抗震应用（通用12篇）
抗震应用 篇1
2008年汶川地震后,颁布了《建筑工程抗震设防分类标准》[1]GB50223-2008 (以下简称《分标》08版),中小学学校主要建筑的设防类别由一般设防类提高到重点设防类,与此同时颁布的《建筑抗震设计规范》[2]GB50011-2001 (2008年版)(以下简称《抗规》08版)替代《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 (以下简称《抗规》01版),对部分地区的设防烈度或分组进行了调整。2009年5月国务院部署中小学校舍安全工程,全国完成了近40万所中小学、数百万栋校舍的排查和鉴定工作。根据排查鉴定的结果,全国有大量的校舍需要进行抗震加固,2010年进入全面实施加固处理的阶段。根据《建筑抗震鉴定标准》[3]GB50023-2009(以下简称《鉴标》)要求,2001年以后按当时施行的抗震设计规范系列设计建造的现有建筑,后续使用年限宜为50年。后续使用年限为50年的建筑(简称C类建筑),应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》[4](以下简称《抗规》10版)的要求进行抗震鉴定,按《建筑抗震加固技术规程》[5]JGJ116-2009(以下简称《加规》)进行抗震加固。
1 工程概况
某中学学生公寓楼原设计时间为2004年3月,竣工日期2005年11月;砌体结构,基础为人工成孔钢筋混凝土灌注桩基础,地上六层,局部出屋面楼梯间、水箱间七层,各层层高均为3.0m。房屋高度为18.65m,房屋宽度为14.9m,房屋长度为51.2m。室内外高差0.65m。高宽比1.21,横墙最大间距3.9m。纵横墙承重体系,现浇钢筋混凝土楼、屋盖。原设计平面布置如图1所示。原设计执行《分标》08版、《抗规》01版。原设计抗震设防类别为标准设防类(丙类),抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震分组为第二组。建筑场地类别为Ⅱ类。该工程加固设计完成于2011年8月,并通过施工图审查。
2 检测、鉴定报告情况
根据该工程《某中学校舍安全工程排查、检测、鉴定报告》,学生公寓楼鉴定结论如下:(1)地基基础:无严重静载缺陷。建筑物地基基础安全等级综合评定为Bu级。(2)主体结构:材料性能设计指标满足原设计要求。构造柱、圈梁设置,满足现行规范的要求;房屋高度、房屋层数不满足现行规范要求;未发现不适于继续承载的位移或变形。(3)围护结构:单层门窗,保温隔热差,且破损。卫生间局部渗漏严重,外观墙皮局部严重脱落。(4)结论及建议:房屋高度、房屋层数不满足规范要求。建筑物安全性评定为Csu级,即安全性不符合鉴定标准相关要求,采取措施。建议对建筑物进行减层或改变用途,但均需进行加固。
3 抗震鉴定验算
3.1 规范鉴定要求
根据《鉴标》要求,2001年以后按当时施行的抗震设计规范系列设计建造的现有建筑,后续使用年限宜为50年。后续使用年限为50年的建筑(简称C类建筑),应按现行国家标准《抗规》10版[5]的要求进行抗震鉴定。
3.2 建筑抗震措施鉴定
加固前根据《抗规》10版要求,检查发现结构体系的合理性、墙体材料的实际强度、房屋整体性连接构造的可靠性、局部易损易倒构件自身及与其主体结构连接构造的可靠性,基本满足规范要求。房屋高度、房屋层数超限,纵墙端部墙垛局部尺寸超限,不满足规范的要求。
3.3 建筑抗震承载力的验算
采用中国建筑科学研究院(以下简称建研院)编制的″砌体结构辅助设计软件QITI",取用《鉴定报告》检测出的材料性能指标,进行墙体抗震承载力的验算,结果见表1。验算表明,楼梯间及纵墙端部个别小墙垛抗力与效之比小于1,抗震承载力不满足。
3.4 综合抗震能力指数的验算
采用采用建研院编制的“砌体结构鉴定加固设计软件JDJG”(版本为2010版)。采用考虑构造整体影响和局部影响的综合抗震能力指数方法,按Ψ1Ψ2=0.8计算,进行综合抗震能力指数的验算,结果见表2。最弱楼层平均抗震能力指数βi、最弱楼层综合抗震能力指数βci均小于1,抗震承载力不满足,按《鉴标》要求,对房屋采取加固或其他相措施。
3.5 鉴定验算结论
按《鉴标》,本工程为C类建筑,现有砌体房屋的高度和层数超过规定的适用范围,原体系已不能满足现行抗震规范要求,应提高对综合抗震能力的要求或提出改变结构体系的要求。符合该工程《鉴定报告》的评价。
4 情况分析和方案选用
4.1 全国部分省份对2001年后建设的学校建筑的抗震鉴定加固意见
《教学楼抗震加固设计参考手册》[7]认为,2001年后建设的学校建筑其存在的主要问题是由于设防类别的调整导致建筑物的抗震性能不能满足现行设计规范的要求。由于设计规范的对象是新建建筑,因此,完全依据设计规范对既有建筑进行抗震鉴定是不符合鉴定工作的基本准则的。江苏省针对该问题讨论后,建议对2001年以后按照《抗规》01版设计,经过施工图审查合格(或抗震设防审查合格),有正规单位设计、施工、监理、竣工资料完整且外观检查无明显异常的校舍,可按后续使用年限40年进行抗震鉴定。但是,楼梯间和单跨框架校舍的抗震措施仍应满足现行《鉴标》[2]和《加规》[3]的要求。《北京地区中小学校舍抗震鉴定与加固技术细则》[9]中亦规定,对2001年以后(按《抗规》01版设计)建造的现有中小学校舍,也可采用综合抗震能力的概念,按下述方法进行抗震鉴定和加固:对多层砌体结构,当抗震措施满足现行《抗规》丙类建筑的抗震措施要求,但不满足乙类建筑设防的相应要求时,如考虑体系影响系数和局部影响系数(Ψ1Ψ2=0.8)的抗震承载力验算可满足现行《抗规》对乙类建筑的要求,也可不加固。
4.2 业主意愿
对于《鉴定报告》的结论,业主不愿减层或改变用途,并希望结合加固改造,后续使用年限为50年。
4.3 加固方案选用
抗震加固设计执行《分标》08版、《抗规》10版。抗震设防类别为重点设防类(乙类),抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g,设计地震分组为第三组。建筑场地类别为Ⅱ类。按《加规》“考虑到现有房屋的层数和高度已经存在,可优先选择给出路的抗震对策”的原则,其它抗震措施基本符合要求的条件下,采用改变结构体系的加固方案。在两个方向双面设置合计厚度不小于140mm的板墙,可视为增设钢筋混凝土墙。
5 加固方案分析
5.1 规范要求
《加规》要求,新增的钢筋混凝土墙体计入竖向压力滞后的影响,并承担结构的全部地震力。加固后的楼层和墙段,进行整体综合抗震能力指数验算。墙体加固后按现行《抗规》选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行抗震承载力验算。考虑到新增混凝土板墙配筋不能完全满足抗震构造措施的要求,进一步对加固后的结构体系简化为剪力墙结构,按《抗规》10版,应用抗震性能化设计方法,进行设防地震和罕遇地震作用下的验算复核。
5.2 新增混凝土墙与原结构协调变形共同工作
资料(《中高层砖墙与混凝土剪力墙组合砌体结构技术规程》[7]DBJT25-3018-2005)研究表明,混凝土墙体竖向变形曲线为“弯曲型”,砖墙竖向变形曲线为“剪切型”。采取适当构造措施(如:穿墙筋、穿板筋、拉结筋),将新增混凝土墙体与构造柱和圈梁约束下的砖墙连接在一起,形成空间结构体系。在平面内刚度较大的现浇钢筋混凝土楼板的变形协调作用下,通过合理布置新增混凝土墙,尽量使砖墙和新增混凝土墙协调变形共同工作。加固后的建筑结构竖向变形曲线可为类似于框剪结构的“弯剪型”。
5.3 加固后的建筑具有多道防线的抗震能力
在多遇地震作用下,砖墙与新增了混凝土墙体协同工作,可按刚度分配原则分别承担相应的水平地震作用。但按《加规》[3],由新增混凝土墙承担结构的全部地震力。这时砖墙承担的内力作为安全储备,结构不致产生任何损坏。在设防烈度地震作用下,由于原有砌体刚度退化,吸收一定的地震能量,内力重分布作用下,砖墙逐渐退出工作,由新增混凝土墙体承担绝大部分内力。构造柱、圈梁和板墙约束下的砖墙可能部分发生损坏,但开裂以后仍承担竖向重力荷载作用和具有一定适应的变形能力,结构发生轻～中等破坏。在罕遇地震作用下,新增混凝土墙体布置适当,且配筋较弱的情况下,混凝土墙体也产生的开裂。构造柱、圈梁和新增板墙约束下的砖墙,变形较大,但只要不超过混凝土墙的极限变形值,开裂的混凝土墙可全部承担水平地震作用和竖向重力荷载作用。承载力达到极限值后基本稳定,结构发生不严重破坏。
5.4 选定性能目标
性能目标选用《抗规》10版基本设防目标:在多遇地震作用下,结构完好。结构安全有足够的保障不受损坏或不需修理可继续使用。在设防烈度地震作用下,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用。在罕遇地震作用下,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
6 结构整体分析计算
6.1 加固后整体综合抗震能力指数验算
采用软件同鉴定综合抗震能力指数验算软件,增设墙段的厚度按240计算,墙段的增强系数按《加规》第5.3.12条取值,用增强系数法验算抗力与效之比,局部影响系数取0.90。各层均能满足现行规范要求。
6.2 多遇地震作用剪力墙结构抗震复核
在多遇地震作用下,采用建研院编制的“SATWE”软件(版本号2010版),按剪力墙结构复核,抗震等级为二级,由新增钢筋混凝土墙承担结构的全部地震力,砖墙自重按荷载输入,材料强度采用设计值,复核结果见表3。在多遇地震作用下,由新增混凝土墙承担结构的全部地震力,加固后的结构体系能满足现行抗震规范承载力、变形的要求。新增混凝土墙按计算配筋。结构安全有足够的保障不受损坏或不需修理可继续使用,符合设定的性能目标。
6.3 设防地震作用剪力墙结构抗震复核
在设防地震作用下,采用软件同前,按剪力墙结构复核,复核模型考虑窗下墙作用,抗震等级为二级,由新增混凝土墙承担结构的全部地震力,砖墙自重按荷载输入,钢筋混凝土墙材料强度采用极限值,地震影响系数最大值αmax1=0.45,双向地震作用输入,复核结果见表4。
在设防地震作用下,加固后的结构体系能满足现行抗震规范对结构变形的要求,大多数混凝土墙仍满足承载力的要求,但部分内纵墙门顶墙体进入弹塑性状态,可吸收部分地震作用能量。这时结构有足够的承载能力、一定的延性、良好的吸收地震作用能量的能力。结构安全有一定的保障,经一般性修理仍可继续使用,符合选定的性能目标。
6.4 罕遇地震作用剪力墙结构抗倒塌复核
在罕遇地震作用下,采用建研院编制的“PUSH”软件(版本号2010版),按剪力墙结构复核,抗震等级为二级,由新增混凝土墙承担结构的全部地震力,砖墙按荷载输入,钢筋混凝土墙材料强度采用极限值,地震影响系数最大值αmax1=0.90,双向地震作用输入,验算模型同设防地震作用验算模型。验算结果表明,在罕遇地震作用下,弹塑性层间位移角1/478,小于规范限值1/120,仍能保证结构不致整体倒塌,符合设定的性能目标。
6.5 基础验算
经验算加固后桩基础静载下的承载力可满足要求;考虑附加地震作用及加固构件自重对基础的影响,及非液化土中单桩的竖向和水平抗震承载力特征值提高25%,对原人工成孔灌注桩基础进行按地基抗震承载力核算,仍可满足要求;墙下托梁抗弯承载力不足,采用增大截面法加固。
7 技术经济分析
加固面积9256m2,加固费用单价约为566.13元/m2,当时新建造价约为1500元m2。
8 结语
本工程采用改变结构体系的抗震加固方案,使用抗震性能设计的方法,将原结构加固改造后,解决了整体性指标超限,局部纵墙墙体抗震能力不满足要求的问题。用较低的投资满足了建筑物抗震要求。充分利用既有建筑,符合可持续发展的基本国策,避免了对建筑物进行减层或改变用途造成的使用功能不便。
参考文献
[1]GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]GB50011-2008《建筑抗震设计规范》[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[3]GB50023-2009《建筑抗震鉴定标准》[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[4]GB50011-2010《建筑抗震设计规范》[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[5]JGJ116-2009《建筑抗震加固技术规程》[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[6]《全国中小学校舍安全工程实施细则》等三个配套文件的通知(教财[2009)14号),2009.
