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外墙变形缝结构工程师需要知道什么是弹性

发布日期:2019-01-09|变形缝生产厂家小编
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  2016年,许多组织推出了复原力举措,将“复原力”作为新的流行语。外墙变形缝在建筑和基础设施行业,弹性在许多方面都有定义。2014年,ASCE/SEI可持续性委员会将复原力定义为减少损害和更快地从不良事件中恢复的能力。这些不良事件不仅是自然或人为灾害(飓风、洪水、地震等)形式的外部冲击,也是可能破坏社区框架的经济、社会、政治和文化不利事件。今天,这也包括气候变化的影响以及由此造成的外部冲击频率的迅速增加。

  美国总统巴拉克·奥巴马(Barack Obama)在过去的一年里把复原力列为优先事项,在白宫举办了两次活动。白宫地震预警系统峰会是一场为期一整天的公开广播活动,讨论了地震预警系统在减灾和抗灾方面的好处。第二项活动是白宫关于弹性建筑规范的会议。这一活动包括奥巴马政府宣布公共和私营部门努力通过建筑规范提高社区复原力。

  LEED为计划和设计项目地区潜在灾害的项目组提供三个复原力试点学分。这包括预先规划和现场调查,设计以抵御潜在的灾害,以及设计一个可在灾后居住的结构。这些信贷将抗灾能力从灾后恢复转向减少灾害风险。

  河北结构拉缝板厂家各州和各城市正在制定复原力计划,外墙变形缝以评估其目前的基础设施,并确定未来规划的优先次序。2014年,纽约市开发了One NYC,这是一项针对纽约市520英里海岸线沿线洪水缓解的抗灾计划。图1显示飓风桑迪后纽约市的电池公园地下通道。受2012年飓风桑迪的极端影响,这一计划还解决了如何减轻纽约市400,000名居住在长达100年的洪泛区居民的洪水问题。波士顿市也处理了海平面上升的影响。该市制定了一项气候变化适应计划,其中包括海平面上升、气候准备和社区参与的洪涝灾害图。2014年,新奥尔良市还制定了一项复原力战略。该计划通过使用公园和绿色街道等创新方法来解决防洪问题,以保护城市的人口和经济。纽约市和新奥尔良都收到了HUD国家抗灾能力竞赛的赠款,以实施它们的许多抗灾战略。这将直接影响到土木和结构工程师在各区域开展的工作。美国其他地区也制定了复原计划,包括旧金山市、华盛顿州和俄勒冈州。

  

外墙变形缝

 

  图1.飓风桑迪之后,纽约市的电池公园地下通道。由联邦应急管理局提供。

  这些措施将如何影响结构工程师、他们的工作和他们的项目?ASCE/SEI可持续发展委员会的抗灾能力工作组研究了建筑施工界处理抗灾能力的一些组织。本文确定了这些组织,以及它们的复原力目标,以及这些目标将如何影响结构工程师。

  立法

  加州内的城市一直在积极努力提高其抗震救灾能力。Wiss,Janney,Elstner Associates,Inc.(WJE)开发了一个追踪地震条例的网站在加州。本网站提供升级要求和相关截止日期。2013年4月,旧金山市通过了一项法令,要求对木框架软层建筑(在地震中容易倒塌的一层较弱的建筑物)进行强制性抗震改造。根据这项条例,当局对约4300幢楼宇进行了勘察,而工程师则确定有2800幢楼宇属于软楼面。2013年9月通知了所有受影响的业主,并要求他们提交表格,证明其建筑物在2014年9月之前已由一名持有执照的专业工程师进行评估。该条例的这一步骤得到99%的遵守。那些不遵守规定的业主在他们的建筑上贴上了违规通知。条例的下一阶段,是就受影响的楼宇提交许可证申请,并附上地震翻新计划。一旦提交许可证申请,业主就有一年的时间完成改造工作。所有改造必须在2020年前完成。

  2015年10月,洛杉矶通过了一项法令,要求对木框架软一层建筑进行强制性抗震改造,类似于旧金山的法令,以及一项要求对非延展性混凝土建筑进行改造的法令。这些条例涉及15,000多幢建筑物。

