I. Principii de proiectare seismică pentru structuri metalice
(I) Principiul de proiectare a ductilității
1. Ductilitatea intrinsecă a oțelului
Oțelul are o ductilitate bună, care servește ca o bază importantă pentru rezistența seismică a structurilor din oțel. Ductilitatea înseamnă că oțelul poate suferi o deformare plastică semnificativă fără rupere imediată în timpul procesului de încărcare a rulmentului până la defectare. Sub acțiune seismică, componentele structurii - din oțel pot utiliza această proprietate pentru a consuma energia aportă de cutremur prin propria lor deformare, reducând astfel efectiv forțele seismice care acționează asupra structurii și evitând defectarea fragilă. De exemplu, sub acțiunea repetată a forțelor seismice, grinzile de oțel se vor îndoi pentru a absorbi și disipa energia seismică, asigurând stabilitatea generală a structurii.
2. Măsuri de construcție pentru creșterea ductilității
Pentru a îmbunătăți în continuare ductilitatea componentelor structurii - din oțel, în proiectare sunt adoptate o serie de măsuri de construcție. Pentru stâlpii din oțel, de exemplu, raportul de zveltețe este controlat în mod rezonabil pentru a evita flambajul prematur al componentei din cauza unui raport de zveltență prea mare, care ar reduce ductilitatea. Pentru grinzile de oțel, rapoartele de lățime - grosime ale flanșelor și ale benzilor sunt controlate pentru a se asigura că balamalele din plastic pot fi formate sub acțiune seismică, permițând o disipare eficientă a energiei. În plus, în proiectarea îmbinărilor, sunt utilizate metode adecvate de conectare și detalii de construcție pentru a se asigura că îmbinările pot încă transfera forțele în mod fiabil atunci când componentele suferă deformare plastică, menținând integritatea structurii.
(II) Principiul liniilor seismice multiple de apărare
1. Munca de cooperare a sistemelor structurale
Structurile din oțel adoptă, de obicei, sisteme structurale complexe compuse din diferite componente, cum ar fi cadru - structuri contravântuite și cadru - structuri de pereți de forfecare. În aceste sisteme structurale, diferite tipuri de componente îndeplinesc diferite funcții de rezistență seismică -, formând mai multe linii de apărare seismică. Luați ca exemplu structura contravântuită cadru -. În stadiul inițial al unui cutremur, bretele, ca primă linie de apărare, suportă majoritatea forțelor seismice orizontale cu rigiditatea lor laterală mare. Pe măsură ce acțiunea seismică se intensifică, partea cadrului intră treptat în joc, devenind a doua linie de apărare și lucrând împreună cu bretele pentru a rezista cutremurului. Acest mecanism de lucru cooperant permite structurii să consume treptat energie seismică în timpul cutremurului, îmbunătățind rezistența seismică a structurii.
2. Luarea în considerare a redundanței în proiectare
Pentru a asigura o siguranță suficientă a structurii în timpul unui cutremur, conceptul de redundanță este introdus în proiectarea structurilor din oțel. Redundanța se referă la capacitatea unei structuri de a continua să suporte sarcini prin alte componente sau de a forța traseele de transfer - chiar dacă o componentă sau o parte a structurii eșuează, evitând prăbușirea generală a structurii. De exemplu, într-un sistem de acoperiș cu structură de oțel -, sunt setate mai multe tiranți și bretele. Când un cutremur provoacă defectarea unui tirant sau a unui tirant, alte componente pot împărți prompt sarcina și pot menține stabilitatea structurii.
(III) Principiul optimizării rigidității și distribuției masei
1. Proiectarea rațională a rigidității
Rigiditatea laterală a unei structuri de oțel are un impact semnificativ asupra performanței seismice a acesteia. Proiectarea rigidității trebuie să ia în considerare în mod cuprinzător factori precum înălțimea clădirii și condițiile amplasamentului. Dacă rigiditatea este prea mare, structura va atrage forțe seismice excesive, crescând sarcina de stres asupra componentelor; dacă rigiditatea este prea mică, structura poate suferi deplasări laterale excesive sub acțiune seismică, afectând utilizarea normală a structurii sau chiar ducând la deteriorare structurală. Prin urmare, în timpul procesului de proiectare, rigiditatea laterală a structurii de oțel este ajustată la un nivel rezonabil prin ajustarea dimensiunilor secțiunii transversale - și a dispoziției componentelor, precum și prin selectarea sistemului structural adecvat. De exemplu, pentru clădirile cu structură de - oțel - cu înălțime mare, rigiditatea laterală a structurii poate fi mărită prin creșterea adecvată a dimensiunilor transversale - ale stâlpilor și prin aranjarea rezonabilă a suporturilor pentru a îndeplini cerințele codului pentru limitările structurale ale deplasării laterale.