[7]《教学楼抗震加固设计参考手册》[M].成都:四川省土木建筑学会预应力及预制混凝土专业委员会,2010.
[8]DBJT25-3018-2005《中高层砖墙与混凝土剪力墙组合砌体结构技术规程》[M].兰州:甘肃省建设厅科教处,2005.
[9]《北京地区中小学校舍抗震鉴定与加固技术细则》[M].北京:,2009.
抗震应用 篇2
高分辨率遥感影像在抗震救灾中的应用
对绵阳地区地震灾害前后的影像进行了几何校正、图像融合等处理,通过目视解译对绵阳地区的建筑物损坏及塌方和泥石流等受灾情况进行了评估,介绍了快鸟影像在绵阳地区抗震救灾中的应用.
作 者：乔玉良 王栋 QIAO Yu-liang WANG Dong 作者单位：太原理工大学矿业工程学院,山西太原,030024刊 名：科技情报开发与经济英文刊名：SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT & ECONOMY年，卷(期)：19(11)分类号：P315.61关键词：高分辨遥感影像 地震 几何校正 图像融合 绵阳地区
建筑结构抗震鉴定的探讨和应用 篇3
关键词：抗震鉴定；抗震性能；砌体结构
1．前言
我国位于南亚地地中海与世界环太平洋地震带的交汇处，是地震发生较为频繁且严重的国家之一。地震发生时建
筑物的破坏和倒塌将会造成重大的社会生命财产损失。汶川地震中，大部分建筑物发生严重的破坏和倒塌，引起
了广大建筑结构工作者的反省和思考。现有的建筑物还存在相当一部分没有考虑抗震设防，因此对部分建筑进行
抗震鉴定和加固是十分有必要的。通过检查现有的建筑现状、施工质量和使用状况，按规定的抗震设防要求，对
其在地震作用下的安全性进行评估，这就是建筑抗震鉴定。随着改革开放和市场经济的快速发展，我国在房屋抗
震鉴定研究方面已积累了一定的经验，对以后工作的开展具有一定的指导意义。
2.建筑抗震鉴定的原则
这些年来，抗震设防工作和经验的不断累积和深化，在抗震设计和抗震鉴定中，对结构的抗震概念设计越来越受
到工程师们的重视。地震时一种具有不确定性的随机振动，而建筑物在地震的所表现的动力反应也不是唯一的，
目前对它的研究还处于比较朦胧的阶段，还有待于进一步深入研究。为了使建筑物具备良好的抗震性能，首先应
该从概念设计这一大方面入手。概念设计就是在进行建筑物结构的抗震性能设计时，要重点设计建筑物在地震时
的总体反应，参照建筑物结构的破坏过程和机制，结合现有的抗震设计规范，更合理的处理建筑物结构抗震设计
时所面临的基本问题，使得总体布置和关键部位设计相结合，提高建筑物结构的抗震性能。
建筑物结构抗震鉴定的基本原则就是它的抗震概念设计。它主要包含下面几个方面：一、总体结构的布置要合理
，尽量采用简单的房屋体形和对称的结构，要保持连续且变化均匀变化的刚度和强度；二、综合考虑各种因素的
影响进行结构选型；三、建筑物结构要具备多种抗震防线；四、要注意结构各个构件之间的连接性能，保持结构
的整体性；五、合理的采用轻质材料，减轻建筑物结构的自重；六、要综合考虑非结构构件对建筑物结构的影响
。
3.建筑抗震鉴定的方法
现有的建筑抗震鉴定是采用各种不同的逐级鉴定的方法针对各类已建建筑物结构的特点和抗震性能做出综合的抗
争性能的评价，对于不符合要求的建筑物采取不同的加固和抗震减灾对策。抗震鉴定方法可分为第一级鉴定和第
二级鉴定[1]。
第一级鉴定是以构造鉴定和宏观控制为主的综合鉴定评价。第二级鉴定是以结合构造影响的抗震性能验算的综合
鉴定评价。第一级鉴定在确保建筑物结构安全的情况下，内容少且方法较为简单，当建筑物结构符合第一级鉴定
的相关要求时就可以认为该建筑物满足抗震鉴定。第二级鉴定是在第一级鉴定基础上进行的，在建筑物结构的承
载力比较高时可以适当放宽其中一些构造要求，又或者当建筑物结构构造措施抗震性能较好时，也可以适当减低
构件承载力的要求。一般情况，在两个主轴方向要分别按照规范进行相关的第二级鉴定抗震性能验算。当建筑物
结构有特别规定时，可以不进行第二级抗震鉴定验算。当建筑物结构通过抗震鉴定时，可以根据具体情况做出不
同的调整，使得建筑物结构更为安全可靠。当建筑物结构不能符合抗震鉴定时，要根据不同情况提出不同的维修
、改造、更新和加固等抗震减灾措施。
建筑抗震鉴定标准(GB50023-2009)同时还根据现有建筑物年代和原设计依据规范的不同，合理的将建筑物分成A
、B、C三类，不同种类的建筑物需要采用不同的鉴定要求和方法。在实际工作中更加符合建筑物鉴定的需要，鉴
定结论也更加准确可靠。与原GB50023-95相比，现标准还提高了对学校和医院等乙类设防建筑的鉴定标准和要
求，使得这类重要的建筑更加安全可靠。
4.建筑抗震鉴定
4.1工程概况
某医院医技楼为两层砖混结构的房屋，实际建筑面积为540平方米。该医院医技楼高7.2米，其中首层高3.5米。
采用预应力混凝土空心板作为结构楼板，过梁采用预制的混凝土过梁，局部楼板采用现浇楼板，大梁、楼梯和雨
棚等均采用现浇。该医院医技楼内墙墙体厚度为240mm，外墙墙体厚度为370mm。采用强度等级为MU7.5粘土实心
砖，砂浆强度为M2.5。根据相关标准[2-3]，该建筑为乙类建筑物，地震动参数为0.15g，烈度值为7度。根据文
献[2]规定，乙类建筑物的抗震措施核查应比本地区设防烈度提高1度进行，抗震验算应按不低于本地区设防烈度
的要求采用。基于上述规定该工程按地震基本烈度8度进行一级抗震鉴定，按地震基本烈度7度进行二级鉴定。
4.2第一级抗震鉴定结果
现场勘查结果表明，结构墙体没有出现空臌现象，没有出现明显的歪闪和严重的酥碱，除个别承载墙体和窗户洞
口处自承重墙体出现轻微裂缝外，结构墙体也没有出项较为明显的裂缝；混凝土构件和基础使用情况良好，没有
出现漏筋和锈蚀；结构施工严格按照设计图纸要求，对首层部分结构局部进行了改造，该部分也采取了相应的构
造加固措施。对该医院医技楼进行第一级抗震鉴定时，按照相关规定构造和抗震验算按照8度标准进行鉴定。该
医院医技楼部分纵墙和横墙交接处外纵墙设置通风孔道，不符合要求；建筑物没有按照规定设置构造柱和圈梁；
一层和二层240mm厚的承重墙超出规定宽度限制。按照相关规定需要进行第二级抗震鉴定进行深入判断该宾馆结
构的抗震性能。
4.3第二级抗震鉴定结果
由于不能提供该宾馆相关构件的试验材料强度，在进行第二级抗震鉴定时采用设计材料强度。楼层的平均抗震能
力和综合抗震能力指数分别按下列公式计算：
βi=Ai/（Abiξoiλ）（1）
βci=φ1φ2βi（2）
其中βi为楼层i的横向或者纵向墙体平均抗震能力指数，βci为楼层i的横向或者纵向墙体综合抗震能力指数，
根据医院医技楼结构体系具体情况考虑各种因素确定体系影响系数和局部影响系数，取0.7为体系影响系数，但
对于乙类建筑物当构造柱不满足要求时应该进行折减，折减系数为0.8-0.9，按规定取0.7*0.8=0.56为体系影响
系数φ1；考虑结构二层设有过道与邻近建筑物搭接会影響建筑物局部稳定，按规定取0.8为局部影响系数φ2。
基准面积率按文献[1]规定，取单位面积内的重力荷载代表值12kN/m2。烈度影响系数根据该建筑物地震动参数为
0.15g，取值为1.25基准面积率和主楼横向以及纵向抗震能力验算结果如表1和表2所示。其中Ai为每层横墙或纵
墙的面积。
5.结论
对部分建筑进行抗震鉴定和加固是十分有必要的。第一级鉴定是以构造鉴定和宏观控制为主的综合鉴定评价。第
二级鉴定是以结合构造影响的抗震性能验算的综合鉴定评价。本文简单介绍了建筑房屋抗震鉴定的原则和方法，
结合实际工程说明抗震鉴定的步骤和方法，通过两级鉴定结果表明该宾馆可以满足鉴定要求。第一级鉴定和第二
级鉴定相结合，可以科学的对建筑物结构的抗震性能进行综合评价。
参考文献：
[1]王济川，卜良桃.建筑物的检测与抗震鉴定[M].长沙，湖南大学出版社，2002.
