前言：中文期刊網精心挑選了給排水管道抗震設計范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
給排水管道抗震設計范文1
中圖分類號：TU99文獻標識碼：A
市政排水管道是城市基礎設施非常重要的組成部分。在城市的日常運行和發展建設中有著舉足輕重的作用。近些年來，由于降雨造成的突發事件漸漸引起了人們的關注，比如2012年7月的北京暴雨，造成的損失非常嚴重，引起了全國對排水設施的思考。
1排水體制的選擇
排水體制主要有合流制和分流制兩種。排水體制的選擇，應根據城鎮的總體規劃，結合當地的地形特點、水文條件、水體狀況、氣候特征、原有排水設施、污水處理程度和處理后出水利用等綜合考慮后確定。同一城鎮的不同地區可采用不同的排水體制。除降雨量少的干旱地區外，新建地區的排水系統應采用分流制。現有合流制排水系統，有條件的應按照城鎮排水規劃的要求，實施雨污分流改造；暫時不具備雨污分流條件的，應采取截流、調蓄和處理相結合的措施。
2現場踏勘
給排水管道距離相對較長，或穿越城鎮密集區，或敷設在農田，或跨越山丘和河流，還有可能橫跨鐵路、公路及橋涵。一項管道工程同時會遇到上述幾種或所有的地形和地貌，其復雜的地形和地貌若不現場查看，則很難全面完成設計。結構設計人員應會同給排水、概預算等專業設計人員共同進行現場踏勘和選線，了解管道線路擬通過的沿線地帶地形地貌、地質概況，必要時應在施工圖階段對個別疑難地段重新踏勘。
3測量和地勘要求
要準確地反應管道沿線的地形地貌和水文地質情況，必須有測量和勘探部門提供的準確的地形和水文地質資料。
3.1勘探點間距和鉆孔深度
勘探點應布置在管道的中線上，并不得偏離中線3m，間距應根據地形復雜程度確定的30～100m，較復雜和地質變化較大的地段應適當加密，深度應達到管道埋設深度以下1m以上，遇河流應鉆至河床最大沖刷深度以下2～3m。
3.2提供勘探成果要求
劃分沿線地質單元；查明管道埋設深度范圍內的地層成因、巖性特征和厚度；調查巖層產狀和分化破碎程度及對管道有影響的全部活動斷裂帶的性質和分布特點；調查沿線滑坡、崩塌、泥石流、沖溝等不良地質現象的范圍、性質、發展趨勢及其對管道的影響；查明沿線井、泉的分布和水位等影響；查明擬穿、跨河流的岸坡穩定性，河床及兩岸的地層巖性和洪水淹沒范圍。
4結構設計內容
4.1結構形式
管道的結構形式主要由給排水專業確定，結構專業應根據管道的用途(給水還是排水，污水還是雨水)、工作環境(承壓還是非承壓)、口徑、流量、埋置深度、水文地質情況、敷設方式和經濟指標等從專業角度提出參考意見。一般情況下，承壓管道常采用預應力鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、玻璃鋼管、UPVC管、PE管、現澆鋼筋混凝士箱涵。非承壓管常采用混凝土管、鋼筋混凝土管、砌體蓋板涵、現澆鋼筋混凝土箱涵等。當污水管道口徑較大時應采用現澆鋼筋混凝土箱涵，特殊情況、特殊地段(過河渠、公路、鐵路等)、局部地段非承壓管也采用鋼管等形式。大型給排水管道工程也有采用盾構結構形式的。
4.2結構設計
根據管道規格、埋置深度、地面荷載、地下水位、工作和試驗壓力對管道的剛度和強度進行計算及復核，提供管道壁厚、管道等級、或結構配筋圖。對于一些必須采取加固方法才能滿足剛度和強度要求的管道，應根據計算采用具體的加強加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或鋼筋混凝土包管等，當鋼管計算出的壁厚不經濟時，應采用加肋的方法處理。加固的具體方式和方法應根據實際情況和經濟指標來確定。
4.3敷設方式
敷設方式的選擇應根據埋置深度、地面地下障礙物等因素確定，一般有溝埋式、上埋式、頂管及架空，較為常用敷設方式采用溝埋式，當溝埋式有一定的難度時，可選擇頂管和架空等敷設方式。不同的敷設方式，其結構設計亦不同。
4.4抗浮穩定
有些管道敷設的地段地下水位較高或者施工期間多雨，因而管道的抗浮穩定應引起結構設計人員的重視。設計時應根據計算采取相應的抗浮措施，避免浮管現象的出現。
4.5抗震設計
4.5.1場地和管材的選擇