  波特兰和西雅图的城市开发了交互式地图,以定位所有未加固的砖石建筑(URM)。这两个城市目前都在制定有关市建局条例的立法,授权对市建局建筑物进行改造。

  纽约市已经准备了一个气候变化适应工作队,该工作队为纽约市制定了到2100年的气候预测。市政府还制作了一份文件,对建筑物进行洪水风险改造(“纽约城市规划”,2014年),并更新了“纽约市建筑规范”,以纳入更高的洪水风险。

  促进复原力的组织

  抗灾能力可以在不同的尺度上处理:以个别建筑为基础,或以社区为基础。下一节介绍了针对建设复原力和社区复原力的组织和工具。

  洛克菲勒基金会

  100座有复原力的城市是洛克菲勒基金会开发的一个项目。这一举措正在促使世界各地的城市把复原力作为优先事项。100个具有抗灾能力的城市不仅考虑到城市在减少外部冲击(飓风、地震、洪水等)的长期影响方面所取得的进展,而且每天都在强调城市在其社会、经济、文化和政治框架方面的经验。城市必须通过制定复原力战略或计划来申请这一区别。被选定为100个具有抗灾能力城市的一部分的城市将获得资金和后勤支助,以便为该城市设立一名复原力干事。图2显示了北美100名复原力城市参与者的位置。

  

Figure 2

 

  图2.北美100个有复原力的城市参与者的地图。

  NIST社区复原力方案

  NIST解决了自然灾害和人为灾害对社区建筑库存造成的灾难性影响(NIST,2015)。今天的社区在构建环境中具有许多相互依赖关系。以往的地震表明,社区中的建筑物在地震后会对功能产生影响。如果一座建筑物不能正常运作,就有可能在灾难发生后对社区的运作能力产生全球性影响。NIST开发了一个程序,允许社区检查构建环境的相互依赖关系中的漏洞。

  弹性设计研究所(RDI)

  弹性设计研究所是一个基于网络的应用程序,它承载了弹性设计的案例研究、策略和原则。该网站旨在成为个人、组织和社区的一个资源,希望将减轻危害和复原力纳入他们的设计。这个网站既涉及人为灾害,也涉及自然灾害。RDI还为项目团队提供咨询服务。

  FEMA P-58

  FEMA P-58:建筑物抗震性能评价(FEMA,2012)是一份基于一项为期10年的FEMA研究的文件,该研究提供了基于具体建筑分析的绩效预测。FEMAP-58分析的结果是损失(以美元计)、死亡和伤害、修复时间和标记以及环境影响。该方法涉及使用蒙特卡罗模拟的概率方法。概率变量包括地震动、结构响应、内容损伤脆弱性曲线和损失曲线,通过各种模拟来提供对某些结果的置信度。绩效评估计算工具(PACT)是FEMA P-58的配套软件.

  USRC评级系统

  美国抗震救灾委员会是一个非营利性组织,对建筑物的抗震性能实行评级制度。它旨在为可持续性提供一个类似于LEED评级的通用评级系统。到目前为止,评级系统仅限于地震,但理事会的目标是在未来将评级系统扩展为更多的灾害。洛杉矶已经采用了这种评级制度来改善其建筑物的性能。

  阿鲁普·雷迪

  Arup的基于抗灾能力的地震设计倡议(REDI)既是设计抗灾建筑的框架,也是符合抗灾能力水平的评级系统。该评级系统的重点是规划三个不同级别的抗灾能力:建设复原力(结构系统)、机构复原力(灾害规划)和环境复原力(相邻建筑物和其他工地灾害)。REDI评级系统还要求使用PACT进行损失评估。

  Redi评级分为白金、黄金和白银。建筑物必须符合某些性能目标的停机时间,直接经济损失,和占用人的安全,以满足任何评级。

  SP3

  地震性能预测程序(SP3)是由Haselton Baker Risk Group开发的一种基于云的在线工具。它用作使用FEMAP-58方法的接口,还可以计算可能的最大损失(PML)、ArupRedi评级和USRC评级。该工具提供了一种更简化的方法,通过提供土壤和危害曲线以及预先包装在工具中的内容估算来实现FEMA P-58方法。