[2]GB50023-2009,建筑抗震鉴定标准[s]．北京：中国建筑工业出版社，2009
转换层整体抗震设计原则及应用 篇4
关键词：转换层,抗震设计原则,剪力墙,SATWE,软件
一、转换层整体抗震性能及设计原则
带转换层的高层建筑, 转换层上下的竖向结构体系或形式有较大差异。沿建筑物高度方面刚度的均匀性受到破坏, 竖向承力构件不连续, 墙、柱截面发生突变, 导致传力路线曲折, 变形和应力集中。且转换层自身刚度和质量较大, 地震作用下的地震反应力很大, 导致带转换层的高层建筑的抗震性能较差。从整体受力的角度, 可以总结出一些改善转换层结构抗震性能的方法及设计原则。
1. 控制转换层下部框支结构的等效侧向刚度 (即考虑弯曲、剪切和轴向变形的综合刚度)
当转换层设置位置较高时, 易使整体结构在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变。尤其是当转换层位于3层以上时, 按弹性动力时程分析得出的结构层间位移角包络线在转换层处产生明显突变。其主要原因就是结构设计中沿用了底层框支剪力墙结构的抗震设计概念, 仅控制上部剪力墙结构与下部框支结构的层剪切刚度比γ[γ= (Gi+1*Ai+1) *hi/ (Gi*Ai) *hi+1]。事实上, 当转换层位置较高时, 下部框支结构在侧向力的作用下。由于构件自身弯曲变形以及侧向力作用平面内两端构件的拉伸和压缩轴向变形所造成的整个下部框支结构的侧向位移加大, 加上原有的由于剪切变形所造成的侧移, 相同的侧向力作用下, 综合侧移加大导致综合侧移刚度减小, 转换层上下的刚度突变加大, 转换层间位移角包络发生突变。因此, 《高规》附录E提出了一个等效侧向刚度γe的概念。用单位侧向力作用下的下部框支结构的侧移与同样高度的上部剪力墙结构的侧移的比值来综合反映弯曲、剪切和轴向变形对侧移刚度的影响。其实质就是使下部框支结构的变形特征及综合刚度与上部剪力墙结构接近, 以避免刚度突变。
2. 加强框支柱的强度和延性, 以弥补弹性理论分析计算的不足
按照弹性理论的分析结果, 在地震作用下, 上部剪力墙结构传递下来的水平地震剪力通过转换层楼板的间接传力途径在下部框支框架和落地剪力墙之间进行完全的剪力重分配。由于框支框架和落地剪力墙的侧向刚度相差悬殊, 即使理论分析时考虑了转换层楼板在平面内的变形及平面外的刚度, 框支框架所受水平剪力的理论计算值仍然是比较小的。事实上, 由于以下两个主要原因导致下部框支框架所受的实际水平剪力远大于弹性计算值。 (1) 部分水平剪力通过抗侧力结构自身的直接传力途径进行传递。地震作用的持续时间仅为30~60 S, 地面运动加速度正、反方向的变化时间一般在零点几秒之内。在如此快速的动力作用下, 全部内力通过楼板的间接传力途径进行传递是难以实现的。结构模型振动台试验的结果证实, 转换层下部的大部分框支柱出现裂缝, 上部剪力墙所受的剪力并未全部通过楼板的间接传力途径传递到落地筒体。部分内力直接传给下部与之相连的框支柱上, 导致框支柱所受水平剪力远大于弹性静力分析结果, 对抗震十分不利。 (2) 转换层下部的落地剪力墙容易出现弯曲、弯剪裂缝, 随着裂缝的出现和发展, 落地剪力墙的刚度迅速递减。剪跨比较大的剪力墙当层间位移达到1/500时, 其刚度降低60%。而转换层下部的支承框架当层间位移达到1/500时, 其刚度基本上仍未降低, 这将导致整个框支剪力墙结构的剪力和倾覆力矩分配情况与弹性分析结果有较大差异。也就是说, 随着落地剪力墙刚度的降低转换层附近的剪力突变进一步加剧, 框支框架所受的剪力和倾覆力矩大幅增加, 形成薄弱部位, 对抗震十分不利。因此, 当转换层较高时, 框支柱宜采用型钢混凝土结构, 以提高柱的强度和延性。落地剪力墙宜形成筒体, 并增强落地墙的承载能力和延性, 加强端部约束, 且落地剪力墙的间距和数量均严于底层框支剪力墙结构。必要时可在落地墙端部配置型钢, 以避免或推迟落地剪力墙出现裂缝和刚度退化。另外, 在条件和预算允许的情况下, 采用箱形转换层加大转换层平面内刚度, 可使下部框支柱受力均匀, 接近弹性分析的计算假定。
二、应用SATWE软件进行带短肢剪力墙的转换层结构设计
《高规》定义, 带转换层的高层建筑结构为复杂高层建筑结构。SATWE软件在总信息中相对应的提供了“复杂高层”这种结构体系可供选择, 针对短肢剪力墙结构则相对应的提供了“短肢剪力墙”结构体系可供选择。认真分析后即可知道, 在这两种结构体系中只有剪力墙在《高规》中有不同的规定。而SATWE计算结果中也确实有不同之处, 其中又尤以转换层下的落地剪力墙区别较大, 且对结构的安全影响也大, 故重点分析一下在两种结构体系中转换层以下的落地剪力墙的不同之处。 (以一栋7°区30层高, 转换层位于第5层的高层建筑为例, 转换层以下既有短肢剪力墙也有普通剪力墙。)
1. 抗震等级
《高规》规定, 短肢剪力墙的抗震等级应提高一级。当转换层的位置在3层及3层以上时, 其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级。从SATWE的计算结果可以看出, 用“短肢剪力墙”结构体系计算的落地短肢剪力墙的抗震等级为特一级, 落地普通剪力墙的抗震等级为一级;而用“复杂高层”结构体系计算的两种剪力墙均为一级。对于转换层为3层或3层以上的结构, 两种结构体系均要求提高一级。而“短肢剪力墙”结构体系针对短肢剪力墙又提高了一级, 故由二级提高到特一级。对于“复杂高层”结构体系, 由于程序不能自动判断短肢剪力墙, 因此抗震等级仅提高了一级。
2. 内力分析
从SATWE的计算结果可以看出, 在地震组合作用下, “复杂高层”结构体系计算出的剪力墙弯矩值一般大于“短肢剪力墙”结构体系计算出的弯矩值。这是因为《高规》规定, 对于复杂高层结构其特一、一、二级落地剪力墙底部加强部位的弯矩设计值, 应按墙体底截面有地震组合的弯矩值乘以增大系数1.8、1.5、1.25, 而短肢剪力墙并没有要求对底部加强部位的弯矩设计值进行调整。对于短肢剪力墙, 两种结构体系均要求在底部加强部位对剪力设计值进行调整, 一级和特一级应分别放大1.6和1.9。但由于在“短肢剪力墙”结构体系中, 落地短肢剪力墙的抗震等级为特一级。而在“复杂高层”结构体系中则为一级, 二者的剪力设计值因此相差近20%。另外, 在“短肢剪力墙”结构体系中, 非底部加强部位的短肢剪力墙也提高到一级, 其剪力设计值放大1.4。而在“复杂高层”结构体系中, 非底部加强部位的短肢剪力墙仍为二级。且剪力设计值不放大, 二者相差40%。
三、结语
综上所述, 对于带短肢剪力墙的转换层结构, 如果用SATWE的“复杂高层”结构体系来分析, 则可能导致落地短肢剪力墙的抗剪性能受到影响。而如果采用SATWE的“短肢剪力墙”结构体系来分析, 则可能导致落地剪力墙的筋量不足。可见, 单纯按某一种结构体系计算都有可能带来不安全的隐患。只有按两种结构体系分别计算, 才能充分考虑到规范规定的所有不同因素, 得到一个完整的结构设计。因此, 对于处于底部加强部位的剪力墙, 无论是落地剪力墙还是转换层以上两层内的上部剪力墙, 若采用了“复杂高层”结构体系计算, 就必须手工复核短肢剪力墙的纵筋配筋率。
参考文献
[1]陈勇.带梁式转换层的高层建筑抗震性能的研究[D].西南交通大学, 2008.
