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    外墻變形縫結構工程師需要知道什么是彈性

    發布日期:2019-01-09|變形縫生產廠家小編
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      2016年,許多組織推出了復原力舉措,將“復原力”作為新的流行語。外墻變形縫在建筑和基礎設施行業,彈性在許多方面都有定義。2014年,ASCE/SEI可持續性委員會將復原力定義為減少損害和更快地從不良事件中恢復的能力。這些不良事件不僅是自然或人為災害(颶風、洪水、地震等)形式的外部沖擊,也是可能破壞社區框架的經濟、社會、政治和文化不利事件。今天,這也包括氣候變化的影響以及由此造成的外部沖擊頻率的迅速增加。

      美國總統巴拉克·奧巴馬(Barack Obama)在過去的一年里把復原力列為優先事項,在白宮舉辦了兩次活動。白宮地震預警系統峰會是一場為期一整天的公開廣播活動,討論了地震預警系統在減災和抗災方面的好處。第二項活動是白宮關于彈性建筑規范的會議。這一活動包括奧巴馬政府宣布公共和私營部門努力通過建筑規范提高社區復原力。

      LEED為計劃和設計項目地區潛在災害的項目組提供三個復原力試點學分。這包括預先規劃和現場調查,設計以抵御潛在的災害,以及設計一個可在災后居住的結構。這些信貸將抗災能力從災后恢復轉向減少災害風險。

      河北結構拉縫板廠家各州和各城市正在制定復原力計劃,外墻變形縫以評估其目前的基礎設施,并確定未來規劃的優先次序。2014年,紐約市開發了One NYC,這是一項針對紐約市520英里海岸線沿線洪水緩解的抗災計劃。圖1顯示颶風桑迪后紐約市的電池公園地下通道。受2012年颶風桑迪的極端影響,這一計劃還解決了如何減輕紐約市400,000名居住在長達100年的洪泛區居民的洪水問題。波士頓市也處理了海平面上升的影響。該市制定了一項氣候變化適應計劃,其中包括海平面上升、氣候準備和社區參與的洪澇災害圖。2014年,新奧爾良市還制定了一項復原力戰略。該計劃通過使用公園和綠色街道等創新方法來解決防洪問題,以保護城市的人口和經濟。紐約市和新奧爾良都收到了HUD國家抗災能力競賽的贈款,以實施它們的許多抗災戰略。這將直接影響到土木和結構工程師在各區域開展的工作。美國其他地區也制定了復原計劃,包括舊金山市、華盛頓州和俄勒岡州。

      

    外墻變形縫

     

      圖1.颶風桑迪之后,紐約市的電池公園地下通道。由聯邦應急管理局提供。

      這些措施將如何影響結構工程師、他們的工作和他們的項目?ASCE/SEI可持續發展委員會的抗災能力工作組研究了建筑施工界處理抗災能力的一些組織。本文確定了這些組織,以及它們的復原力目標,以及這些目標將如何影響結構工程師。

      立法

      加州內的城市一直在積極努力提高其抗震救災能力。Wiss,Janney,Elstner Associates,Inc.(WJE)開發了一個追蹤地震條例的網站在加州。本網站提供升級要求和相關截止日期。2013年4月,舊金山市通過了一項法令,要求對木框架軟層建筑(在地震中容易倒塌的一層較弱的建筑物)進行強制性抗震改造。根據這項條例,當局對約4300幢樓宇進行了勘察,而工程師則確定有2800幢樓宇屬于軟樓面。2013年9月通知了所有受影響的業主,并要求他們提交表格,證明其建筑物在2014年9月之前已由一名持有執照的專業工程師進行評估。該條例的這一步驟得到99%的遵守。那些不遵守規定的業主在他們的建筑上貼上了違規通知。條例的下一階段,是就受影響的樓宇提交許可證申請,并附上地震翻新計劃。一旦提交許可證申請,業主就有一年的時間完成改造工作。所有改造必須在2020年前完成。

      2015年10月,洛杉磯通過了一項法令,要求對木框架軟一層建筑進行強制性抗震改造,類似于舊金山的法令,以及一項要求對非延展性混凝土建筑進行改造的法令。這些條例涉及15,000多幢建筑物。