確定管線走向時應盡量避開對抗震不利的場地、地基，如不可避免而必須通過地震斷裂帶或可液化土地基時，應根據工程的重要性、使用條件綜合考慮。給水管道應選擇抗拉、抗折強度高且具有較好延性的鋼管，并要求做好防腐措施。有抗震要求的排水管道應采用鋼筋混凝土結構，并有相應的構造措施，盡量避免嚴重破壞。
4.5.2構造措施
承插管設置柔性連接；磚石砌體的矩形、拱形無壓管道，除砌體材料應滿足磚石結構抗震要求外，一般可加強整體剛度(頂底板采用整體式)、減少在地震影響下產生的變形，提高管道的抗震性能；圓形排水管應設置不小于l20度的混凝土管基，管道接口采用鋼絲網水泥帶，液化地段采用柔性接口的鋼筋混凝土管；管道穿越構筑物時應在管道與套管的縫隙內填充柔性填料，若管道必須與墻體嵌固時，應在墻外就近設置柔性連接；管道附屬構筑物應采用符合抗震要求的材料和整體剛度好的結構型式。
(1)地基處理。出圖時應包含地基處理的平、縱斷面圖。掃描矢量化需要處理的地段的地勘資料縱斷面，選擇參考點并根據給排水專業的平、縱斷面將管道基底輪廓線放在地質縱斷面上，劃分地質單元并注明樁號和基底高程，標明溝槽范圍內和基底以下土層構造以及地下水位。根據縱斷面地質單元的劃分(樁號劃分)，確定需處理的范圍，針對不同的地質情況和厚度分別采取相應的處理方法。具體的處理方法有：換填、拋石擠淤、砂石擠密、水泥攪拌樁、灰砂樁、木麻黃樁等方法。具體設計按地基處理規范規程執行。
(2)管道支墩及鎮墩。對承插接口的壓力管道，應設置水平和垂直支墩。設計時應根據管道轉角、土的參數、工作壓力和試驗壓力計算所需支墩的大小。埋地鋼管可不設管道支墩。
5給排水管道設計中的其他問題
5.1在用戶管線出口建立格柵中纖維、塑料等沉積物、懸浮物和漂浮物的大量存在，給管道的清掏和疏通維護作業帶來了很大困難。特別是抽升泵站的格柵間，每天都會攔截到大量的漂浮物。有的漂浮物通過格柵進入泵房后，常導致水泵葉輪堵塞、磨損損壞現象的發生。盡管格柵柵條的間距一再減小，但仍有大量的漂浮物進入泵站造成堵塞。為了解決上述問題，建議在庭院或住宅小區的管道出口處設置簡易人工攔污格柵，定期進行清理、清掏，從源頭上控制漂浮物進入市政管網，以減輕市政管網維護管理的工作量。
5.2在檢查井井底設置沉淀池中的沉積物在管道內水流量小、流速慢時會發生沉淀，造成管道淤積堵塞、通水不暢，而管道的疏通工作又費時費力。因此，針對傳統的檢查井做法，建議將其井底改為沉淀式的，井底下沉3O～50cm。這樣中的沉積物多數會沉積在檢查井中，不至于流人下游管段，只要定期清掏檢查井內的沉積物即可，減少了管道維護作業的工作量。這種做法也可用于雨水檢查井。
5.3在檢查井內設置閘槽干管中的流量和流速均較大，有的檢查井內的水位較高，管道維護作業或戶線管接頭時，需將管道內的水位降低或斷流。為了方便維護作業，建議在干管的管道交匯處檢查井、轉彎處檢查井或直線段的每隔一定距離的檢查井內根據需要設置閘槽，通過閘槽的開閉控制水流，便于維護作業。同時為方便戶線支管接頭時的施工，建議能研制一種較輕便、實用的管道阻水設備。
6結束語
總之，市政排水管道工程結構設計應嚴格按照現行相關規范、標準、規定進行。設計人員應當掌握專業技能，了解行業動向，研究存在的問題，積極創新，盡可能地把設計做到經濟、合理、適用、安全。
參考文獻：
給排水管道抗震設計范文2
【關鍵詞】卡箍式鑄鐵；排水管；建筑施工；技術特點
卡箍式鑄鐵排水管從上個世紀六十年代開始在國外建筑行業使用，在半個世紀的應用與推廣中，已經得到國內外建筑施工單位認可。從實際應用成果來看，卡箍式鑄鐵排水管擁有良好的發展空間，隨著各種排水管和安裝技術誕生，必須根據實際情況，選用最佳技術進行安裝施工。
1 卡箍式鑄鐵排水管組成與優點
1.1 卡箍式鑄鐵排水管組成
在建筑排水管施工中，卡箍式鑄鐵排水管主要包括：無承口管道配件、離心鑄鐵管、橡膠密封圈和卡箍組成。
1.1.1 無承口的離心鑄鐵管
它由水平旋轉式鑄造工藝構成，管壁厚度比較均勻、材質密實、外觀精美，和傳統承插式鑄管相比，管道較輕，并且沒有滲漏現象。管道外壁，一般使用瀝青漆進行保護，對于高檔建筑物則使用環氧樹脂的形式進行保護；對于耐酸堿較高的項目，則使用搪瓷內襯進行保護。