工程结构抗震抗震复习提纲 篇5
第1章地震基础知识、抗震设防 1.地震波有类型、各有特点。
2.地震常用术语，地震按震源深度分类。3.震级、地震烈度的概念！地震烈度如何分类 4.基本烈度区划与地震动参数区划。
5.建筑物的抗震设防类别划分、抗震设防标准。6.工程结构的抗震设防依据、抗震设防的目标、两阶段设计方法。
第2章场地、地基和基础
1.场地的概念、建筑物选择场地的原则。2.场地土类型、土层等效剪切波速、覆盖层厚度。3.场地类别划分的依据。
4.地基抗震承载力确定，地基和基础的抗震验算。5.可不进行天然地基基础的抗震承载力验算范围。6.液化的概念，液化产生的震害，影响场地土液化的因素。
7.液化判别方法，可液化地基的抗液化措施。第3章地震反应分析和结构抗震验算 1．结构的地震反应概念，结构抗震设计步骤。2．场地条件、震中距对地震反应谱的影响特点。3．动力系数、地震系数、地震影响系数的概念。4．多质点体系的简化计算简图，各层重力荷载代表值的求法。
5．振型分解反应谱法的计算公式和每个参数的含义。6．底部剪力法的适用范围、计算步骤、注意要点。7．结构构件截面抗震承载力验算、荷载效应组合。8．多遇地震作用的结构抗震变形验算目的、方法。9．罕遇地震烈度下弹塑性位移验算目的、范围、方法。
10．薄弱层弹塑性层间位移简化计算方法：楼层屈服强度系数、薄弱层（部位）。
11．薄弱层弹塑性层间变形计算方法。第4章建筑抗震概念设计
建筑的平立面布置；结构选型与结构布置；多道抗震防线；刚度、承载力、延性；结构整体性；非结构构件处理。
第5章多高层钢筋混凝土房屋抗震设计
1．了解钢筋混凝土结构常见的震害，分析其原因。
2．抗震设计的基本要求：适用高度、高宽比、抗震等级、结构布置。
3．框架结构抗震计算：抗震设计步骤。
4．房屋适用高度的概念、限制房屋的高宽比意义。5．钢筋混凝土结构划分抗震等级意义、划分依据。6．截面设计、延性设计原则、框架结构抗震构造措施。7．框架梁、框架柱的内力调整。8．框架梁、框架柱的截面承载力计算。9．节点核心区钢筋的锚固和搭接要求。
10．轴压比计算、限制钢筋混凝土柱的轴压比意义。11．框架结构要对梁柱端进行箍筋加密作用。第6章砌体结构抗震设计
1．震害、震害分析。砌体结构房屋的概念设计。2．限制砌体房屋抗震横墙最大间距目的。3．楼层剪力在各墙体间的分配原则。4．墙体截面抗震承载力的验算方法。5．墙体承载力验算位置选择。
6．各类砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度计算方法。
7．圈梁、构造柱作用及设置原则。8．楼梯间的构造要求。
9．底部框架—抗震墙房屋的抗震设计要点。第7章多、高层钢结构房屋抗震设计 1.高层钢结构结构体系 2.高层钢结构结构的布置原则
第8章单层钢筋混凝土柱厂房抗震设计 1.单层厂房结构的主要震害。2.单层厂房结构在平面布置要求。
3.单层厂房在屋盖系统、柱、柱间支撑和围护墙体等的要求。
4.单层厂房横向抗震计算有哪些基本假定、横向抗震计算方法、步骤。
5.单层厂房纵向计算的修正刚度法和拟能量法的基本原理及其应用范围。
抗震应用 篇6
【关键词】建筑物；抗震概念；抗震设计；建筑结构设计；应用
地震严重威胁了人们的生命和财产安全，由于地震具有不可预知性，我们只能够在增强自身危机意识基础之上，增强我们所使用建筑物的抗震能力。抗震概念设计是建筑提升其抗震能力的基础，因此，将抗震概念设计融入到建筑结构设计之中去是当前的一大趋势。
1.建筑结构抗震的重要性
建筑的基本功能是供人们居住，随后才是审美价值的体现。就建筑的基本功能来说，其能够供人居住的首要前提是安全，包括使用安全以及建筑物自身的安全。也就是说，建筑物只有在保证了自身安全的前提之下，才能够供人们使用。因此，在建筑物的设计和建设过程中，往往需要对影响建筑安全性的因素作全方位考虑。
地震作为一种不可预知的自然灾害，其对建筑物安全性能的影响极大。而建筑物的安全一旦遭受威胁，必然会出现倒塌事件，从而砸伤和掩埋生命，给人们带来物质和精神上的双重损失。因此，建筑物在建设初期就必须做好抗震的准备工作，从根本上确保人们的生命和财产安全。
2.建筑物抗震概念设计
建筑工程在施工前期需要对建筑物结构进行设计，建筑结构设计一般分为两种：一种计算设计，一种概念设计。其中，计算设计是指根据相关的计算理论和计算规范对建筑结构模型，以及结构的受力状态进行设计。这种设计的基础是建立在客观存在，并有迹可循的建筑材料或外压力量之上的，也就是说，计算设计时，建筑物结构以及受力状态都是可以做出相关假设，并进行计算，得出一定结果的。但，这种设计方法显然不适用于建筑物的抗震设计。因为，地震本身具有着不可预知性，地震的发生是随机的，地震发生时建筑物结构的变化情况，包括建筑结构质量、钢筋混凝土内部模量和阻力的变化都是无法做出假设的，更无法对其进行计算。因此，单纯的依靠假设和计算是无法设计出具有较高稳定性的抗震结构的。只有将建筑物概念设计考虑进抗震设计中，综合计算设计，使两者协同发展，这才有可能设计出良好的建筑物抗震结构，提高建筑结构的抗震能力，减少地震中人员的伤亡率。
3.抗震概念设计的原则
3.1合理的地基基础设计
地基是建筑物的基础结构，对建筑物稳定性起着一定的保障作用。建筑物地基基础的设计应该结合施工场地的实际情况来考虑，施工现场的地质条件、水文环境，再加上建筑工程的结构类型、地基的实际荷载力等，对这些因素进行综合分析，以期最大限度的发挥建筑结构的抗震作用。
3.2优化建筑的平立面结构
建筑抗震概念设计会涉及到建筑物各个部分的结构设计，其中，建筑平面结构和立面结构的设计是较为重要的。在优化建筑的平面结构和立面结构时，务必要遵循以下原则：（1）结构简单，当地震发生，波及建筑物时，建筑物内部的结构体系受力明确；（2）建筑结构设计保证规则、对称，保证刚度变化的均匀，避免设计中出现楼层错层现象。在实际设计中，有时候可能会因为地理环境的影响，而导致建筑的结构必须要设计得不规则，这种情况就需要设计者在设计中对地震作用仔细的进行分析和计算，估算建筑物局部部位的应力和扭转反应，并根据计算结果，做好必要的防震工作。
3.3保证构件之间连接的可靠性
建筑结构抗震性能的提高需要确保建筑各个结构构件之间连接的牢固和稳定性，是决定建筑结构拥有良好抗震性能的关键。通常情况下，建筑结构构件在安装和连接时需要做到以下几点：（1）保证结构构件自身的承载力等于和它进行连接的构件的承载力；（2）预埋件的锚固承载力等于与它相互连接的构件的承载力；（3）各个构件之间的连接要牢固且可靠，并具有一定的刚度和变形能力。
4.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用研究
4.1建筑设计应重视建筑结构的规则性
建筑结构的设计应该重视其规则性，综合现代建筑在地震中的若干表现来看，建筑结构规则性一直都对抗震能力产生着极其重要的影响。某一年，某一地方发生了地震，地震发生时，某地有两幢间隔并不远的高层建筑，一幢高层建筑是马那瓜的中央银行大厦，另外一幢高层建筑为十八层高的美洲银行大厦。当时的马那瓜地震强度被估计为八度，两幢高层建筑中，一幢在地震过程中遭到了严重的破坏，在地震后被拆除，而另一幢只有轻微的损坏，在地震以后稍微修理便可以继续使用。这两幢高层建筑在地震中的表现引起了人们的关注，经过研究发现，在地震中破坏较轻的建筑立、平、剖均比较对称和规则，其结构侧向刚度以及材料强度和质量分布都是连续、均匀的，而另一幢高层建筑则相反。所以，可以认为，建筑设计应该重视建筑结构的规则性。
4.2合理选择建筑的结构体系
抗震结构体系是抗震设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定性作用。
（1）合理选择建筑的结构体系要求所选择的建筑结构体系不仅要有合理的地震作用传递途径以及明确的计算简图，还要求建筑结构体系的传力路线、传力合理以及受力明确，这些都应该与不间断的抗震分析相符合。
（2）合理选择建筑结构体系还应该对由于部分构件或者部分结构的破坏而导致的整个建筑结构体系丧失对重力荷载或者对抗震能力的承载能力。其中，有内力重分配功能以及赘余度功能是抗震概念设计的一个重要原则。坚持这一重要原则的重要性在很多建筑物地震后的实际情况中都得到了很好的印证。
4.3提高结构构件的延性
结构的变形能力取决于组成结构的构件及其连接的延性水平。对各种建筑结构采取的抗震措施进行规范，从根本上对各类建筑结构的构件延性水平进行提高是抗震概念设计在建筑结构设计中应用的重要问题。这里所指的抗震措施主要有：采用水平向和竖向混凝土构件，加强对砌体结构的约束，从而使配筋砌体在地震中建筑物产生裂缝以后不会散落和倒塌，从根本上使建筑物在地震时不致丧失对重力荷载的承载能力。
5.结束语
综上所述，一幢建筑，其抗震性能如何主要依赖于抗震概念设计对结构整体的宏观把握，只要对结构进行合理的概念设计，使建筑结构符合一定的要求和原则，便能够达到抗震的目的。 [科]
【参考文献】
[1]曹会兰，李山有，张雷，李伟.ARX结构模态参数识别方法对比（Ⅰ）——基于理论地震反应时程的对比[J].地震工程与工程振动，2009，（01）.
[2]黄宜胜，常晓林，李建林.切割式横缝碾压混凝土重力坝抗震安全性研究[A].第二届中国水利水电岩土力学与工程学术讨论会论文集（一）[C].2008.