      波特蘭和西雅圖的城市開發了交互式地圖,以定位所有未加固的磚石建筑(URM)。這兩個城市目前都在制定有關市建局條例的立法,授權對市建局建筑物進行改造。

      紐約市已經準備了一個氣候變化適應工作隊,該工作隊為紐約市制定了到2100年的氣候預測。市政府還制作了一份文件,對建筑物進行洪水風險改造(“紐約城市規劃”,2014年),并更新了“紐約市建筑規范”,以納入更高的洪水風險。

      促進復原力的組織

      抗災能力可以在不同的尺度上處理:以個別建筑為基礎,或以社區為基礎。下一節介紹了針對建設復原力和社區復原力的組織和工具。

      洛克菲勒基金會

      100座有復原力的城市是洛克菲勒基金會開發的一個項目。這一舉措正在促使世界各地的城市把復原力作為優先事項。100個具有抗災能力的城市不僅考慮到城市在減少外部沖擊(颶風、地震、洪水等)的長期影響方面所取得的進展,而且每天都在強調城市在其社會、經濟、文化和政治框架方面的經驗。城市必須通過制定復原力戰略或計劃來申請這一區別。被選定為100個具有抗災能力城市的一部分的城市將獲得資金和后勤支助,以便為該城市設立一名復原力干事。圖2顯示了北美100名復原力城市參與者的位置。

      

    Figure 2

     

      圖2.北美100個有復原力的城市參與者的地圖。

      NIST社區復原力方案

      NIST解決了自然災害和人為災害對社區建筑庫存造成的災難性影響(NIST,2015)。今天的社區在構建環境中具有許多相互依賴關系。以往的地震表明,社區中的建筑物在地震后會對功能產生影響。如果一座建筑物不能正常運作,就有可能在災難發生后對社區的運作能力產生全球性影響。NIST開發了一個程序,允許社區檢查構建環境的相互依賴關系中的漏洞。

      彈性設計研究所(RDI)

      彈性設計研究所是一個基于網絡的應用程序,它承載了彈性設計的案例研究、策略和原則。該網站旨在成為個人、組織和社區的一個資源,希望將減輕危害和復原力納入他們的設計。這個網站既涉及人為災害,也涉及自然災害。RDI還為項目團隊提供咨詢服務。

      FEMA P-58

      FEMA P-58:建筑物抗震性能評價(FEMA,2012)是一份基于一項為期10年的FEMA研究的文件,該研究提供了基于具體建筑分析的績效預測。FEMAP-58分析的結果是損失(以美元計)、死亡和傷害、修復時間和標記以及環境影響。該方法涉及使用蒙特卡羅模擬的概率方法。概率變量包括地震動、結構響應、內容損傷脆弱性曲線和損失曲線,通過各種模擬來提供對某些結果的置信度??冃гu估計算工具(PACT)是FEMA P-58的配套軟件.

      USRC評級系統

      美國抗震救災委員會是一個非營利性組織,對建筑物的抗震性能實行評級制度。它旨在為可持續性提供一個類似于LEED評級的通用評級系統。到目前為止,評級系統僅限于地震,但理事會的目標是在未來將評級系統擴展為更多的災害。洛杉磯已經采用了這種評級制度來改善其建筑物的性能。

      阿魯普·雷迪

      Arup的基于抗災能力的地震設計倡議(REDI)既是設計抗災建筑的框架,也是符合抗災能力水平的評級系統。該評級系統的重點是規劃三個不同級別的抗災能力:建設復原力(結構系統)、機構復原力(災害規劃)和環境復原力(相鄰建筑物和其他工地災害)。REDI評級系統還要求使用PACT進行損失評估。

      Redi評級分為白金、黃金和白銀。建筑物必須符合某些性能目標的停機時間,直接經濟損失,和占用人的安全,以滿足任何評級。

      SP3

      地震性能預測程序(SP3)是由Haselton Baker Risk Group開發的一種基于云的在線工具。它用作使用FEMAP-58方法的接口,還可以計算可能的最大損失(PML)、ArupRedi評級和USRC評級。該工具提供了一種更簡化的方法,通過提供土壤和危害曲線以及預先包裝在工具中的內容估算來實現FEMA P-58方法。