1.1.2 無承口管道元件
它使用無箱射壓造型組成，管壁比較均勻、外觀精美、管徑尺寸一致，并且能和離心承口鑄鐵管進行配套。防腐保護和傳統管道保護基本上一樣，只是管道內壁較厚。
1.1.3 卡箍
在建筑施工中，卡箍有多重結構形式，通常使用螺栓進行收緊。并且每個不銹鋼都配有不銹鋼擰緊設施，卡箍則由不銹鋼緊箍片和橡膠密封圈、收緊螺栓構成。卡箍又可以分成加強型和通用型兩種形式，加強型一般適用于半徑為200到300毫米的管道，并且管道瞬間水壓始終在4到10Pa的管道。
1.1.4 橡膠密封圈
在建筑施工中，密封圈主要由聚氯丁橡膠組成，這種橡膠不僅耐油脂、耐磨、耐日曬、耐熱、耐臭氧、耐冷，并且還能抗老。我國很多生產廠家的橡膠圈使用聚氯丁橡膠，也有部分廠家根據GB9876—88標準或者使用其他品種進行生產。
1.2 卡箍式鑄鐵排水管優點
1.2.1 和傳統承插式鑄鐵管相比
卡箍式鑄鐵管都使用鑄造的形式生成，重量比較輕、管壁厚度均勻。傳統承插式鑄鐵排水管使用的是砂模鑄造或者連續鑄造的形式生成，重量很重，管壁也很不均勻。同時，它也具有良好的抗震性能，在國家建筑給排水設計規范中，對現代高層建筑以及超高層建筑的排水管材料，提出了對于抗震設計的要求。而傳統承插式排水管使用的多是鋼性連接，一旦建筑物層間位移達到10毫米時，就會有漏水現象發生。在高層或者超高層建筑物中，由于風壓或者地震引起的層間位移，甚至可以達到20到40毫米之間。通常卡箍式鑄鐵排水管為柔性接口，管道之間的軸向偏心角5度時，就能滿足抗震要求。
另外，它還具有管道更換、安裝方便的特征。由于卡箍式排水管重量相對較輕，使用的是活接頭的卡箍接頭，所以管和配件、管和管之間不會有錯重疊現象發生。不管是從管道更換，還是從管道拆卸、安裝來看，都要比傳統承插式管道方便，人力消費更少。在連接中，它使用的是柔性橡膠進行連接，從而極大程度的避免了衛生器具引發的噪音通過管道傳輸，對生活造成影響。
1.2.2 UPVC與卡箍式排水管道的比較
噪音相對較低，卡箍式排水管具有很大的排水管質量，比銅管、UPVC銅管、鍍鋅管等質量較輕的管道更難出現振動。因此，直接通過管壁進行噪音傳輸，具有很好的隔音作用。對于氯丁接頭，能讓振動傳遞減弱。另外，它還具有良好的防水性能。雖然UPVC屬于難以自然熄滅的管材，但是在明火作用下，一旦超過燃燒溫度，就會由于變形、彎曲被破壞對正常使用造成影響。火勢甚至還會沿著排水管道、衛生器具、清掃口接管蔓延。
從理論來看，UPVC管的壽命可以達到30到40年之間，實際則是很難達到的。當前，很多廠家為了得到更多的市場，惡意降低成本耗費，使用增加劑含量或者再生塑料的形式，對UPVC排水管使用周期造成了很大的影響。雖然氯丁橡膠圈比鑄鐵管使用周期比鑄鐵管使用周期長，但是橡膠圈比管道系統更加經濟。另外，UPVC的膨脹系數可以達到鑄鐵管的6到8倍。因此，在UPVC管道安裝時，必須安裝對應的伸縮節。而伸縮節一般安裝在立管上，如果安裝在橫管，就會出現漏水現象。
2 卡箍式鑄鐵排水管安裝實例
在某大廈修建中，地上14層，地下2層，高度達到52米，建筑面積為27800平方米，地上部分為辦公商務或者圖書館，停車場設置在地下室。該工程的雨水和生活污水管道都使用卡箍式排水管。
在該排水管施工中，由于卡箍式管道接口屬于柔性連接，所以吊架設置，必須避免管道下凹。卡箍式性能較低，接口是否固定對整個管道耐壓性具有很大影響，為了防止導管水平位移，必須在三通、彎頭、四通配件處支墩或者固定支架，從根本上防止管道拔脫。同時，立管也必須使用專門的短管，正確分配管道重量，避免接口滑脫對其造成不良影響。
由于國內管道生產和卡箍一般都不是同一廠家，所以在施工中必須選用同一的產品，從源頭上防止配件尺寸和管道不匹配出現不漏水的現象。在管道安裝前，就已經熟悉施工圖樣，并且根據實際條件，對于有出入的地方，在和設計人員協商過后，再由設計人員對圖紙變更。同時，橡膠圈、管材、不銹鋼、管件質量必須滿足產品標準要求，在擁有合格證的前提下，保障備料數量。
對于管道安裝順序，一般選用逆水流向，從下游向上方安裝，也就是排出管、立管、支管與衛生器具的過程。在管件安裝前，就必須對管件、管材清洗，并且管道內部不能有砂石、泥沙和相關雜物出現。