减隔震技术在桥梁抗震中的应用 篇7
关键词：结构控制技术,减隔震技术,工作原理,双曲面球形支座
1 概况
结构控制技术是工程抗震研究的热点问题。该技术通过在工程结构的特定部位装设某种装置(如耗能支承等)、或某种子结构(如调频质量TMD等)、或施加外力(外部能量输入),以改变或调整结构特性,确保结构及其附属物的安全。
作为目前应用较广泛的一种结构控制技术,减隔震技术利用特制的减震及隔震装置,大量消耗或阻止进入结构体系的能量,达到控制结构内力分布与大小的目的。
2 减隔震技术的原理
结构对地震的反应有两个基本规律:1)地震动的频率成分很复杂,但地震能量一般集中在一个频率范围内;2)结构的阻尼越大,结构的地震反应越小。
减隔震技术主要利用上述两个基本规律,它的工作原理是:1)一定的柔度(柔性支撑):用来延长结构周期,降低地震力;2)消能能力(阻尼、耗能装置);降低支撑面处的相对变形,以便使位移在设计允许的范围内;3)一定的刚度、屈服力;在正常使用荷载下(如风,制动力等)结构不发生屈服和有害振动。
3 桥梁减隔震技术
3.1 桥梁减隔震设计的适用条件
依据新发布的《公路桥梁抗震设计细则》可知,如果满足下面三个条件或其中一条就可尝试隔震技术进行桥梁的隔震设计。1)桥梁中有刚性墩,桥的基本振动周期比较短;2)桥梁的高度相差较大时;3)桥址区预期地面运动特性比较明确,主要能量集中在高频段时。存在以下情况之一时,不宜采用隔震设计:1)地震作用下,场地可能失效;2)下部结构刚度小,桥梁基本周期比较长;3)位于软弱场地,延长周期可能引起地基和桥梁共振;4)支座中可能出现负反力。
3.2 减隔震装置的布置与选取
减隔震装置的布置位置有两种:1)布置在桥墩顶部,起降低上部结构惯性力的作用;2)布置在桥墩底部,能较大幅度降低整个结构的动力响应。
不论减隔震装置如何布置,在进行减隔震设计时,应将重点放在提高耗散能力和分散地震力上,不能过分追求加长周期。应选用作用机制简单的减隔震装置,并在其力学性能明确的范围内使用。另外,减隔震装置不仅要能减震耗能,还应满足正常运营荷载的承载要求。
3.3 细部构件和构造的设计
1)与传统抗震构造措施的协作。a.抗震挡块与梁体之间应预留足够的间隙,确保在多遇地震作用下是隔震体系而不是抗震构造发挥作用,在罕遇地震作用下抗震构造方发挥其作用;b.抗震构造应采用具有缓冲吸能功能材料制成,其刚度不宜太大;c.在分析计算时予以充分的考虑。2)隔震桥梁构造措施。a.梁端与梁端、梁端与桥台之间应留有足够的间隙,以确保隔震桥梁以上部结构的运动能为主来耗散外部能量输入;b.对于简支梁隔震体系,宜采用必要的纵向连续加强构造措施;c.在梁的支座处,应设横向支挡措施,梁体与横向支挡措施之间,应保留足够的横向间隙,以确保在横桥向或斜桥向地震输入下隔震体系能够发挥作用;d.应加强装配式简支梁的横向联系,采取有效的防侧倾构造措施;e.在采用防落梁装置的同时,应保证梁端距桥台、桥墩边缘的最小纵向距离,以免产生落梁震害。
4 减隔震装置与系统
目前常用的几种减隔震装置有分层橡胶支座、铅芯橡胶支座、滑动摩擦型减隔震支座、高阻尼橡胶支座、钢阻尼器和油阻尼器。
常见的柔性支承装置是橡胶支座,它能满足桥梁在正常使用状态下温度等因素产生的位移要求。
提供耗能的阻尼装置主要有两种:一种是利用材料塑性变形耗能的滞回阻尼;另一种是利用摩擦方式的摩擦耗能。
5 减隔震桥梁设计实例
采用算例:厦漳跨海大桥北引桥第二联为5×50 m预应 力混凝土连续梁,上部结构为单箱单室箱形梁,桥墩为矩形空心墩,墩号从NBP5～NBP10,其中NBP7,NBP8墩为固定墩。各支座均采用普通钢支座,分固定支座和滑动支座两种。
本文根据厦漳跨海大桥北引桥工程原始设计图纸中结构的几何特性和材料特性,采用SAP2000非线性有限元软件建立厦漳跨海大桥北引桥的空间三维杆系模型。
5.1 地震波输入
根据目前抗震设计方法的发展水平和国内多座大跨度桥梁的抗震设计实践,建议采用两水平设防两阶段设计方法对厦漳跨海大桥引桥进行抗震设计。本文按厦漳跨海大桥场地地表地震动参数作为地震动输入(见表1)。时程反应分析采用一致激励输入。
本节画出了P1和P2两阶段中水平地震动加速度时程各一条,分别如图1,图2所示。地震波采用纵桥向+竖向输入和横桥向+竖向输入两种方式。动力计算时,对于大跨混凝土连续梁桥,结构的阻尼比取为5%。
5.2 双曲面球形支座减震效果分析及比较
当地震波采用纵桥向+竖向,横桥向+竖向输入时,计算结果发现引桥第二联固定墩的地震响应最大,对固定墩的最大地震响应进行比较,其中减震系数定义为减震结构与原设计(采用普通钢支座)地震响应的比值,具体比较见表2～表5。
5.3 结论
双曲面球形支座是通过摩擦来吸收地震能量,它可大幅度地降低结构的地震响应力,但主梁与墩顶的位移差较大,其滑动后的刚度对上部结构的位移影响很敏感,需对产品这一参数进行严格控制。
6 结语
本文在模型计算的基础上,系统总结归纳了隔震桥梁的设计方法与设计流程,概括了隔震桥梁的概念设计与细部构造设计应注意的问题。这些问题对隔震技术在梁式桥中的应用具有普遍的工程意义。着重分析了双曲球形支座对桥梁减震的效果,从分析的结果来看,双曲支座具有良好的减震效果。
参考文献
[1]叶爱君,胡世德,范立础.大跨桥梁抗震设计实用方法[J].土木工程学报,2001(8):2.
[2]刘治宇,王阔,苏杭.桥梁减隔震设计的粗浅认识[J].东北公路,2003(5):21-22.
[3]齐凯,越威.桥梁的减隔震方法[J].世界地震工程,1988(1):3-4.
[4]李建中,辛学中.连续梁桥减震、隔震体系非线性地震反应分析[J].地震工程与工程振动,1998,18(3):67-73.
[5]徐风云.公路桥梁减震支座[A].中国抗震防灾论文集[C].1986.
抗震应用 篇8
面对地震, 我们难以及时逃离。所以, 来设计一种行之有效的抗震设施就显得十分有必要。
1 伤害来源分析
造成人员伤亡的最大原因是房屋的直接坍塌, 此外还有高处物体砸落, 由于地震而引发的诸如火灾等二次灾害。如此, 所要设计的抗震设施就至少要满足以下几点。
(1) 对易坍塌类建筑, 该设施要能抵御坍塌的房体。
(2) 对从高处掉落的物体能起到良好的防御作用。
(3) 营造一个相对封闭并且安全的小空间, 能够隔绝火灾等其他外界的二次灾害。
将三者综合考虑, 发现后两点更易实现, 而第一点则要面对房屋的重量, 对强度要求很高。但通过查阅相关资料, 发现发生整体坍塌的多为老式平房或者建造年代较旧的楼房, 并且多为砖木或砖混结构。材质相对轻便, 而且这一类房屋大都不高, 因坍塌砸落的能量不是特别巨大。因而在设计强度方面是可能实现的。
2 抗震设施的设计
综合考虑了设计需求和将会面临问题, 我们决定采用半球壳体或者蛋状壳体结构。并在此基础上添加了舱内照明设施, 透气设施, 呼救设施, 排泄物隔离腔等设计——外观结构:为了对砸落物体起到较好的缓冲作用, 我们整体上采用壳状结构, 并使用多层壳体叠加, 逐步缓冲外层受到的落体砸落的力。舱门采用内扣式舱门, 与隔层配合, 防止因外力过大而造成舱门变形锁死。
照明设施:受困者在孤独、黑暗等环境下容易会产生焦虑、恐惧、轻生等念头, 这些情绪还会因为得不到及时的救援而愈演愈烈。为了减轻和舒缓受困者在受困时产生的不良情绪, 我们决定在舱内设计独立的照明设施。
透气设施:本设计是营造了一个独立的小环境, 保证良好的透气就十分重要。为了保持舱内外一个有效的气体流通, 我们在舱壁四周设计了一些透气孔, 并设计了专门的透气装置, 可以对气体起到过滤、缓冲并冷却的效果。
呼救设施:为了使救援工作更具目的性, 我们在每个舱体里面都设计了一个信号发生装置。当舱体被坍塌建筑掩埋后, 可以向外界发射信号, 外界适应的接收装置就可以更具目的性的搜寻遇难者。
排泄物隔离腔:若受困者被困时间较久, 那么就会产生排便需求, 如果没有专门的排泄机构, 那么就会使救生舱内的空气被污染, 进而影响受困者的心情。我们在救生舱与底座相接的地方设计了排便门, 下面接排便孔, 排便孔与外界相通。这样就可以保证救生舱内部不会被排泄物污染。
隔热设计:由于地震可能引发火灾等二次灾害, 为了避免救生舱被意外加热。我们设计了多层舱壁, 并填充油隔热材料。同时在救生舱表面涂抹防火材料。外界即便引发大火, 救生舱也能够使舱内的气温保持在一个相对理想值 (图1、图2、图3) 。
3 救生舱的使用
救生舱的定位是应对灾难的救生产品, 所以应当考虑对使用者所造成的心理影响。为了使救生舱能在地震发生时快速投入使用, 就必须将其摆放在居室中人经常活动的地方, 但这就有可能引发人们对地震的惶恐感, 造成心理压力。考虑到这一矛盾, 我们决定在外观与颜色方面进行设计, 通过视觉上的缓冲达到心理上的降压减压。具体措施如下。
整体外观为流线设计, 避免采用硬线条和过硬的线条。柔和的线条可以减少对视觉上的冲击, 并且可以避免因意外碰撞而受伤。此外这种设计还能更好的吸收冲击缓冲, 增强安全性。
色彩方面使用暖色, 配合柔和的外形可以将救生舱“伪装”成一件室内装饰品。
救生舱的使用方面没有门槛, 当地震发生时, 避难者只需进入舱内, 从内部将舱门关闭, 并可以选择性地适时开启照明设施和求救信号发生器, 静待救援到来。
救生舱在平时可以放置一些食物和饮用水, 并定期更换一下, 力求将人性化工作做得更好。
参考文献
[1]李宏男, 肖诗云, 霍林生.汶川地震震害调查与启示[J].建筑结构学报, 2008, 29 (4) :10～19.