2. Distribuția uniformă a masei
Distribuția masei structurale are o influență importantă asupra răspunsului seismic. Distribuția neuniformă a masei va provoca efecte de torsiune în structura sub acțiune seismică, făcând unele componente ale structurii să suporte solicitări excesive și exacerbând gradul de deteriorare structurală. Pentru a evita acest lucru, în timpul proiectării, echipamentele, depozitarea materialelor și zonele de activitate a personalului din interiorul clădirii ar trebui aranjate în mod rezonabil, astfel încât centrul de masă al structurii să coincidă cât mai mult cu centrul de rigiditate. În același timp, în dispunerea componentelor, trebuie depuse eforturi pentru a uniformiza distribuția masei structurii în toate direcțiile, reducând efectele adverse ale torsiunei.
II. Puncte cheie în aplicațiile de inginerie de peste mări
(I) Studiu în profunzime - al codurilor și standardelor locale
1. Analiza diferențelor de cod
Codurile de proiectare seismică în diferite țări și regiuni variază în multe aspecte. De exemplu, codul de proiectare seismică din Statele Unite se concentrează pe o metodă de proiectare bazată pe performanță -, subliniind obiectivele de performanță pe care structura ar trebui să le atingă la diferite niveluri seismice. Codul european diferă și de codul intern în aspecte precum calculul acțiunii seismice, valorile proprietății materialelor și metodele de proiectare structurală. În proiectele de peste mări, echipa de proiectare trebuie să efectueze un - studiu aprofundat al diferențelor dintre codurile locale și codurile interne, să înțeleagă cu exactitate cerințele codurilor locale și să se asigure că planul de proiectare respectă legile și standardele locale.
2. Urmărirea actualizărilor de cod
Codurile și standardele locale nu sunt statice și vor fi actualizate continuu odată cu aprofundarea cercetării științifice și a experienței practicii inginerești. Pentru proiectele de inginerie de peste mări, în special cele cu un ciclu lung, echipa de proiect trebuie să urmărească în mod continuu actualizarea codurilor locale și să ajusteze planul de proiectare în timp util. De exemplu, unele țări pot revizui metoda de calcul a acțiunii seismice sau cerințele de construcție seismică structurală în funcție de noile date privind dezastrele seismice și rezultatele cercetării. Dacă echipa de proiect nu reușește să țină pasul cu aceste modificări în timp util, poate duce la nerespectarea cerințelor celor mai recente coduri de proiectare, aducând potențiale pericole de siguranță pentru proiect.
(II) Luarea în considerare completă a condițiilor locale ale amplasamentului
1. Investigare detaliată a amplasamentului
Condițiile de amplasament ale proiectelor de peste mări sunt complexe și diverse, cu diferențe semnificative în structurile geologice, caracteristicile solului, nivelurile apelor subterane etc. în diferite regiuni. Efectuarea unei investigații detaliate a amplasamentului este cheia pentru evaluarea cu precizie a efectelor seismice ale sitului. Prin mijloace precum foraj geologic și explorare geofizică se obțin date geologice ale sitului și se analizează posibilitatea lichefierii seismice a sitului, caracteristicile dinamice ale solului sitului, precum și influența topografiei și geomorfologiei asupra propagării undelor seismice. De exemplu, atunci când se construiește o structură de oțel - pe fundații de pământ moale, trebuie acordată o atenție deosebită problemelor de așezare neuniformă a fundației și de lichefiere a solului de fundație în timpul unui cutremur. Pentru a asigura stabilitatea structurii, ar trebui luate măsuri corespunzătoare de tratare a fundației, cum ar fi fundațiile pe piloți și îmbunătățirea terenului.