對于切割性管材，一般使用切割金屬工具進行，例如：鋸、砂輪機等，必須清理好切割口毛刺，讓外圓稍微倒角；再將橡膠園一頭套在接口管管口上方，并且滿足深度標準。在橡膠圈向另一頭翻轉的過程中，將連接的直管和管件放進橡膠圈內部，橡膠圈口面向正常狀態。當再次校正管道垂度、坡度、方位時，用吊架固定管道，將不銹鋼卡箍套在外部，再使用套管擰緊螺栓，讓接口順利完成。但是要注意的是必須隨即將吊架擰緊，再將管道固定。
在管道支架設置中，立管間距一般為3米，支架在直管上，并且支架靠近管道接口。管道之間都有支架，在三通和立管底部都有吊架，而長度小于等于3米的橫管用吊架固定，管道接口和支吊點相近，并且和接口中點的距離始終在450毫米以上。對于管道點間距必須在9米以上，固定吊架必須設置滑動支架，橫管終端和起始端必須設置支吊架，和下水處連接的順水彎頭，必須設置固定支架。
3 結束語
卡箍式鑄鐵排水管在建筑施工中具有美觀、輕便等特點，和UPVC管相比，還具有噪聲低、抗震性能好、耐火性好等優點，它是良好的排水管材料。因此，在實際工作中，必須根據卡箍式排水管技術特點，從施工細節保障工程質量。
參考文獻：
[1]張泰安.卡箍式鑄鐵排水管在建筑施工安裝中的技術特點[J].新疆鋼鐵，2005（4）.
[2]JIANG Yuan-tian.淺議卡箍式鑄鐵排水管施工方法[J].山西建筑，2008（23）.
給排水管道抗震設計范文3
關鍵詞 地震 地鐵 破壞
1 前言
隨著社會經濟的發展和城市人口的激增，地面交通愈來愈不堪重負。為了減少地面交通量，人們開始尋找新的交通模式，地鐵應運而生。自北京建成地鐵以來，目前我國天津、上海、廣州已相繼建成地鐵1號線，南京、青島、大連、深圳等城市正積極開展修建地鐵的籌備工作。據不完全統計，在全國21個百萬人口以上的城市中將籌建33條總長為649km的地鐵和輕軌。幾條海底隧道和過江隧道也正在積極論證中。
我國地處于環太平洋地震帶上，地震活動性非常頻繁，是世界上最大的一個大陸淺源強震活動區。根據現行地震烈度區劃圖，我國大部分地區為地震設防區，在全國300多個城市中，有一半位于地震基本烈度為7度乃至7度以上的地震區，23個百萬以上人口的特大城市中，有70%屬7度和7度以上的地區，像北京、天津、西安等大城市都位于8度的高烈度地震區，南京也位于7度區內。
地震對地面結構所造成的破壞是人所共知的，地面結構的抗震研究也達到實用階段，各國已制訂了各種地面結構物的抗震設計規范;對地下結構的地震破壞卻知之不多，地下結構的抗震研究才剛剛開始，現在還沒有地下結構抗震設計的規范。國內除了對地下管線的抗震作過一些分析外，對于像地鐵車站及區間隧道等這樣的大型地下結構很少涉及。這是因為:和地面結構相比，面波隨著埋深的增加急劇衰減，對地下結構的影響較小;地下結構周圍的巖土介質把從震源傳來的地震波能量中的高頻成分吸收，使地下結構受到的地震荷載大大減小;同時地下結構的數量不多，并且大部分是小型地下結構如地下管線等，因而地下結構震害數量較少，程度較輕，地下結構嚴重震害事例更是寥寥無幾。工程界只片面強調地下結構受四周地層制約、抗震性能較好的一面，人們簡單認為地下結構在地震時是安全穩固的，致使地下結構抗震研究嚴重滯后于地面結構抗震研究。隨著地下空間開發和地下結構建設規模的不斷加大，地下結構的抗震設計及其安全性評價的重要性、迫切性愈來愈明顯。
2 地下結構在地震中的動態反應特性
地下結構在地震作用下，由于周圍巖土介質的存在，會發生不同于地面結構的響應。地震以地震波的形式傳播能量，當地震波從基巖傳入場地時，土壤介質在地震波的作用下，會產生運動(通常是放大作用)，同時將運動傳遞給地下結構。對于小斷面地下結構，在動力荷載作用下，土結構相互作用可以忽略，此時地下結構隨自由場土介質一起運動，因而動應力較小。而當地下結構存在明顯的慣性或者土-結構間的剛度失配時，地下結構會產生過度變形導致地下結構的破壞。此時，地下結構與周圍巖土介質之間會發生運動相互作用和慣性相互作用。考慮動力相互作用對結構體系的影響主要有:(1)作用在土結構體系的地震輸入運動會發生變化;(2)由于土的存在，體系變得更加柔性，使結構感覺到的輸入相當小;(3)從結構物向外傳播的波能輻射會增加最終動力體系的阻尼，對于近似彈性半空間的土壤場地，這種阻尼的增加很明顯，導致動力反應急劇降低。
