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摘要:在现代传统的抗震工艺中拥有诸多方法,其中最传统的就是房屋得上部结构和它的基础牢十分结实地连在一起,当地震来临时,地面引起的运动能量能够通过在地上实施的基础输送到房屋结构中,从而导致房屋结构产生振动和变形的现象乃至倒塌。本文中所阐述的“消能隔震”的指导目标在于使基础和上部房屋结构进行有效分离,将建筑物和地面基础进行隔离,从而实现地震时地面晃动但是地面上的建筑物基本不动,以期提高建筑物的安全水平。文章中以某医科大学第一附属医院综合服务楼项目为例,根据实际情况设计隔震层并采用减隔震技术,提高房屋结构的抗震水平。
关键词:消能;减隔震;施工技术
1消能减震加固原理
消能减震加固,是通过在原结构设置阻尼器等减震装置来实现抗震目标的方法。结构消能减震加固,即是在结构物的某些部位设置消能装置,通过消能装置产生摩擦、弯曲(或剪切、扭转)、弹塑(或粘弹)性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量,以减少主体结构的地震反应。
2消能减震技术在建筑加固工程中应用
某医科大学第一附属医院综合服务楼工程总面积41308.08㎡,地下一层,地下二层为车库,地下三层为车库局部为人防地下室;地上十六层,框剪结构,使用功能为综合服务楼,本工程所在的乌鲁木齐市位于天山地震带,抗震设防烈度8°,设计基本地震加速度值为0.20g。传统的构造抗震体系允许混凝土承重结构或其余结构构件,例如梁柱节点、梁梁节点等在地震来临时出现主体结构节点损坏或混凝土承重结构构件在地震中的损坏过程,是地震产生的能量的“消能”过程,若混凝土承重结构或结构构件等严重破坏或倒塌,地震所产生的能量的消解耗尽的最终完成。所使用的主要方法是根据建筑构造本身受力结构构件的全体耗能特性和变形能力来硬性吸收地震波释放出的能量。它主要依靠曾经已有的设计经验,调整主体结构容易出现损坏的局部刚度或整体刚度,加强因地震而造成的破坏点抵抗地震波释放能量所产生的变形及损坏,使主要的结构受力构件在受到地震波影响时能够处于非弹性状态,并具备一定的延伸性,从而能够确保主体结构构件等在地震波释放能量时产生足够的延性破坏,以抵消强烈的地震波所带来的能量。上述原理即是全球范围内比较常规的传统结构抗震的基本方法,“小震不坏、中震可修、大震不倒”是这种方法的抗震设防三大基本点,虽然此类抗震设防结构应用的非常普遍,但在应用过程中也存在着非常多的不足之处,所以采用消能减震技术具有紧迫性及必要性。
2.1阻尼器的布置原则
1)减震设计控制指标:按多遇地震计算时,主体结构应该保持弹性要求,而且非结构构件也不应出现明显的破坏;按罕遇地震计算时,结构从弹性过渡到弹塑性,但阻尼器系统仍能正常工作,发挥其功能。2)在阻尼器布置时,应充分考虑建筑平面使用功能的要求,选择合适位置的隔墙,将阻尼器安置在中间,并采用防火轻质材料作为隔板,然后依据位移控制要求和水平向地震力等参数,通过计算分析来确定阻尼器的准确位置和数量。消能构件一般布置在结构的X,Y两个主轴方向,以达到增加两个方向的阻尼和刚度的目标。3)阻尼器应安置在相对速度或层间相对位移较大的楼层,通过尽可能地增加消能器两端的相对速度和相对变形,以提高阻尼器的有效减震作用。4)初步布置好阻尼器后,对结构进行整体抗震性能分析,包含多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震作用下的弹塑性分析,根据分析结果进行优化调整。5)截面配筋设计时,应按照各层消能部件的最大阻尼力来计算,对结构中相关梁柱节点进行强度校核,并适当对节点部位采取一些补强措施,来保证结构的安全性能。
2.2隔震层施工技术
所谓基础隔震系统的原理是,在上部主体结构与基础结构中间设置专门的隔震元件和耗能装置,产生有弹性的底层部位,作为隔震层,用来分隔上部主体结构与基础结构,把建筑物分割为上部结构、隔震层和下部结构三部分,达到提高上部结构的使用功能,以期达到避开地震的效果,解除上部结构与水平地面运动的耦连关系,并利用隔震层的高隔离性的特点,抵消地震发生时地震波的输入,使地震力的作用对上部结构大大减小,达到整体建筑结构的稳定性及安全性,在现今的隔震工程中,对结构间隔震技术的探讨和应用开始广泛开展,在工程设计过程中设计合理的隔震层,能够起到很好的减震效果,不仅在减小建筑的地震效应或风振现象作用明显,而且大大降低工程的造价成本,目前日常应用的隔震层技术主要有以下四项技术:(1)橡胶隔震支座的研发、生产技术。①通过工程设计及施工应用等大量的试验,摸索研制出1000橡胶隔震支座的材料、粘贴剂等最佳配合比设计;②通过设计理论与施工实践相结合,获得1000橡胶隔震支座的力学性能指标。(2)橡胶隔震支座安装施工技术。①在施工时,应尽可能的做到预埋的一次合格,避免对支座出进行二次注浆,提高一次施工合格率,缩短施工时间,此类施工过程不复杂,而且工作效率较高;②通过对隔震支座同一位置的螺栓孔的钢模板,对锚固筋和套筒的平面定位及标高进行精准的确定,避免产生错筋和套简在浇筑混凝士偏位现象;③为了保证支座处钢模板同支座底部混凝土接触部位粘结的更结实,在钢模板上开通气孔,确保贴合密实;④为了保证橡胶隔震支座锚固筋相对主体结构具备更好的垂直度,在支座底部焊接直径14的定位筋,以确保锚固筋避免产生水平位移现象;⑤为了更方便更换隔震支座,在隔震支座上铺贴一层3mm厚SBS改性沥青防水卷材。(3)隔震支座变形监测技术。所谓的隔震支座变形监测技术就是在支座出安装高新智能型位移设备以及自动跟踪全站仪进行全方位的监测,利用无线网络的便利,随时将位移数据输入到对应的数据库里,里面的软件可以不定期收集数据进行分析研究,并通过图表法将变化量显现出来,从而达到自动监测的效果。(4)橡胶隔震支座更换施工技术在上部主体结构的荷载作用下,隔震支座处于被压缩的状态,因此隔震支座应具备适当的压缩量,并将上下法兰板用钢板进行焊接,以避免出现上部主体结构在顶升的过程中出现自然的反弹现象,造成结构在顶升时出现向上位移的后果,造成混凝土结构构件的损坏。千斤顶加载方式:在上支墩的顶升过程中,主支墩按照100t为一级进行加载,周边支墩按照50t为一级进行加载。这种方法利用了加权平均的方法,安全性能高。
3结语
综上所述,隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,隔震装置的作用在于当该建筑结构在输入地震波时能够有效缓解地震剪力向上部结构的传递,所承受的地震动大幅减小。在多遇地震作用下,隔震结构利用其橡胶支座的特殊性能,能够较好地达到隔震减能得效果,与传统抗震结构对比下,优越性较强,具有较大的应用潜力。
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