。钢筋混凝土结构体系，由于构件及其组成方式的不同，以及受力特点不同，产生出不同类型。其抗侧移刚度能力千差万别，使其具有各自不同的合理使用高度。因此，为了满足结构的抗侧移刚度要求，避免不合理的设计，应对不同类型的钢筋混凝土结构体系的建筑物总高度进行不同的限制，这是设计选择结构的一个重要前提。在选择多层砖混结构体系时，应优先选用横墙承重或纵横墙共同承重的方案。二是采用轻质材料，减少结构自重。在同等条件下，建筑物的重量越大，受到振动力也越大，因此减小结构自重不仅可以节省材料，而且有利于减少振动影响。三是采取构造措施，在构造上多采用抗震缝、圈梁和构造柱等构造措施，提高结构整体性。减少振动作用因结构局部应力过大产生破坏。四是采用合理的基础形式。对地基基础的振动影响，为避免因地基液化出现的基础严重不均匀沉降现象，而导致上部结构破坏，应减少柱下条形基础、筏形基础、箱形基础等浅基础的使用。有条件宜采用桩基础甚至是端承桩基础作为基础结构形式。此外还需要保证施工质量，对房屋振动受损进行评估检测。及时对损伤进行加固修缮。

参 考 文 献

[1]林中龙.《非地震振动下房屋结构检测技术探讨》.广东土木与

建.2006（11）：57～60

[2]李国豪.工程结构抗震动力学[M].上海：上海科技出版社，1989