根據大量的地震觀測，發現地下結構與地面結構反應特性的差異主要表現為:(1)地下結構的振動變形受周圍地基土壤的約束作用顯著，結構的動力反應一般不明顯表現出自振特性，特別是低階模態的影響;(2)線形地下結構的振動形態受地震波入射方向的影響較大，入射方向發生不大的變化，地下結構各點的變形和應力可以發生很大的變化;(3)地下結構在振動中各點的相位差別十分明顯;(4)地下結構在振動中的主要應變一般與地震加速度大小的聯系不很明顯，對地下結構動力反應起主要作用的因素是地基的運動變形，而不是地基加速度。
地下結構的破壞有以下主要特征:(1)地下結構的震害多發生在地層條件有較大變化的區域，如地層由硬質到軟質的過渡地帶，或由挖土到填土的過渡地帶。在這些區域內，由于區域、地質條件的變化或地形的變化，地層振動及位移響應也有較大不同，因而在其中產生大的應變，使地下結構遭受破壞。相反，若某一地區地層較為均勻，即使地震中的烈度較大，其中的地下結構也往往會較為安全。這一點不同于地面結構。(2)在結構斷面形狀和剛度發生明顯變化的部位也容易發生破壞。墨西哥地震中發生的盾構法隧道與豎井連接部的環間螺栓被剪斷即是由于結構斷面的急劇變化而使不同斷面處產生了不同的響應的結果。因此，地下結構與豎井、樓房等的結合部，地下結構斷面發生突變處，地下與地面結構的交界處如隧洞的進出口部位，隧洞的轉彎部位及兩洞相交部位，均為抗震的薄弱環節。(3)在地層發生液化處，當地下結構穿越斷層地域或結構與斷層、軟弱帶相交的部位等時，也都易對地下結構造成破壞。
3 阪神地震中地鐵結構的破壞情況
阪神地震對地鐵結構造成的破壞為世界地震史上大型地下結構在地震中遭受嚴重破壞的首例。在神戶市內2條地鐵線路的18座車站中，神戶高速鐵道的大開站、高速鐵道長田站及它們之間的隧道部分，神戶市營鐵道的三宮站、上澤站、新長田站、上澤站西側的隧道部分及新長田站東側的隧道部分均發生嚴重的破壞。在所受到的破壞中，有以下共同的部分:(1)它們都位于烈度為7的地區(JSCE烈度區劃中的7度相當于我國的10度);(2)它們在建造時均采用了明挖法;(3)斷面結構形式為帶有中柱的箱涵形框架結構;(4)它們的原設計中均未考慮地震因素。
歸納起來，神戶地鐵結構的破壞有以下主要特點:
(1)不對稱結構發生的破壞比對稱結構嚴重。
(2)上層破壞比下層破壞嚴重。
(3)車站的破壞主要發生在中柱上，出現了大量裂縫，有斜向裂縫，也有豎向裂縫，裂縫的位置有偏于上下端的，也有位于中間的;柱表層混凝土發生不同程度的脫落，鋼筋暴露，有的發生嚴重屈曲，有單向屈曲，也有對稱屈曲的;大開站有一大半中柱因斷裂而倒塌。有橫墻處，中柱破壞較輕。
(4)地下結構上部土層厚度越厚，破壞越輕。
(5)站房上層中柱的中間部位幾乎壓碎，而線路段中柱僅在中間位置出現豎向裂縫。
(6)縱墻和橫墻均出現大量的斜向裂紋，特別是在角點部位。頂板、側墻也受到不同程度的損害，且其破壞程度與中柱密切相關;當中柱破壞較為嚴重時，頂板和側墻就會出現很多裂縫，以至坍塌、斷裂等。
(7)區間隧道的破壞形式上主要是裂縫;其中多為側墻中部的軸向彎曲裂縫。在接頭處也有損害:混凝土脫落，鋼筋外露以及豎向的裂縫。在破壞較嚴重處，中柱的上下端也有損壞。
4 神戶市地鐵破壞研究的初步結論
神戶地震發生后，地震工作者對地震破壞展開系統的研究。其中對地下結構破壞的研究出現前所未有的熱潮。研究采用模型實驗、理論分析和數值模擬等多種途徑相結合，其研究結論可歸納為以下幾點:(1)地震時相鄰地層間的相對位移是影響地下結構破壞的主要指標。研究結果顯示相對位移較大處，地下結構破壞嚴重，相對位移較小處，破壞較輕，這與實際震害相符。(2)在水平地震動作用下，地下結構產生平時使用狀態下所沒有的較大的水平剪力和彎矩，使中柱中的剪力超過其抗剪強度產生剪切破壞，中柱的破壞是整個地鐵結構破壞的根本原因。(3)豎向震動使中柱軸力大幅增加，水平震動和豎向震動的共同作用加劇抗震的薄弱環節———中柱的破壞。地震中豎向震動在地下結構中所起的作用不能忽視，特別是應考慮豎向震動與水平震動產生的內力的共同作用，不應僅將結構中軸力彎矩等內力分別與各自強度進行校核。(4)由于地層條件及截面尺寸的變化，在相鄰地層、相鄰構件間產生的豎向相對位移對結構內力的影響也不能忽視。這與美國60年代修建舊金山海灣地區快速地鐵運輸系統時，所得到的地鐵震害是由于土體的地震變形作用于地下結構，從而使結構產生應力和位移，最終導致地下結構破壞的設計經驗是一致的。