  EA工具

  环境评估工具™(EA工具)是由斯基德莫尔公司开发的一种生命周期分析工具,用于估算结构的当量碳排放量。计算的碳含量考虑材料和建筑的贡献,包括材料提取、运输、建筑废物和设备操作。此外,该工具还通过估算与地震破坏有关的修复所涉及的碳含量以及完全拆除和更换严重受损结构的可能性,提供了可持续性和复原力之间的联系。可能的地震破坏是基于哈兹斯脆弱性曲线,可以解释增强地震系统的性能提高。EA工具可供建筑师、工程师和建筑业主使用,以帮助指导早期的设计决策,并为增强的地震系统提供成本效益分析。

  弹性洞察工具

  BuroHappold的弹性洞察工具是一个在线工具,评估整个城市的复原力。它提供了一个评估城市抵御各种冲击/压力的能力的框架,包括自然灾害、流行病和袭击。根据一系列投入,该工具从对社会和社区、治理和经济以及环境和基础设施的影响方面评估城市的脆弱性和适应能力(BuroHappold,2016)。

  美国气候敏感性工具包

  美国气候复原力工具包(NOAA,2016)提供了多种科学工具和信息,以帮助那些希望管理与气候相关的风险和提高他们对极端事件的抵御能力的人和实体。这个网站是为公民、社区、企业、城市规划者和政策倡导者开发的。该网站包括许多不同的模块:规划、启动和管理一个项目的五个步骤,以适应与气候有关的事件;由社区和企业成功实施的真实世界案例研究;以地图、交互工具、图表等形式组织的气候数据;以及联邦制定的培训方案。美国气候复原力工具包是根据奥巴马总统的“气候行动计划”和“行政命令”开发的,目的是帮助美国为应对与气候有关的变化和影响做好准备。

  

Table

 

  复原力倡议和工具包表

  结论

  现代城市正从一个整体的角度来处理减灾问题,其中包括在自然或人为灾害期间建筑环境的表现。外墙变形缝各城市和地区正在评估其基础设施的长期抗御能力。这些评估和建议可能会对结构工程师用于评估建筑物的极端荷载需求产生影响,此外还会影响一个地区的优先事项。例如,波士顿、纽约和新奥尔良等城市更新了沿海洪灾危害图,以纳入气候变化和海平面上升的影响。纽约市更新了纽约市建筑规范将这些更改合并在一起。本文介绍的工具旨在帮助工程师以符合城市、州和国家弹性计划的方式设计长期弹性。

  本文中讨论的组织和工具包都提供了不同的复原力方法,并允许结构工程师参与其中。这绝不是一个组织和工具的全面清单。必须记住,复原力不仅适用于地震灾害。事实上,LEED可持续性指标已经扩大了其复原力试点信贷,将洪水、飓风和野火包括在内。美国东北部仍在从桑迪飓风中恢复。业主正在考虑未来气候变化和自然灾害对其建筑物的影响。最近,位于曼哈顿南部的惠特尼艺术博物馆大楼是考虑到风暴潮造成的洪水而建造的。

  作为结构工程师,我们有责任帮助保护城市免受各种灾难,并致力于不断改善我们的社区。随着自然灾害的发生越来越频繁,规模也越来越大,城市观察到其基础设施的能力和第一手恢复的能力。在美国,每花费一美元用于减轻灾害前的灾害,外墙变形缝就会为一个社区带来4美元的未来利益(ASCE/SEI可持续发展委员会,2014年)。在过去十年里,世界各地因降雨量增加和气温升高而造成的损失总计超过1.4万亿美元(米切尔,2016年)。自然灾害和气候变化的影响给世界各地的城市造成了巨大的经济负担。

  美国各城市正在制定灾前减灾的抗灾能力战略,以利用这一统计数据,并减少灾后恢复成本和灾害对其社区的影响。这些弹性策略将直接影响结构工程师的工作和建筑规范的方向

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