抗震应用 篇9
1 欠发达地区乡村建设与农村民居安全性
在2008年5月12日发生的四川汶川大地震, 使甘肃10个市州有不同程度的损失, 其中陇南、甘南、天水、平凉地区的农村民居遭受了严重损害。全省受灾70个县市区, 受灾乡镇941个, 受灾行政村10946个, 受灾户数1298034户, 受灾人数5266106人, 遇难人数365人, 受伤10158人, 紧急转移安置179.7万人, 倒塌房屋293953户、1322170间, 损坏房屋2438014间 (孔) 。给当地的社会、经济发展与人民生命财产造成严重损失。
甘肃作为西部欠发达省份, 是中国社会经济发展水平较低的地区, 甘肃广大的农村更是处于社会、经济、自然的落后状态。甘肃农村民居建筑虽然具有符合自然生态、地域特色鲜明的特点, 但面对自然灾害, 仍然反映出传统民居建筑的脆弱。甘肃有1800万人口居住在农村地区, 占总人口的68%, 由于农村地区经济发展水平较低, 农民的防灾减灾意识淡薄, 农村地区的建房未纳入建设管理, 大多数房屋未经正规设计和正规施工, 村镇房屋抗震能力普遍低下, 地震安全问题尤为突出。
由于历史的原因, 农村的整体经济发展水平普遍较城镇差, 甘肃地形狭长, 陇南、甘南、天水、庆阳、平凉、定西、临夏多为山区, 山区农村经济水平更低, 很多群众无力建设符合抗震标准的房屋, 农村的多数建筑依旧为传统的土木砖石结构。在庆阳老区, 有一部分人们祖祖辈辈都居住在山腰上窑洞里, 陇南、天水山区农民有一部分长期居住在河谷地区。由于这些地区经济相对落后, 当地村民建房一般都是靠亲友以及民间工匠以互助的方式建造, 建房从基础施工到砌墙、抗震构造标准上都不符合要求。即使在经济相对发达的河西地区, 如张掖、武威等乡镇, 其住房也多是按照传统的施工方法, 由住户私人建造, 缺乏具有抗震要求的专业设计和施工, 工程建设缺乏管理, 导致农村房屋在建造过程中材料强度低、结构整体性差, 房屋的抗震能力普遍较低。在甘肃这样一个自然灾害多发区, 上述现象带来很大的安全隐患。主要体现为:
一是房屋建造选址不合理, 民居的分布与沿江、沿河谷等潜在的地震构造方向一致, 会带来较严重的震害破坏。
二是在经济欠发达的部分农村特别是少数民族居住的山区, 土木结构的两坡水瓦屋顶和砖平房居多, 土木结构的房屋由于采用生土建材, 不具备抗震能力。
三是地基处理不合理。很多农村民居建造只注意上部建筑的美观, 不重视下部基础的坚固。有的房屋基础挖土仅几十公分深, 甚至有的不做基础, 在自然地面夯实后直接砌墙, 留下很大的隐患。为了保证房屋强度, 基础必须建造在有一定强度的持力层上, 并且基础应埋置一定深度, 并保证基础的刚度、稳定性。
四是农村住宅通常把划分的宅基地建满, 左邻右舍靠的很近, 破坏性地震时往往产生“多米诺”骨牌效应。
由于认识问题, 大部分生活在山区的农民防震减灾意识淡薄。虽然近年来, 党和政府惠农和民族政策给农村带来了实惠, 但不少靠天吃饭靠政府救济的思想依然还很严重, 就业和创收的门路少, 造成部分农民由于成本考虑对建造抗震安全房屋望而却步。
随着国家对新农村建设步伐加快, 农村房屋建设改造力度加大, 农民盼望居住环境得到改善, 能够住上漂亮而安全的房屋。在发达地区, 农民正在规划建设自己心目中的新农村。在欠发达地区, 由于缺少雄厚的物质基础和良好的生态环境做支撑, 推进社会主义新农村建设除了改变农村落后面貌, 提高农民生活水平外, 难度还在于如何在民居建设方面防灾、抗震, 选择抗震、防灾环境好的地区建设自己的家园。
2 农村民居建筑震害防治工作亟待解决的问题
由于我省经济发展水平的差距, 农村抗震民居建设发展水平也不一致, 同时由于管理人员和技术力量严重缺乏, 以及历史遗留问题, 在落后地区、山区的农村民居建设中, 还存在很多问题。缺乏统一组织和有效管理, 农村村镇基本抗震建设的管理制度和措施严重缺位。大多数非建制镇和自然村没有进行建设总体规划工作, 宅基地审批与规划和建设管理工作严重脱节。由于乡村面积大, 建筑分散, 单靠地震监测和建设部门监管难度很大, 农民建房随意性大, 给农村建筑带来了相当大的隐患。建筑管理不到位, 使得村镇抗震管理工作更难以落到实处。即使农民有意识地想建造抗震强度高一些的房屋, 而城镇地区有资质、有技术实力的建筑施工企业不愿意到农村地区承建工程。很难找到合适的施工单位, 没有经过正式培训的工人, 施工过程中操作不规范, 使用很多长期沿袭下来的传统习惯, 都为新建的房屋留下了隐患。如果不解决这些问题, 即使采用抗震性能强的新材料, 也无法起到抗震设防的作用。所有这些, 都是当前在农村民居建设中亟待解决的问题。
没有农村的现代化就没有中国真正的现代化。要实现我省农村的现代化与农民住房的安全、舒适, 还有很长路要走。目前我国社会经济发展水平总体上已基本达到了小康, 在社会主义新农村建设过程中, 如何让我省农村居民住上安全、实用的房子, 避免和减少地震带来的危害, 应该是农村民居建设和抗震防灾工作中最重要的内容。而要解决这些具体问题, 首先要把它作为各级政府的一个主要工作内容, 从组织、政策、方法、技术等各个层次采取措施。
下面是在政策与管理层面对新农村建设中几点见解:
一是加强组织、强化领导。建议各级政府牵头, 结合各地实际, 具体组织、协调各地村镇的规划与民居建设管理。各乡镇也应相应成立新农村建设管理机构, 整合各部门力量, 加大对村镇建设中抗震防灾项目的扶持力度。其他有关部门要根据自身职能, 在农村民居建设和抗震防灾方面提供资金、技术和服务等方面的支持。
二是编制规划, 配套政策。按照规划先行的原则, 因地制宜编制村庄建设发展规划。政府应围绕加快新农村建设步伐、提高农民的居住水平制定相应的配套政策, 加强宣传, 将新农村建设要达到的软硬件标准、要求、优惠政策等宣传到乡镇、村庄, 调动村民的积极性, 营造新农村建设的良好氛围。
三是明确目标, 确定试点。结合各地实际情况, 制定出台新农村民居建设的基本硬件条件和安全标准, 并具体细化, 同时各乡镇要尽快启动试点村建设, 重点投入、重点建设, 尽快形成规模, 发挥以点带面的示范效应。
四是确定标准, 推广技术。结合建设社会主义新农村, 政府应纳入对村镇民居建筑的帮助和有效管理。健全有关村镇建筑的法律、法规和技术标准, 为建设安全、实用、美观的农村民居建筑打好基础。
3 对农村民居结构安全与震害防治建议
一般来说, 震害的大小与地震特征和房屋结构的特点有关。地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的平均强弱程度。建筑物所在地区的地震烈度, 与地震震级有关, 也与距震中的距离和地质条件有关。距离震中的距离不同, 地震的影响程度不同, 即烈度不同。汶川地震的震级是里氏8级, 震中区烈度达11度, 造成的破坏很严重。从震害结果来看, 凡经正规设计、有抗震设防措施并且施工质量有保证的城市房屋建筑, 基本上达到了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标。
经现场调查发现, 凡新建的按照建筑规范进行合理设计, 施工质量有保证的建筑物, 未见严重破坏。地震虽然不能完全避免, 但是地震灾害是可以通过抗震技术应用加以减轻。应总结经验教训, 关注灾后重建及农村建设中如何提高建筑物的抗震性能, 要从房屋选址、设计、材料、施工、管理等环节保证建筑物质量。
一是在不同工程地质条件的场地上, 建筑物在地震作用下的破坏程度是明显不同的。在地震区进行建筑场地选择时, 尽量避开对建筑抗震不利的地段。对拟建场地周围可能存在的滑坡、塌方、泥石流等地质隐患作出详细评估, 对场地是否避让提出明确合理建议, 科学划分场地类别。场地选择是否在有利地段, 场地及周围有无地陷、地裂、滑坡、洪水等隐患。
二是抗震结构体系选择时考虑的因素很多, 通常选择时要求:结构的整体性好, 构件之间连接、锚固可靠;构件应具有必要的承载力和一定限度的延性。对于多层砌体房屋:同一结构单元中最好采用相同类型, 砖房与底框架砖房或内框架砖房或框架结构等“混杂”的结构类型需尽量避免。
三是建筑的抗震设计按照“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的原则, 对建筑物选择合理的抗震结构体系, 采用合理的抗震措施, 保证结构的抗震性能。在结构抗震设计中, 宜采用塑性耗能机理, 使结构可以利用一定限度的塑性变形来耗散地震时输入结构的能量, 有利于抗御结构倒塌破坏。不同的结构体系, 可以通过不同的设计和抗震构造措施来增强结构和构件的延性。如:多层住宅大多采用砖混结构, 应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;控制房屋的高度和层数;控制房屋抗震横墙最大间距;按抗震要求设置构造柱、圈梁以提高墙体抗剪能力, 提高结构的极限变形能力;进行墙、柱高厚比的验算;采取加强构件之间的连接等措施。对抗震要求较高的建筑, 可选用框架结构, 且应注意梁、柱塑性铰的设计, 遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固”的原则。
四是在建筑工程中, 利用政府有效的管理机制加强职能管理, 严格执行国家标准, 严格按照建筑设计建造建筑物, 加强监督管理, 确保施工质量, 也是确保建筑抗震性能的重要因素。加强对工程使用的原材料、构配件和半成品的质量控制, 提供材料检测手段。提倡采用新工艺、新结构、新材料和新技术, 对涉及结构安全主要材料必须检测合格后使用。
五是建立一套适合我省不同地区、不同民族、不同环境的房屋设计与安全标准, 在充分考虑房屋美观、功能合理, 符合当地农民生活要求, 照顾少数民族风俗的前提下, 一定要加强房屋结构的安全性。组织技术人员编制适应本地农民生活、生产习惯的标准设计图纸及配套工法;通过技术指导、技术服务、技术咨询、技术培训和建造样板房示范等的方式, 提供帮助和指导。应资助农民应用安全的结构形式及接受施工监督, 对开发适用技术给予经济补助, 鼓励和引导农民建造更加安全、适用的住房, 从根本上改变西部欠发达地区农村民居的落后面貌。
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抗震应用 篇10
落梁发生时, 墩底可能已经处于了弹塑性阶段, 本文意在对比分析阻尼装置在不同安装位置下的减隔震效果。
1 阻尼防落梁防碰撞装置的安装
目前工程实际运用中常用的有2种阻尼装置安装方式:安装于相邻主梁之间, 安装于主梁底部与桥墩墩顶之间, 如图1所示。