5 地鐵建設中考慮地震的必要性和避免地震破壞的措施
由于以前的地震中地下結構震害事例較少、程度較輕，人們逐漸形成了這樣一個觀點:即地下結構具有較強的抗震性能，地震中不易遭受破壞。但通過對這個問題仔細分析即可發現，城市地下空間的大規模開發以及地下結構的大量建設是近年才出現的。在日本關東地震和我國唐山地震時代，東京和唐山市內的主要地下結構僅為一些給排水管道，數量不多，分布也不廣泛。近年來，隨著城市地下空間的開發利用，地鐵系統、盾構法隧道、地下商業街、地下停車場及共同溝等大量興建。而這些地下結構基本上還未曾經歷過大的地震，它們真正的抗震性能也未得到檢驗。因此并不能簡單地認為地下結構抗震性能好、地震中不易破壞。這一點已被1995年阪神大地震所證實。這次地震不僅使城市生命線工程(地下給排水管道、天然氣管道等)遭到嚴重破壞，地鐵車站及區間隧道等大型地下結構也受到破壞，其中產生了地鐵車站完全倒塌而不能使用的先例。地鐵的破壞，造成了極其嚴重的經濟損失，給神戶市的震后恢復重建工作帶來嚴重影響，其本身的維修也非常復雜。阪神地震使工程界認識到必須重新具體評價地下結構抗震安全性，加強研究地下結構的抗震性能，對地下結構抗震設計提出相應的建議和抗震措施，這在大力提倡城市地下空間開發利用的21世紀，具有重要的理論意義和工程實用價值。
由于地鐵是投資非常龐大的基礎工程，是城市生命線工程的重要組成部分，地鐵的破壞和功能喪失，不僅會使經濟上蒙受嚴重損失，同時會產生嚴重的社會和政治影響。要把地鐵結構設計成能抵抗周圍地層介質的地震運動和變形是不可能的，必須使地下結構具有吸收強變形的延性，能承受周圍地層介質的變形，并且不散失承受靜載的能力，而不應是使地下結構抵御慣性力，從而使人們改變以往單純依靠增強結構強度來提高抗震性能的傳統觀點。
根據各國地下結構的震害分析，提高地下結構抗震能力可從以下方面采取措施:(1)將地下結構建于均勻、穩定地基中，遠離斷層，避免過分靠近山坡坡面，避免山坡不穩定地段，盡量避免飽和砂土地基而減少地震液化;(2)在相同條件下，盡量選取埋深較大的線路，遠離風化巖層區;(3)區間隧道轉角處的交角不宜太小，應加強出入口處的抗震性能;(4)在施工條件允許的情況下，盡量采用暗挖法施工，即使用明挖法，也要注意回填土的性質與地基土類型相似;(5)在結構中柱和梁或頂板的節點處，應盡量采用彈性節點，而不應采用剛性節點，這樣可以減小中柱承受的外力。前蘇聯在修建塔什干地鐵時，采用了中柱頂端與橫梁活動連接的方式便是實例。
總之，阪神大地震提醒人們，地下結構在地震時并不是絕對安全的。以前地下結構地震震害輕數量少并不能說明地下結構在地震時安全。在大力提倡開發利用地下空間的今天，修建地鐵已成為解決城市交通和城市污染等“城市綜合癥”的重要途徑。而有些待修建地鐵的城市，其地基狀況并不很好，如南京，地鐵沿線地基土層不均勻，并且還有活動斷層通過。對于類似情況，應在設計和施工中予以充分考慮，使其安全系數足夠大。我們應汲取阪神地震的沉痛教訓，防患于未然，做到即使在修建地鐵的大城市發生強烈地震，也能確保地鐵結構的安全和暢通。
參考文獻
1林皋.地下結構抗震問題.見:第四屆全國地震工程會議論文集.1994
2林皋.地下結構的抗震設計.土木工程學報，1996(1)
3馬險峰等.神戶市地鐵車站的震害及修復.鐵道工程學報，1998(增刊)
4雷謙榮譯.地震對地下洞室的破壞.地下空間，1992(4)
5傅冰駿.對我國巖石力學與工程學科發展的若干思考.見:面向國民經濟可持續發展戰略的巖石力學與巖土工程，1998
6胡聿賢.地震工程學.北京:地震出版社，1989
7XuehuiAnetal.ThecollapsemechanismofasubwaystationduringthegreatHANSHINearthquake.