2. Ajustarea categoriilor de site și a parametrilor de proiectare
Categoria site-ului este determinată pe baza rezultatelor investigației site-ului. Diferite categorii de amplasamente au reglementări diferite privind parametrii de proiectare seismică a structurilor din oțel. Categoria de amplasament afectează în principal parametri precum coeficientul de influență seismică și perioada caracteristică, care sunt direct legați de magnitudinea forțelor seismice care acționează asupra structurii și de caracteristicile răspunsului seismic. Proiectanții ar trebui să selecteze cu precizie parametrii de proiectare în funcție de categoria de amplasament, așa cum este cerut de codurile locale și să proiecteze rațional structura de oțel pentru a asigura siguranța structurii în timpul unui cutremur.
(III) Controlul strict al calității materialelor și construcției
1. Aprovizionarea cu materiale și controlul calității
Asigurarea aprovizionării stabile și a calității fiabile a materialelor de structură - din oțel este o sarcină dificilă în proiectele de peste mări. Există diferențe în ceea ce privește piețele materialelor și standardele de calitate în diferite țări. Echipa de proiect trebuie să selecteze furnizori de materiale de renume care îndeplinesc standardele locale de calitate. În timpul procesului de achiziție a materialelor, specificațiile, performanța și documentele de certificare a calității materialelor sunt revizuite strict în conformitate cu cerințele contractului. După ce materialele intră în șantier, lucrările de inspecție și testare sunt consolidate, iar proprietățile mecanice, compoziția chimică, performanța de sudare etc. ale oțelului sunt testate cuprinzător pentru a se asigura că calitatea materialului îndeplinește cerințele de proiectare și codurile locale, iar materialele necalificate sunt interzise să fie utilizate în proiect.
2. Tehnologia construcțiilor și supravegherea calității
Tehnologia și calitatea construcției afectează direct performanța seismică a structurilor din oțel. Există diferențe în ceea ce privește nivelurile tehnologiei de construcție, obiceiurile de construcție și calitățile muncii în diferite țări și regiuni. Înainte de construirea proiectelor de peste mări, echipele locale de construcții ar trebui să le ofere o pregătire tehnică cuprinzătoare pentru a le familiariza cu tehnologia de construcție și cerințele de calitate ale structurilor din oțel. În timpul procesului de construcție, se stabilește un sistem strict de supraveghere a calității și se întărește controlul calității proceselor cheie, cum ar fi sudarea, îmbinarea șuruburilor, tratamentul anticoroziv - și rezistent la foc - al structurilor din oțel. Construcția trebuie efectuată strict în conformitate cu desenele de proiectare și cu cerințele codului pentru a se asigura că calitatea fiecărei legături îndeplinește standardele și că performanța seismică a structurii de oțel poate îndeplini așteptările de proiectare.
(IV) Consolidarea colaborării cu echipele locale
1. Colaborare în etapa de proiectare
Cooperarea cu echipele locale de proiectare poate folosi pe deplin înțelegerea lor a codurilor locale, a mediilor culturale și a obiceiurilor de construcție. Designerii locali pot oferi sugestii valoroase în aspecte precum proiectarea schemei arhitecturale, selecția structurală și detaliile de construcție, făcând planul de proiectare mai în concordanță cu situațiile locale reale. De asemenea, ajută la rezolvarea problemelor de comunicare cu autoritățile locale în timpul procesului de aprobare a proiectului. De exemplu, în unele țări, designul arhitectural trebuie să ia în considerare cerințele și obiceiurile locale de protecție istorică și culturală. Echipele locale de proiectare pot înțelege mai bine aceste puncte cheie pentru a se asigura că planul de proiectare poate îndeplini nu numai cerințele seismice, ci și caracteristicile culturale locale.
2. Colaborarea în Etapa de Construcție
Colaborarea strânsă cu echipele locale de construcții este crucială în timpul etapei de construcție. Înțelegerea situației locale a resurselor de construcție, cum ar fi tipurile, cantitățile și performanța echipamentelor de construcții, precum și nivelurile de calificare și obiceiurile de muncă ale forței de muncă, ajută la aranjarea rezonabilă a programului de construcție și a alocării resurselor. Echipele locale de construcții sunt familiarizate cu mediul local de construcție și condițiile pieței și pot oferi sprijin eficient în timpul procesului de construcție pentru a rezolva probleme practice. În același timp, consolidarea schimburilor tehnice și a cooperării dintre personalul din construcții din China și străinătate, împărtășirea experienței și tehnicilor de construcție, poate îmbunătăți eficiența și calitatea construcției, asigurând implementarea fără probleme a proiectelor de structură - din oțel de peste mări.