      EA工具

      環境評估工具™(EA工具)是由斯基德莫爾公司開發的一種生命周期分析工具,用于估算結構的當量碳排放量。計算的碳含量考慮材料和建筑的貢獻,包括材料提取、運輸、建筑廢物和設備操作。此外,該工具還通過估算與地震破壞有關的修復所涉及的碳含量以及完全拆除和更換嚴重受損結構的可能性,提供了可持續性和復原力之間的聯系??赡艿牡卣鹌茐氖腔诠澦勾嗳跣郧€,可以解釋增強地震系統的性能提高。EA工具可供建筑師、工程師和建筑業主使用,以幫助指導早期的設計決策,并為增強的地震系統提供成本效益分析。

      彈性洞察工具

      BuroHappold的彈性洞察工具是一個在線工具,評估整個城市的復原力。它提供了一個評估城市抵御各種沖擊/壓力的能力的框架,包括自然災害、流行病和襲擊。根據一系列投入,該工具從對社會和社區、治理和經濟以及環境和基礎設施的影響方面評估城市的脆弱性和適應能力(BuroHappold,2016)。

      美國氣候敏感性工具包

      美國氣候復原力工具包(NOAA,2016)提供了多種科學工具和信息,以幫助那些希望管理與氣候相關的風險和提高他們對極端事件的抵御能力的人和實體。這個網站是為公民、社區、企業、城市規劃者和政策倡導者開發的。該網站包括許多不同的模塊:規劃、啟動和管理一個項目的五個步驟,以適應與氣候有關的事件;由社區和企業成功實施的真實世界案例研究;以地圖、交互工具、圖表等形式組織的氣候數據;以及聯邦制定的培訓方案。美國氣候復原力工具包是根據奧巴馬總統的“氣候行動計劃”和“行政命令”開發的,目的是幫助美國為應對與氣候有關的變化和影響做好準備。

      

    Table

     

      復原力倡議和工具包表

      結論

      現代城市正從一個整體的角度來處理減災問題,其中包括在自然或人為災害期間建筑環境的表現。外墻變形縫各城市和地區正在評估其基礎設施的長期抗御能力。這些評估和建議可能會對結構工程師用于評估建筑物的極端荷載需求產生影響,此外還會影響一個地區的優先事項。例如,波士頓、紐約和新奧爾良等城市更新了沿海洪災危害圖,以納入氣候變化和海平面上升的影響。紐約市更新了紐約市建筑規范將這些更改合并在一起。本文介紹的工具旨在幫助工程師以符合城市、州和國家彈性計劃的方式設計長期彈性。

      本文中討論的組織和工具包都提供了不同的復原力方法,并允許結構工程師參與其中。這絕不是一個組織和工具的全面清單。必須記住,復原力不僅適用于地震災害。事實上,LEED可持續性指標已經擴大了其復原力試點信貸,將洪水、颶風和野火包括在內。美國東北部仍在從桑迪颶風中恢復。業主正在考慮未來氣候變化和自然災害對其建筑物的影響。最近,位于曼哈頓南部的惠特尼藝術博物館大樓是考慮到風暴潮造成的洪水而建造的。

      作為結構工程師,我們有責任幫助保護城市免受各種災難,并致力于不斷改善我們的社區。隨著自然災害的發生越來越頻繁,規模也越來越大,城市觀察到其基礎設施的能力和第一手恢復的能力。在美國,每花費一美元用于減輕災害前的災害,外墻變形縫就會為一個社區帶來4美元的未來利益(ASCE/SEI可持續發展委員會,2014年)。在過去十年里,世界各地因降雨量增加和氣溫升高而造成的損失總計超過1.4萬億美元(米切爾,2016年)。自然災害和氣候變化的影響給世界各地的城市造成了巨大的經濟負擔。

      美國各城市正在制定災前減災的抗災能力戰略,以利用這一統計數據,并減少災后恢復成本和災害對其社區的影響。這些彈性策略將直接影響結構工程師的工作和建筑規范的方向

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