Cementandconcretecomposites，1997(17)
8Senzaisamataetal.Astudyofthedamageofsubwaystructuresduringthe1995HANSHINAWAJIearthquake.
Cementandconcretecomposites，1997(19)
給排水管道抗震設計范文4
【關鍵詞】經濟；抗震設防；鋼筋混凝土；延性；
前言
整體結構的延性是由結構的延性、構件的延性、截面的延性、材料的延性組成的，要做成延性結構，使結構能有良好的延性，設計是前提，施工是關鍵，材料是基礎，使用是保障。就其確保結構延性的重要性來說，據初步統計分析，設計占60%，施工占25%，材料占10%，使用占5%。
1 關鍵環節―――施工
要把好的設計落實到具體的工程實體中去，做出合格的工程，就只能靠施工。施工單位要與設計單位密切配合，在施工過程中使設計更臻完善。施工質量的優劣，最終混凝土強度等級的高低，材料代用的差別，養護能否及時等都會影響到工程質量。
在靜力作用下，任何結構部位的超強設計施工都不會影響到結構的安全，但在地震作用下，某一部分的超強就可能造成結構的相對薄弱部位，就會影響到結構的安全和延性。所以在施工中要嚴格按照圖紙施工，嚴格遵照規范規程的要求。在采用鋼筋“等承載力”原則代換時，應意由于鋼筋強度和直徑的改變會影響正常使用階段的撓度和裂縫寬度，同時還應滿足最小配筋率和鋼筋間距等方面的構造要求。
2 基礎環節―――材料
材料的延性是工程延性的基礎，材料的延性影響著并且應當高于結構的、構件的、截面的延性。工程上對結構材料的性能有嚴格的要求。混凝土的強度等級，框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節點核心區，不應低于C30；構造柱、芯柱、圈梁及其他各類構件不低于C20；9 度時不宜超過C60；8 度時不宜超過C70。抗震等級為一、二級的框架結構，其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時，鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25；鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3；鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。普通鋼筋宜優先采用延性、韌性和可焊性較好的鋼筋。普通鋼筋的強度等級，縱向受力鋼筋宜選用HRB400 級、HRB335 級熱軋鋼筋，箍筋宜選用HRB335、HRB400、HPB335 級熱軋鋼筋。推廣鋼纖維混凝土，用于關鍵部位，可以較大幅度地提高混凝土的受剪、受壓承載力，從而改善結構的延性。可以發展輕質高強的結構材料和非結構用材料，如高強混凝土、高強鋼筋、輕質隔墻等。但應注意，采用高強混凝土時，應適當降低剪壓比。試驗已表明，與強度等級C40 的混凝土相比，強度等級為C70 的混凝土要獲得同樣的延性，其剪壓比控制值應降低20%。
3 保障環節―――使用
一般鋼筋混凝土結構的設計使用年限為50年。設計使用年限是指設計規定的結構或結構構件不需要進行大修即可達到其預定目的的使用年限，即房屋建筑在正常設計、正常施工、正常使用、一般維護下所應達到的年限。同一建筑中不同專業的設計使用年限不盡相同，如結構和地基基礎、給排水管道、電氣管線、外保溫、室內外裝修等均有不同的設計使用年限。當房屋建筑達到設計使用年限后，經過鑒定和維修，并重新確定設計使用年限后，仍可繼續使用。