2 不同安装方式效果对比分析
2.1 分析工况
为了分析阻尼防落梁防碰撞装置的使用性能, 对比其在不同的安装位置对地震中桥梁的保护作用, 分析工况如表1所示。
2.2 建立模型
(1) 工程概况
某大桥为12×40.5 m (路中线处) 先简支后结构连续T形梁桥, 桥型布置如图2所示。全桥共8联, 全桥左、右幅各5道伸缩缝;支座均采用铅锌橡胶支座, 下部采用Y形墩 (下带矩形承台) , 桩基础;桥台根据地质情况采用桩柱埋置式桥台、桩基础。
(2) 动力模型
采用大型有限元软件Midas Civil建立桥梁动力模型, 全桥采用梁单元模拟, 铅芯橡胶支座采用了支座单元模拟, 在边界条件中考虑了墩底的桩土非线性效应。全桥共3 484个节点, 3 554个单元, 模型如图3所示。
(3) 动力分析
本文动力分析采用时程分析法, 地震波采用当地实测地震波, 并考虑三维激励, 根据相关规范, 竖向激励为水平激励乘以0.65。
2.3 分析结果
通过以上分析得到了桥梁在地震作用下各工况的地震响应, 由于本文篇幅有限, 现仅对6#桥墩、第2联右梁端和第3联左梁端进行分析, 对梁端与相邻梁端的纵桥向位移、主梁梁端与盖梁的横桥向位移进行对比, 结果如图4、图5所示。
由图4可以看出:不安装阻尼装置时, 相邻两梁位移时程存在交叉即发生了碰撞;安装了阻尼装置后, 相邻两梁在地震作用时, 计算的梁端位移与相邻梁端位移差很小, 并在可控范围内, 阻尼装置很好地防止了相邻两梁的碰撞。
由图5以看出:当阻尼装置安装于主梁底部与桥墩顶部之间 (即工况3) 时, 在地震作用下, 计算的梁端位移与盖梁位移差很小, 并在可控范围内, 此时就不会发生落梁。反之在工况1、工况2下, 主梁与盖梁位移时程曲线相差很大, 当相对位移超过主梁的搁置长度时, 就会发生落梁。另外可以看出, 当阻尼装置安装于相邻两梁之间时, 不能起到很好的防落梁作用。
由图6可以看出:将阻尼装置安装于主梁底部与桥墩之间 (工况3) 时, 6#墩底弯矩较其他2个工况大大增加。而将阻尼装置安装于两梁之间 (工况2) 时, 墩底弯矩较没有安装阻尼装置 (工况1) 时增加很小。
3 结论
在地震力的作用下, 将阻尼防落梁防碰撞装置安装在主梁底部与桥墩顶部时, 能够有效地防止梁端的碰撞以及落梁的发生且效果最佳。但此时增大了桥墩的地震力作用, 需要增强桥墩的强度。而采用将阻尼装置设置于相邻两主梁之间时, 能够有效地防止相邻两主梁发生梁端碰撞, 且不会增加相应桥墩的墩底内力, 但是防落梁能力较差。
摘要：文章对阻尼防碰撞防落梁装置的工作原理及其工程应用进行了介绍。当不安装和分别安装于2种不同的位置 (相邻主梁之间和主梁底部与墩顶之间) 时, 对主梁与盖梁的位移时程进行分析, 结果表明2种阻尼安装位置都能很好地防止相邻两梁的碰撞, 但是当阻尼装置安装于相邻两梁之间时, 不能起到很好的防落梁效果。
关键词：桥梁工程,地震碰撞,阻尼装置,时程分析
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抗震应用 篇11
摘要：介绍旋翼无人机的工作原理和技术流程，以无人机在2016年云南重点监视防御区建筑物抗震能力调查中的应用为例，对其获取的12个调查点的房屋影像数据进行质量评价和照片拼接处理，并对产出的正射影像全景图和三维点云模型进行了对比分析。结果表明，旋翼无人机在云南山区具有明显优势，可作为一种快速获取影像数据的技术手段，为区域建筑物抗震能力评估提供有效的基础信息。
关键词：旋翼无人机；影像获取；地震应急；建筑物抗震能力
中图分类号：P315-39 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）04-0673-07
0 引言
无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV），是一种有动力、可控制、能携带多种设备、执行多种任务并能重复使用的无人驾驶航空器，简称无人机（马子路等，2013；熊自明，闫鹤，2013；田凯，2013）。无人机最早出现于1917年，早期的无人机主要用作军事目的上的靶机以及作战、侦查飞行平台，随着无人机技术的不断成熟，应用领域也越来越广泛（邵金强，2014；黄春雷，2015；张启元，2015）。无人机通过搭载不同的实用载荷，可用于高空监控、灾害监测评估、输电线路巡检、工程检测、电视节目录制、农林植保、派送快件、地图测绘、应急救援等各行各业中（邹春海等，2016）。在国外，已经有牧民开始利用旋翼无人机取代牧羊犬来放羊。而在2013年亚马逊底首次公开展示了Prime Air服务，一架8旋翼无人机，半小时内可以将一件五磅重的快递送到目的地。在国内，多家电力公司利用多旋翼无人机进行电力巡检和放线。广东中山、河北廊坊等地区已经开始采用多旋翼无人机喷洒农药。2015年常州警方利用多旋翼无人机侦察，成功侦破了一起化工原材料盗窃大案。无人机作为一种新科技，正潜移默化地改变着人类的生活方式。在地震应急救灾中，无人机因其机动灵活、现势性强、作业成本低和高分辨率等特点，可以第一时间到达救援人员无法到达的危险区域，及时获取灾区影像数据并实时回传，为灾区的灾害排查、灾情评估、人员安置、救灾力量部署等应急工作提供科学依据。近年来，无人机影像获取系统作为震后快速获取灾情信息的重要手段，在2008年汶川地震（龚建华，赵忠明，2008）、2010年玉树地震（陆博迪等，2011）、2011年盈江地震（温奇等，2012）、2013年芦山地震（王晓青等，2015；刘亢，尚红，2013）、2014年鲁甸地震（桂新，祝红英，2015）、2015年沧源地震（李超等，2015）等历次地震应急救灾工作中发挥了巨大作用。
目前无人机类型达数百种之多，其分类方法也多种多样，按照机翼形式可分为固定翼无人机和多旋翼无人机（刘昌军等，2014）。固定翼无人机具有飞行速度快、动力效率高、飞行高度高、续航远等优点，但是存在起飞和降落场地要求较高、受低空紊流响应较大、无法在指定位置悬停、航线规划设计和数据处理耗时较长影响时效性、受航空飞行管制难以经常性展开等问题。旋翼无人机的体积和作业半径小、可垂直起降、可在空中悬停，相比固定翼无人机，对场地及气象条件要求较低，在获取小区域高分辨率遥感影像方面具有更强的时效性（李超等，2015；李翔，2016）。云南地形复杂、西北高东南低、海拔高差悬殊、高山峡谷相间、交通等基础设施落后，加之，云南地区地震发生频率高、灾害重，应急救援难度大，因此基于旋翼无人机的影像获取系统更适用于云南地震应急工作。
本文介绍了旋翼无人机的影像获取系统组成、特点和基于旋翼无人机的建筑物抗震能力调查技术，并以旋翼无人机在2016年云南重点监视防御区建筑物抗震能力调查中的应用为例，初步探讨了旋翼无人机在云南地震应急准备工作中的应用。
1 旋翼无人机工作原理
旋翼无人机的机械结构简单，具有小巧轻便、操作简单、环境适应性较强等优点。云南高原山区海拔高、气流变化快、作业面积较平原地区小。旋翼无人机以智能电池为动力，采用垂直起降方式，对场地条件要求低，满足高原山区野外作业要求。在飞控方面，旋翼无人机地面飞行控制灵活，可在空中自由悬停，对飞控手的要求也较低。常见的旋翼无人机包括四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机、Y型无人机、H型无人机、单旋翼直升机等多种类型。不同类型的旋翼无人机在实用载荷、抗风能力等方面的性能有所差别，在实际应用中要根据任务要求和飞行环境来选择合适的机型。
旋翼无人机影像获取系统以旋翼无人机为飞行平台，搭载数码相机或数码摄录机获取地面影像信息，飞行过程中可同步传输影像并实时处理，产出正射影像地图等数据成果。无人机影像获取系统由无人机航摄平台、地面控制系统、数据处理系统组成，如图1所示。
2 基于旋翼无人机的建筑物抗震能力调查技术路线
基于旋翼无人机影像获取系统的建筑物抗震能力调查主要由前期准备、航拍和数据处理3个阶段组成。前期准备阶段主要包括图上作业、定点勘察、飞行条件测试、航线设计和飞行指令传输等。在云南高原山区特别要注意风力、天气以及高山峡谷的精确海拔数据。航拍阶段实时监视无人机飞行状态，保证无人机按照预设航线和高度飞行。
数据处理阶段主要包括照片拼接、三维建模、建筑物信息识别和抗震能力评估4个方面。旋翼无人机获取影像受无人机飞行高度和相机焦距的限制，很难用一张照片来拍下整个目标区域。照片拼接就是将有一定重合区域的大数量航拍影像，进行空间配准、图像融合后，形成视野范围较大的地面全景图像（DOM），以达到扩展调查范围的目的（吴荣华等，2012；温奇等，2012）。
无人机获取影像分为正射影像和倾斜摄影影像两大类。正射影像是指垂直于地面拍摄获取的影像，影像范围较广，可拼接得到全景图，宏观把握区域房屋面积和房屋类型。但是正射影像存在只能垂直拍摄建筑物屋顶的局限性，不能表达建筑物侧面墙体信息。倾斜摄影是指从多个角度完整获取建筑物表面纹理信息，无人机倾斜摄影获取的影像一方面可用来获取重点关注区域信息，例如房屋墙体、层高、建筑物材料等，另一方面，利用影像处理软件生成三维点云模型，可更直观地表现某个建筑物的结构，并基于三维立体模型进行建筑物测量。因此，基于旋翼无人机影像获取系统的建筑物抗震能力调查中，利用正射影像拼接获得目标区域全景图，可以反映区域建筑物面积、数量、类型等基本情况，倾斜摄影影像反映局部关注信息，可以了解房屋高度、墙体、建筑物用材等信息，并建立单体建筑物三维点云模型。基于旋翼无人机影像获取系统的建筑物抗震能力调查技术流程如图2所示。
3 应用实践
3.1 航摄区域
2016年1月19～25日，地震系统重点监视防御区调研工作组利用四旋翼无人机获取云南重点监视防御区的建筑物基础信息，用于建筑物抗震能力评估。航摄区域位于云南西北部横断山区，地形复杂、海拔高差大、天气多变。选取的航拍调查点共12个，无人机飞行环境包括高山峡谷、高原盆地、高原山地等云南典型地形地貌，最高海拔2 500 m，最低海拔1 460 m，最大海拔差1 040 m。航摄对象包括农村居民点、城镇居民点，涉及大理州、丽江市、保山市、楚雄州、玉溪市5个州（市），航拍总面积3.38 km2。图3为无人机航拍调查点示意图。
3.2 数据处理
旋翼无人机获取照片共1 292张，包括正射影像676张和倾斜摄影影像616 张，数据总大小约7G。航摄平均海拔1 797 m，航拍高度47～160 m。根据目视观察和计算机自动快速检查产出的精度报告，图像清晰度和重叠度满足建筑物信息识别及照片拼接要求。通过对比分析，航拍高度越高，获取的影像面积越大，在建筑物抗震能力调查中，为获取更大范围的建筑物影像，正射航拍的高度较高，而较低飞行高度获得的倾斜摄影影像更便于观察建筑物结构。
