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建筑论文:风灾致损建筑物破坏特征研究及分析

来源:985论文网 添加时间:2020-06-18 17:47
第一章 绪论

1.1 台风知识概述
.1.1 台风的定义
台风(Typhoon)和飓风(Hurricane)均是热带气旋的一种,二者具有相同的性质,仅称谓存在差别。根据发生地点不同,人们习惯于将发生在国际日期变更线以西或北太平洋西部的热带气旋称为台风,将在北太平洋或大西洋东部的热带气旋称为飓风。
根据一般定义[1],热带气旋是指生成于热带或者副热带海洋上的大气涡旋,往往同时伴有狂风暴雨,大气漩涡在南半球作顺时针方向旋转,北半球作逆时针方向旋转。它在围绕自己中心旋转的同时,不断向前移动,其形状像旋转的陀螺边行边转。热带气旋主要是依靠水汽凝结时释放的潜热而形成和发展起来的。热带气旋的强度通常根据平均风速划分,其中我国气象局采用 2 分钟平均风速来计算热带气旋中心持续风力,用于划分热带气旋的等级。我国气象部门采用的具体划分标准如表 1-1 所示。

我国通过对热带气旋编号,对发生在经度 180 度以西、赤道以北的西北太平洋和南海海面上的中心附近最大平均风力达到 8 级或以上的热带气旋进行命名。按照热带气旋生成的先后顺序,编号中前两位为年份,后两位为热带风暴在该年生成的顺序,如 1302即 2013 年第 2 号热带风暴,当它经持续发展、成为台风时,就称为 1302 号台风;当热带气旋衰减为热带低压或变性为温带气旋时,则终止其编号。
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1.2 风灾对建(构)筑物的严重影响
风灾是自然界最常见的灾害,我国是世界上少数受台风影响最严重的国家之一。我国主要的气象灾害包含台风、大风(沙尘暴)、暴雨(雪)、寒潮、干旱、雷电、冰雹、低温、高温、霜冻和大雾等所造成的灾害。可能造成建(构)筑物发生损坏的风种类多种多样,但以台风或飓风造成的影响最为严重。如龙卷风、下击暴流的破坏力虽大,但作用的范围相对狭窄;季风、信风、海陆风等发生范围较广,但风力一般不大;山谷风、焚风、冰川风等仅发生在特定的地理位置,风力及影响范围均有限。与其他类型的风作用相比,台风作用兼具风力等级高和作用范围广的特点,因此风灾类别中最引起关注的因素。
台风灾害主要由大风作用、与之伴随的暴雨和风暴潮直接造成,可以引起广泛的房屋损坏和严重的人员伤亡。据统计,20 世纪 50 年代以来,我国大陆地区造成死亡人数超过 100 人的台风数量为 57 个,死亡数超过 500 人的台风数量为 12 个。根据中国气象灾害年鉴[1-3]数据统计,我国 2013 年至 2015 年的台风灾害情况如下表 1-2 所示。

 
第二章 灾损建筑物鉴定评估研究现状及其适用性

2.1 引言
当前对既有建筑物的鉴定评估已经形成了多种检测鉴定方法。我国已经出具了一些规范用于对建筑进行检测鉴定,部分规范给出了各类工业建筑、民用建筑可靠性、安全性鉴定的方法,具有普适性;另一些规范有针对性地给出了建筑物及构筑物灾后的评定方法,但主要是针对地震灾害、地质灾害等。针对风灾,也有大量学者完成了结构风灾灾后的调查及建筑物易损性预测等研究成果。
对风灾致损的建筑物应急评估、鉴定,首先通过系统的梳理及多层次、多角度的对比,吸收既有评估鉴定方法的优点及经验,确定其适用范围,总结其可能存在的不足之处。在此基础上,可以找出风灾致损建筑物的应急评估方法需满足的基本要求,克服可能存在的问题和困难,明确实施应急评估工作应解决的重点问题。