正常使用的結構在規定的設計使用年限內應能承受可能出現的各種作用（荷載、變形等）；應具有良好的工作性能，其變形、裂縫及振動等不超過給定的限值；應在設計規定的偶然事件（如地震、火災等）發生時及發生后，結構表現出良好的延性，僅產生局部的損壞而不致連續倒塌；應具有足夠的耐久性能，以保證結構能正常使用到規定的設計使用年限。正常使用應按設計文件要求：結構構件不得超載使用，結構構件不得長期帶傷帶病工作，不得拆改房屋的承重結構。對砌體填充墻的拆改增減應經原設計單位書面同意并備案后方可實施（現實生活中存在對已有房屋建筑拆改承重結構的情況，任意拆改增減砌體填充墻的現象更為普遍），因為砌體填充墻對結構的抗震性能有較大的影響，對結構的剛度和延性有較大的影響（與主體結構柔性連接影響小些，剛性連接影響大些）。有實測結果表明，有實心磚填充墻的框架結構，由于實心磚填充墻的剛度大于框架柱的剛度，其影響十分顯著，實測周期約為計算周期的0.5―0.6 倍（對框架、框架剪力墻、剪力墻結構的影響不一樣）。抗側剛度的改變，自振周期的改變，作用于結構上的水平地震力就會改變。因此要求砌體填充墻的布置，在建筑平面上力求均勻對稱，以免造成結構的偏心；在建筑豎向上應連續貫通，以免造成新的薄弱層和短柱、低矮墻、中高墻。總之，既要注意主體結構的不規則、不連續會引起的剛度突變，也要注意并避免非結構墻體（砌體填充墻）的不規則、不連續引起的剛度的突變，產生過大的應力集中或塑性變形集中。正常的設計，正常的施工，合格的材料完成的結構要想使用到設計使用年限，且在使用年限內能滿足各種規定的功能要求，使結構具有良好的延性，正常條件下的使用和及時的檢測維護是保障。
4 其他注意事項
實現多層及高層鋼筋混凝土房屋的延性是一項十分重要的工作。我們要處理好結構的承載力、剛度、延性這三者的關系，使其能得到較為合理的匹配，既有必要的承載力、適宜的剛度，更有良好的延性。承載力是強度的體現，延性是變形能力的體現。一個結構，如梁承載力較低，延性較高，雖然破壞較早，但變形能力較好，可能不至于倒塌。相反，如果承載力較高，延性較差，盡管破壞較晚，但因變形能力差，可能會倒塌。剛度是指單位變形（位移、轉角）所需要的力。結構、構件的剛度和承載力是相關的，一般來說，剛度大承載力也大，剛度小承載力也小。但是也要注意到，在地震作用下，地震力的大小不但與建筑物的質量有關，也與建筑物的抗側剛度密切相關，抗側剛度大，地震力大，抗側剛度小，地震力小。結構的承載力、剛度、延性要均勻連續漸變，相互匹配。在抗震結構中，如果把地震動的三要素（地震動的最大振幅、頻譜、持續時間）看做外因，把不同結構類型的不同結構體系的整體穩固性、多道的延性設防、結構構件和節點的強度、剛度、延性統一看作內因，那么在外因一定的情況下，內因就起著決定性的作用，尤其是延性的重要性至關要緊。正如同濟大學沈祖炎（中國工程院院士、教授）所說：“實際震害調查結果表明，結構強度的不足不是導致結構破壞的主要因素，只要結構的強度在地震作用過程中能夠維持，結構具有彈塑性變形的能力，結構就能在地震中得以幸存。”
我國現行規范沒有給結構、構件的延性系數和耗能能力做出定量的規定，延性要求僅被當做結構抵御災害性地震的安全儲備，但規定了在大地震作用下各結構體系的彈塑性層間位移角的限制。鋼筋是延性材料，混凝土是脆性材料，鋼筋混凝土是彈塑性材料，鋼筋混凝土結構的延性主要是靠鋼筋的延性來實現的，而整體結構的延性是通過構件的延性和截面的延性來實現的。結構的延性是個很復雜的問題，涉及的因素太多，目前很難加以正確的定量確定。為保證結構有良好的抗震性能，多層及高層鋼筋混凝土建筑結構的延性一般要求為U=3―6。
5 結束語
地震區的結構設計施工應經濟合理，特別是對于我們這樣一個發展中的人口大國要做到經濟合理，更具有特殊的意義。改革開放這幾十年，我們的國力雖然有了很大的提高，但我國的人均國民生產總值還不到美國的1/10，即使是我國東部發達地區，與美國的差距還是很大的。在這里延性工程就成為一個極為重要的問題。在傳統的抗震方法中，大地震時主要是依靠結構自身屈服后的延性使結構不發生脆性破壞，裂而不倒。隨著我國經濟的快速發展及抗震設防思想的進一步完善和深化，以人為本的結構抗倒塌設計已經提到日程上來，對超規范的重大工程和有特殊要求的建筑結構已開展了性能設計，對常用的大量的建筑結構也正在逐漸向性能設計的方向發展，以實現建筑物的安全性和使用性的雙目標，這就必將對工程的延性提出更高的要求。
參考文獻
[1]GB50011- 2001，建筑抗震設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.
[2]JGJ3- 2002，高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.