无人机获取的原始影像数据经过质量检查，剔除重叠度低、图像质量不好的影像之后，利用影像处理软件进行照片拼接和三维建模。拼接照片数最多为107张，最少为21 张，拼接照片最大高差是13.6 m，照片重叠度越高，照片拼接效果越好。利用高性能移动图形工作站，以高精度处理模式处理100 M数据，照片拼接平均耗时约12 min，照片拼接能够多任务并行处理，具有拼接速度快、处理数据量大的特点。具体拼接影像信息如表1所示。调查点地点时间年-月-日海拔/m天气航拍面积/km2平均航高/m航高差值/m拼接幅数/张拼接数据大小/M拼接耗时/min
1大理州祥云县下庄镇老张营村2016-01-191 900晴0.461580.82515518
2丽江市宁蒗县红乔乡2016-01-202 500晴0.321001.56942245
3丽江市永胜县永北镇兴营村委会方家村2016-01-202 200阴0.261006.66943050
4丽江市永胜县三川镇2016-01-211 700晴0.071600.93019321
5丽江市永胜县程海镇兴义村2016-01-211 500阴0.11106.16641243
6大理州宾川县大营镇上地苴村2016-01-211 600阴0.071000.77448453
7保山市施甸县仁和镇2016-01-221 460晴0.23150110767668
8楚雄州城区2016-01-231 780小雨0.05470.82113013
9楚雄州双柏县妥甸镇洒利黑村2016-01-241 970雨夹雪0.0410012717121
10玉溪市易门县六街镇茶树村2016-01-241 690小雨0.671003.410449861
11玉溪市红塔区大营街镇大营街村2016-01-251 620阴0.9911013.68640543
12玉溪市江川县九溪镇河口村2016-01-251 650阴0.121502.59745049
3.3 数据成果分析
3.3.1 正射影像全景图
正射影像图通过拼接产出DOM（正射影像图）、DSM（数字表面模型）、KML瓦片数据、高程Shap格式文件等数据成果。其中应用最多的是正射影像全景图，根据全景图可全面、直观地了解调查点建筑物类型、数量、面积等基本信息。无人机获取影像拼接的全景图分辨率和清晰度满足建筑物识别的一般需求。以玉溪市易门县六街镇茶树村全景图（图5）为例，结合倾斜摄影影像可看出该村以土木结构和砖混结构房屋为主，建筑物总面积0.31 km2，土木结构房屋占84%，砖混结构房屋占10%，还有极少数的砖木结构房屋，92%的房屋为二层建筑，其他为平房和三层建筑。通过正射影像全景图能够较为全面、准确地把握当地房屋建筑情况，为评估当地建筑物总体抗震水平提供数据支撑，不仅节省人力、物力，而且信息获取方便、准确度高。
3.3.2 三维点云模型
利用33张倾斜摄影照片尝试构建大理州宾川县大营镇上地苴村某四合院建筑的倾斜摄影三维点云模型（图6），由图6可知，该村房屋以砖木结构为主，是滇西北地区典型的“三坊一照壁”民居型式。构建的三维点云模型总体能够呈现该建筑物立体视觉效果，直观了解建筑物结构、墙体等详细信息，不足之处是，由于倾斜摄影角度和照片数量不够多，造成三维点云模型有“黑洞”现象。利用倾斜摄影影像构建三维点云模型对照片重叠度的要求高，需要360°无死角拍摄，专业性强，拍摄照片数量大，在地震应急工作中，尤其是地震现场应急特定周期内涉及的不多。
4 结论与讨论
由于旋翼无人机具有机动灵活、对场地要求低、不用申请空域等特点，其在高原山区的优势更加明显。云南地形复杂，山区占全省国土总面积94%，居民点多数分布在高山峡谷区，利用旋翼无人机可以快速获得人工难以得到的大范围房屋影像数据。无人机获取的影像数据通过软件拼接能够快速产出目标区域的建筑物正射全景图和三维模型，为建筑物抗震能力调查评估提供数据支撑，有效提高工作效率。通过旋翼无人机在云南重点监视防御区建筑物抗震能力调查中的实践，获得以下几点认识和结论：
（1）天气对旋翼无人机的飞行安全影响很大，大风、下雨、温度过低等特殊天气状况下旋翼无人机不能正常飞行，工作人员应提前做好无人机飞行条件评估工作。
（2）旋翼无人机的飞行距离不长，续航时间较短，在云南复杂的作业环境手动控制方式比自动程控方式更具有操作性。云南高原山区气流变化快，无人机飞行过程应尽量采取手动控制，遇到风向、风力突变等突发情况能够及时应变，保证飞行安全。旋翼无人机拍照方式有定距拍摄、定时拍摄、手动拍摄3种，其中定距拍摄的照片容易有偏移，定时拍摄的照片容易出现照片数量较少或过多的问题，手动拍照方式获取的照片重叠度和覆盖度更高。
（3）无人机正射摄影和倾斜摄影相结合可以获得更全面、准确的房屋基础信息。无人机正射影像拼接的全景图能够反映区域建筑物宏观基本信息，倾斜摄影获取的影像能够反映房屋墙体、结构等重点局部信息，实现建筑物的三维可视化。
（4）无人机获取影像配合人工调查可以提高建筑物抗震能力评估结果的准确性。旋翼无人机获取的影像不能透视房屋内部结构情况，例如承重构件等信息需要人工入户调查。旋翼无人机作为一种快速获取影像数据的技术手段，在建筑物抗震能力调查评估中发挥重要作用，但不能完全替代人工调查。
目前旋翼无人机技术处于快速发展期，随着旋翼无人机续航时间、飞行器性能的不断提高，旋翼无人机技术在地震预评估、地震地质勘查等地震应急准备工作中的应用将越来越广泛。然而旋翼无人机影像获取系统也存在不足的地方，如没有专门的基于无人机获取影像的建筑物抗震能力评估信息识别软件，需要通过目视判断、图上测量和计算来提取建筑物类型、各类房屋所占比例等信息。另外旋翼无人机在地震应急工作中的应用还未成熟，也没有相应的工作机制。在今后的研究中，还需要对这些方面做深入的探索。
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抗震应用 篇12
1 野战医院诊断类卫生装备的优点
1.1 便于携带、车辆展开/撤收迅速、机动性强
野战条件下, 战况瞬息万便, 战场也在不断变化, 时间就是生命, 抢救生命就是和时间赛跑, 对设备的机动性要求很高。因此要求诊断设备便于携带和展开。检验设备及超声设备都为便携式, 重量轻、体积小, 单兵即可搬动、携带, 非常适合在野战条件下使用, 机动性强。放射设备XCY2002-1/200野战X线诊断车, 展开/撤收迅速转级时间短, 达到地域后展开/撤收平均时间在10min以内, 铁路装载时间在30min以内。展开与撤收需要人员少 (3～4人) , 而且XCY2002-1/200野战X线诊断车对车辆扩展部分使用了液压装置, 使得车辆展开/撤收更加迅速、在野战条件下应用优势明显。
1.2 设备安装简单、稳定性好
检验设备及超声设备都不需要进一步的安装, 卸载后即可应用, 而且稳定性较好。XCY2002-1/200野战X线诊断车安装也简单、快速。车载X线影像处理系统的主机, 显示器, 打印机等设备也都固定在指定位置, 其所有的连接线插口也换成专用插口减少了因频繁拆装造成设备的接触不良等故障, 稳定性好, 虽然经过70多小时的铁路运输和6个多小时的盘山路塌方路段、颠簸路段、各诊断设备都未出现任何损坏, 显示了其良好的稳定性。
1.3 操作灵活、功能强大、适合大批量伤病员检查
迈瑞DP-3200便携式超声操作非常简单灵活, 而且具有无创、可反复操作等优点, 在腹部脏器中应用优势明显, 特别是野战条件下急腹症及脏器破裂伤多见, 便携式B超应用非常方便且灵敏度高, 可用于大批量伤病员检查。i-STAT干式生化及血气分析仪, 该设备小巧便捷, 操作简单用血量少, 2 min出结果, 结果准确可靠, BC-1800全自动血细胞分析仪操作非常简单, 2 min可出结果, 都可用于大批量伤病员检查。XCY2002-1/200野战X线诊断车车内X线机采用“U”型臂结构, 使操作更为灵活。摄影架既可以近台操作又可以遥控操作, 可根据透视、摄影需要进行前后左右伸缩、升降、旋转多个动作, 基本满足对灾区患者复杂伤情的影像诊断需要。XCY2002-1/200野战X线诊断车配备野战车载X线影像处理系统, 该系统能完成所有的病人信息的载入、存储、图像的加工处理, 可满足大批量伤病员通过的需要。
2 野战医院诊断类卫生装备的不足之处
2.1 超声机器探头配备不足
迈瑞DP-3200便携式超声虽然可以标配两个探头, 但总后勤部给全军各野战医疗所只配发了适合腹部脏器检查的3.5 MHz探头, 并没统一标配适合浅表器官检查的7.5 MHz探头, 因此在临床上浅表器官的检查中受到一定限制。
2.2 XCY2002-1/200野战X线诊断车供电系统不完善
XCY2002-1/200野战X线诊断车只能使用380V电源, 在野外只能使用30kW电站挂车为其供电, 因携带挂车, 在灾区山路行驶中危险性加大, 而且30kW电站工作时噪音大、消耗大, 不适应长期供电。地方供电网络供电后由于灾区供电网络电压不稳, 设备自身又没有电压保护装置, 因而经常导致机器设备因电源问题而出现故障。
2.3检验设备受高温影响大
检验仪器应安装在温度、相对湿度、防尘、防噪、电源符合要求的环境中, 青川灾区帐篷内最高温度达45℃左右, 高出了仪器工作温度16～30℃, 因此BC-1800全自动血细胞分析仪在高温环境中, 频繁发生温度过高报警, i-STAT干式生化及血气分析仪, 也多次提示温度过高, 需将设备放到冰箱中降温至工作状态。ECOM-F 6124半自动生化分析仪泵管卡管也出现由于高温开胶的现象。
因此, 对诊断类卫生装备配备应齐全, 设备的设计与使用应在多种复杂条件下反复调试与使用, 考虑到复杂的地理条件与天气条件, 使其能胜任抗高温、抗洪、抗震、抗核辐射等多样化的军事斗争任务。同时野战条件下, 加强医疗设备的预防性维护, 以降低故障率, 最大程度地增加仪器的使用率。
摘要：叙述了抗震救灾野战医院放射设备、超声设备、检验设备的应用体会, 指出了诊断类卫生装备具备便于携带及展开、设备安装简单、稳定性好、操作灵活、功能强大, 适合大批量伤病员检查的优点, 也指出有超声机器配备探头配备不足、野战X线车供电系统不完善、检验设备受高温影响大的不足之处。
关键词：诊断,卫生装备,应用,野战医院
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