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    淺析隔震加固方法技術發展

    文章出處:klh68.com責任編輯:原創查看手機網址
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    人氣:-發表時間:2014-08-15 11:28【

    由于以往社會經濟水平的限制及規范法規的不完善,存在著大量未考慮抗震設防、或雖考慮抗震設防但抗震設防目標比較低以及抗震功能性考慮欠周的建筑。為確保這些建筑的安全使用、發揮應有的建筑功能,需要對其進行抗震鑒定與加固。另外,許多歷史建筑、宗教建筑、有重要意義的建筑等也需在不破壞原有建筑風貌的基礎上進行抗震加固。因此,能否充分利用原有結構,對其實施加固改造,并以較少的投資、較短的工期達到業主所期望的建筑物的某種性能水準,已成為結構工程領域又一迫切需要解決的問題。本文就建筑物抗震加固技術方法進行分析,重點對于隔震加固方法對比傳統抗震加固方法的有點進行分析,指出隔震加固方法更為適合現代建筑抗震設計。

    1、傳統抗震加固方法

    傳統的加固方法隨著科學技術的發展,以及對地震機制和結構破壞機理的研究認識越來越深入,不斷取得新的發展。常見的工程加固原因有:①已有建筑物的耐久性,使用不當,管理不當,年久失修,結構有損傷破壞,不能滿足目前使用要求或安全度不足時;②由于災害性事件(如地震、水災、火災、風災和爆炸等)的影響,結構產生開裂和破壞時;③當對建筑物進行改建、擴建、加層,或裝修中需要對結構構建不止有所改變而影響原結構受力體系時;④由于設計和施工的原因導致建筑物出現質量問題時;⑤由于業主對結構的性能目標要求的提高,希望通過加固方式來提高結構的性能水準;⑥歷史性建筑和有重大意義的建筑,在保護結構原有面貌的前提下提高結構的抗震承載力。

    根據結構的形式、使用情況和實際鑒定結果,工程人員總結出了以下幾種常用的抗震加固方法:

    1.1、磚砌體的混凝土板墻加固法。混凝土板墻加固類似于鋼筋網水泥面層加固,具有較大的靈活性。首先,可根據結構綜合抗震能力指數提高程度的不等增設不同數量的混凝土板墻。板墻可設置為單面或雙面,甚至可在樓梯間部位設置封閉的板墻,形成混凝土筒。其次,采用混凝土板墻加固時,可根據業主的意圖采用“內加固”或“外加固”方案。

    1.2 增設抗震墻加固法。該方法是目前對鋼筋混凝土結構和勁性鋼筋混凝土結構的建筑物進行抗震加固的最基本的方法,為增加抗震墻,既有建筑物中大致可通過三種方式形成抗震墻:①在柱與梁構成框架的空間內增設抗震墻。②將已有的墻體加固成抗震墻。③通過封堵墻體上的開洞形成抗震墻。此法利用新增的抗震墻來承擔主要的地震作用,減小結構的變形。

    1.3、框架柱的加固方法。當結構受建筑使用功能的限制,無法采用抗震墻加固時,這時可采用對原結構框架柱進行加固,通過加固可提高原構件的承載力,改善構件的延性,可使“強梁弱柱”體系改變為“強柱弱梁”體系,從而達到抗震加固的目的。加固柱子的施工方法根據加固目的的不同可分為提高強度的施工方法、提高延性的施工方法和使結構剛度趨于均勻的施工方法等。

    1.4、增設支撐加固法。在鋼筋混凝土結構和鋼結構等各種結構的柱和梁構成框架的空間內,通過增設支撐進行抗震加固,其施工方法的優點是重量較輕,工期較短,可確保結構的強度和延性。在建筑的外圍框架中增設支撐施工的同時,房屋的內部還能照常使用,但如果采用鋼支撐,則由于其通常都是按受拉桿件設計,在往復地震作用下容易產生屈曲破壞,且耗能能力有限,震后需要替換。

    1.5、設置外部框架加固法。在建筑物的外圍新增設高強度、高剛度的扶垛和空間框架,并與已有建筑的主體結構連接,可保證已有建筑物的必要支撐力和延性。該法適用于中、低層建筑,前提條件是建筑物四周必須有足夠的空地用來設置外部框架。這種方法還適用于對建筑物的改、擴建工程。

    2、隔震加固方法發展

    隔震技術能夠減小結構的水平地震作用,已被理論和國外強震記錄所證實。國內外的大量試驗和工程經驗表明:隔震一般可使結構的水平地震作用降低60%[1]左右,從而消除或有效地減輕結構和非結構的地震破壞,提高建筑物及其內部設施、人員在地震時的安全性,增強震后建筑物繼續使用的能力。隨著隔震技術在新建建筑中的應用技術不斷成熟和完善,研究人員把隔震技術用到對既有建筑的抗震修復與補強上。其思路是在充分利用已有結構的抗震能力的基礎上,在需加固結構的下部或層間部位設置隔震裝置,以隔離和吸收地震能量向加固結構傳遞,減小結構的地震反應,提高結構的抗震性能。隔震加固的形式分為基礎隔震加固和層間隔震加固。

    近年來,越來越多國家開展了隔震技術的研究,縱觀世界隔震技術的發展,可以看出近年來隔震技術有如下特點:①隔震技術的應用范圍越來越廣,數量越來越多。早期主要應用于核電站等重要建筑,近年來已在各種民用建筑中得到廣泛應用。②隔震建筑的結構形式日趨多樣化,已從早期主要應用于砌體結構、混凝土結構發展到鋼結構、組合結構等。③隔震設計規程日趨完善。美國、日本、新西蘭和意大利四個國家已頒布了建筑隔震設計規程。我國也在2001年編制的《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)[3]中增加了“隔震和消能減震設計”的內容,同時還編制了《疊層橡膠支座隔震技術規程》(GECS126:2001)。

    3、隔震加固方法對比傳統抗震加固方法的優點

    基于隔震的加固技術具有以下特點:①在強震作用下,隔震裝置率先進入非彈性狀態,大量吸收或隔離地震能量,使上部結構保持彈性或不進入明顯的塑性狀態,因此,隔震技術可以保證建筑物在強烈的地震作用下仍能保持很高的安全度。大量的實驗結果和實際地震記錄表明,隔震結構可以降低地震作用至傳統結構的 1/2~1/8。②隔震加固技術節省工程造價。隔震加固技術由于通過增加剛度較小的隔震層來減小地震對上部結構的作用,因此在加固工程中可以不對上部結構進行加固或者進行很小的修復補強即可。特別是當隔震加固技術和結構平移一起使用的時候,總的遷移成本為新建工程的 30%~70%,同時總的施工周期比新建工程節省 65%~70%。將結構平移和基礎隔震加固這兩種技術聯合使用非常適合復雜工程的情況,并能帶來巨大的社會效益和經濟效益。③隔震加固技術適用于廣泛的工程形式。隔震技術適合各種工程情況,不論是一般民用建筑還是重要性建筑或生命線工程。它不僅能保證結構本身的安全,還能保護建筑內部的設施不受破壞。同時,隔震加固技術可以用于各種結構體系,如磚石結構、鋼筋混凝土結構、鋼結構等。④隔震支座安放位置有很多可選方案,可使建筑布置更為靈活,這樣就可以確保在加固時不影響結構的外觀,保持建筑物的原有風貌。這一特性可以滿足實際工程中各種不同的綜合性需要,所以隔震加固技術特別適合對歷史紀念性建筑的修復補強。

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