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隔減震技術在既有建筑加固中的應用與選擇

時間:2019年10月21日 分類:推薦論文 次數:

摘要:隔震加固法,即在地震作用下將結構變形匯集于隔震層上,阻礙能量傳遞到上部結構,防止原結構地震反應,增強建筑物自身的抗震安全度。該法,需要在結構物的某處設置必要的耗能器或是構件,耗散部分地震輸入能量,抑制結構產生的地震反應,使建筑物擁有更

  摘要:隔震加固法,即在地震作用下將結構變形匯集于隔震層上,阻礙能量傳遞到上部結構,防止原結構地震反應,增強建筑物自身的抗震安全度。該法,需要在結構物的某處設置必要的耗能器或是構件,耗散部分地震輸入能量,抑制結構產生的地震反應,使建筑物擁有更強的抗震能力。本文簡單介紹了近隔減震加固技術原理,探討了既有建筑加固中該如何選擇和運用隔減震技術。

  關鍵詞:隔減震技術;既有建筑加固;應用;選擇

工程抗震與加固改造

  抗震能力,是建筑土木工程的核心內容,同時也是我國抗震、隔震的重要內容。建筑物加固,即結合建筑物已有的鑒定結論修復建筑物存在的缺陷、損壞,增強建筑物的可靠性與安全性。有關建筑抗震加固,我國在設計和研究上速度較慢。正因為此,我們需要對建筑結構的抗震能力有所要求,防止地震對居民造成過多的損傷和危害。

  一、隔減震加固原理

  傳統結構抗震,指的是結構抗御地震作用的某種能力。日本同樣對隔減震加固作了具體的界定:忍耐地震作用的一種能力(耐震)。也就是:結構抵抗地震作用應當傳輸的全部能量。而隔震結構,大多是利用隔震層對多數能量進行隔離,防止其傳遞給上部結構,并及時地消耗該部分能量。減震結構,可運用耗能裝置對結構中已有的能量進行吸收,防止結構振動。

  這就說明,隔震、減震技術均是利用某個裝置或是設備來對地震能量進行吸收,避免主體結構遭到地震的影響。因此,我們將上述兩項技術引入到建筑加固設計,使其變成抗震加固中的新方法。同時,它們在實際工程中有廣泛的應用,前景十分明朗。

  二、對建筑抗震加固設計中的隔震技術的應用

  相較于傳統的抗震加固,隔震技術是將硬抗的力量轉變成疏導力量。同時,隔震技術僅僅是對基礎部分進行施工,對上部結構幾乎沒有影響。建筑工程中,加固鋼筋混凝土結構的抗震設防烈度大多為8度五層建筑物,并使用疊層橡膠墊進行隔震。加固目標,其防烈度為8度。不隔震時,建筑上部結構產生的地震震力不低于6度。

  另外,上部結構必須為8度。針對建筑物,隔震可選擇地下室柱頭,在結構下方3.2m框架地下室。其中,地下室頂板應選擇厚度為250mm的土板,材料最好為鋼筋混凝土,剛度較高。樓高適中,并考慮到隔層加固能夠帶來的經濟效益,建議將地下室柱隔斷改為柱頭隔震。從構成上看,其直徑為300mm橡膠墊,不同柱子都需要有鋪墊。接下來,可以對隔震層進行施工,設計好上部結構,確保疊層橡膠隔層可以滿足相應的位置要求。

  在此基礎上,隔震支座應當要和上下部結構之間進行牢固連接,充當必要的隔震層。地下室柱在加固過程中,室柱基礎必須穩定,同時確保足夠的剛性,為隔震支座設置好支點。另外,室柱必須圍套,擴大建筑物結構柱下已有的平面。而牛腿,應考慮隔震支座以及支墩空間。支墩澆筑,應控制好上下圍套,支墩處還必須留出適當的間隙。

  圍套設計應符合適當的強度,在支墩間設置鋼契塊,各項施工結束后使用千斤頂來將上部予以頂起,及時撤出鋼契塊,最后將千斤頂予以卸掉。分析隔震結構,在在8度的地震力作用下,樓層剪力、層間位移角,明顯要低于地震出現前的結構框架。隔震后,上述比值為0.16。如果設防烈度有所下降,從8度減小至6度才能滿足減震系數0.25。此時,隔震層可以符合承載力的基本要求,建筑上部部件無需采取任何的抗震加固方案,實現既定目標。

  三、建筑抗震加固設計中減震技術的應用

  運用抗震減震技術時,需結合現行的行業規范選擇合適的抗震方法與規劃,明確建筑承載力及其變形能不能滿足技術標準,分析減震技術的合理性。不論建筑性能還是減震,需滿足相應的標準,做好加固抗震。該技術有顯著的施工效果和優勢,在地震震力早期出現的情況下便可及時耗散,使能量往下開始傳播。借助于消能減震支撐,較好地增加薄弱層的抗震性能,省去更多的經濟效益。消能減震技術需要配備合適的阻尼器。

  在強、中、弱地震力下,均有良好的特性。設計過程中,一是根據現行規范來對抗震設計方法進行驗算,判斷承載力、變形性能究竟能不能滿足要求,分析消能減震加固技術的可行性。如果可行,則明確阻尼器的個數及其布置方式,調整阻尼器布置,確保結構符合最初設定的性能目標。

  除上述外,要設計出阻尼器,同時要對消能減震結構附加阻尼比進行計算,將阻尼比正常地代入到原結構中,以便驗算出構件承載力。有些構件承載力不符合規范要求,需要及時加固。該過程中,僅涵蓋阻尼器這組變量,利于實現。

  消能減震:在風載、中小地震的作用下,抗震能力較強,符合原結構的使用。強震作用下,耗能減震器可以對輸入結構中已有的地震能量進行傳遞,減輕地震反應,防止主體結構出現非彈性變形,確保原結構的平穩與科學。該方法,能夠在第一時間里充分地耗散,使能量傳遞到下部基礎。消能減震支撐,一定程度上可以對結構薄弱層自身的抗震性能進行改善,達到滿意的加固效果。以某綜合大樓為例,結構為鋼筋混凝土結構,樓層共計6層,高度22m。

  在地震作用下,若選擇從前的加固方法,除了要擴大巨額成本外,同時也會延長工期。運用消能減震法來進行加固,可以對柱頂予以鑿面處理,用高等級混凝土進行修補,處理其中的某些節點,選擇錨栓固定柱子鋼板。加固此工程共用30個黏制阻尼器,出力700kN。根據消能器的布置與樓層位移角,在一樓裝載15個相同型號的黏制阻尼器。另外,二樓同樣需要裝載10個阻尼器。工程預算方面,將加固費用控制為120萬元上下。運用消能減震技術,造價可以節約15%,達到滿意的減震效果。

  四、結語

  總的來說,利用減震隔震技術對建筑結構進行加固設計,實際上是對設計理念的一種升華與飛躍。該項技術的推廣,能夠為常規加固措施提供較好的補充和延續,可以適應建筑抗震與隔震需求。

  參考文獻:

  [1]郭健.隔震技術在砌體結構抗震加固中的應用研究[J].工程抗震與加固改造,2015,(01).

  [2]李科.鋼筋混凝土結構的抗震加固方法述評[J].地震工程與工程振動,2016,(04).

  相關刊物推薦:工程抗震與加固改造(雙月刊)創刊于1979年,是由中華人民共和國建設部主管,中國建筑學會和中國建筑科學研究院共同主辦,國內外公開發行的地震工程和工程抗震方面的專業性期刊。