2.2 可靠性鉴定标准
既有建筑物的可靠性鉴定是实际工程应用最频繁、适用范围最广泛的评估方式。
对于普通民用建筑的可靠性(含安全性、使用性、耐久性)鉴定,一般依据《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292)[23]进行。该标准在 2015 年修订后,除了适用于民用建筑可靠性的鉴定以外,也给出了建筑物应急鉴定的方法。应急鉴定是指为应对突发事件,在接到预警通知时,对建筑物进行的以消除安全隐患为目标的紧急检查和鉴定;同时也指突发事件发生后,对建筑物的破坏程度及其危险性进行的以排险为目标的紧急检查和鉴定。
应用《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292)[23]对受灾建筑物进行安全性鉴定评级时,对民用建筑分为三个层次,分别为单个构件或其检查项目、子单元或子单元中的某个构件集、鉴定单元。鉴定单元是指从鉴定对象中根据被鉴定建筑物的结构特点和结构体系的特点划分的一个或多个可以独立进行鉴定的区段,每一区段构成一个鉴定单元;鉴定单元可以进一步细分为子单元,子单元一般按照地基基础、上部承重结构和围护系统划分;子单元中可进一步进行划分为构件,构件作为基本鉴定单位,可以是单件、组合件或一个片段。该规范对民用建筑物安全性各层次的分级标准如表 2-1 所示。
当对常规建筑物进行检测鉴定时,以上层次及分级具有较好的可操作性,一般经过检测检查、结构验算后,可以对结构安全性、可靠性给出明确的结论。对于受灾后的建筑物,该现行标准附录 G 也提供了民用建筑灾后鉴定的方法,该方法主要是参照住房和城乡建设厅发布的《地震灾后建筑鉴定与加固技术指南》(建标[2008]132 号)的规定,将灾损建筑物划分为五个等级,分为基本完好级、轻微损坏级、中等破坏级、严重破坏级、局部或整体倒塌级。
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第三章 风灾致损建筑物破坏特征研究及分析.................................18
3.1 引言..................................18
3.2 屋盖系统破坏特征.................................19
第四章 风灾致损建筑破坏等级划分依据及应急评估方法........................................64
4.1 概述.......................................64
4.2 应急评估工作要点.............................64
第五章 风灾致损建筑物应急评估及详细鉴定实例................................74
5.1 引言.................................74
5.2 某砌体、砖木结构祠堂灾后应急评估.................................75

第五章 风灾致损建筑物应急评估及详细鉴定实例

5.1 引言
实际工程中对风灾后的建筑物的评估、鉴定,可分为应急评估和详细鉴定两种类型。从实施的目的而言,应急评估主要适用于在灾害发生后的救援抢险阶段快速评估灾情、有效排险,为精准救援、评估损失和后续重建阶段提供基本的技术资料;详细鉴定一般是在灾情稳定以后,为解决具体受损结构的恢复重建而实施的技术活动。从被评估或鉴定的对象而言,应急评估的工作对象是所有可能遭受风灾损坏的建筑物,工作量大;详细鉴定的对象一般是怀疑受损或已经受损、需要进一步明确受损范围及修复加固方法的具体建筑物。从技术工作的内容而言,应急评估只需要依据较为基本的原则,由一般工程技术人员对广泛存在的受损建筑物进行破坏等级划分,评估时需要快速进行;详细鉴定需要根据具体受损建筑物的情况,由经过培训并具有相关应验的专业技术人员对建筑物实施有针对性的调查与检测,并给出详细、明确的结论和建议,鉴定过程精细。针对受风灾的各类建筑物,可能仅需要应急评估,也可能在应急评估的基础上还需要进行详细鉴定。风灾致损建筑物的应急评估和详细鉴定的差别如下表 5-1 所示。


结论及展望结论
1、台风等风灾发生频率高、累积影响严重,当前我国对风灾灾害的危机管理存在种种不足,对灾情评估、灾后救援中涉及建筑物损坏的部分未能提供足够的技术支持,现行的既有建筑物的检测鉴定评估方法不能适用于风灾灾后,因此有必要建立易于实际操作、具有针对性和准确性、符合一般工作习惯的风灾致损低矮建筑物应急评估的方法,为灾后损失评估及赔偿、建筑物管理、建筑物灾后重建提供技术支持,为台风灾害的危机管理及决策提供有力帮助。其中,对风灾致损建筑物破坏特征的研究是建立风灾致损建筑物应急评估方法的关键。
2、建筑物受台风等损坏的特点具有如下典型特征:①常见受损建筑结构类型主要为采用木瓦屋盖的各类混合结构、轻质木结构、轻钢结构、大跨度空间结构、构筑物、各类临时结构等,不容易受损的建筑结构类型为采用混凝土楼屋盖的砌体结构、混凝土结构等。②经正常设计及施工的低矮建筑的风致损坏通常是外围护结构破坏为主,除轻型木结构建筑以外,其它各类既有建筑的主体结构直接破坏的情况较少发生。③低矮建筑物围护结构实际发生破坏的位置与理论研究结果较为符合,如屋盖常见在屋脊处、屋角处、挑檐处发生损坏,竖向围护结构常见在迎风面发生损坏。④因风灾产生的次生灾害不可忽视,其中在建工程结构受下坠重物撞击造成的损坏形态多种多样,构件的损坏以水平构件为主,也有少量竖向构件受损,这些直接受损构件破坏严重,但对周边附近区域的其他未直接受损构件的影响有限。⑤由于风的作用具有持续性,建筑各部分结构系统受风的破坏过程中存在交叉影响,该类影响应予以重点考虑。如迎风面的门窗等围护结构发生破坏后,房屋产生内压响应,从而屋面的抬升力在内压和屋面外压共同作用下增大,屋盖结构容易受损;屋盖破坏后,能明显影响竖向承重构件的整体性,造成抗风能力进一步减弱;当竖向承重构件发生损坏,则屋盖必将随之发生损坏。
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