淺析隔震加固方法技術發展
發布時間:2014-07-15
由於以往社會經濟水平的限製及規範法規的不完善,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築。為確保這些建築的安全使用、發揮應有的建築功能,需要對其進行
抗震鑒定與加固。另外,許多曆史建築、宗教建築、有重要意義的建築等也需在不破壞原有建築風貌的基礎上進行
抗震加固。因此,能否充分利用原有結構,對其實施
加固改造,並以較少的投資、較短的工期達到業主所期望的建築物的某種性能水準,已成為結構工程領域又一迫切需要解決的問題[1,2]。本文就建築物
抗震加固技術方法進行分析,重點對於隔震
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築
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,以及對地震機製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已有建築物的耐久性,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由於災害性事件(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當對建築物進行改建、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係時;④由於設計和施工的原因導致建築物出現質量問題時;⑤由於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曆史性建築和有重大意義的建築,在保護結構原有麵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 磚砌體的混凝土板牆加固法。混凝土板牆加固類似於鋼筋網水泥麵層加固,具有較大的靈活性。首先,可根據結構綜合
抗震nenglizhishutigaochengdudebudengzengshebutongshuliangdehunningtubanqiang。banqiangkeshezhiweidanmianhuoshuangmian,shenzhikezailoutijianbuweishezhifengbidebanqiang,xingchenghunningtutong。qici,caiyonghunningtubanqiangjiagushi,kegenjuyezhudeyitucaiyong“內加固”或“外加固”方案。采用混凝土板牆加固可更好地提高磚牆的承載能力,控製牆體裂縫的開展。
1.2 增設
抗震牆加固法。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築物進行
抗震加固的最基本的方法,為增加
抗震牆,既有建築物中大致可通過三種方式形成
抗震牆:①在柱與梁構成框架的空間內增設
抗震牆;②將已有的牆體加固成
抗震牆;③通過封堵牆體上的開洞形成
抗震牆。此法利用新增的
抗震牆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。當結構受建築使用功能的限製,無法采用
抗震牆加固時,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”體係改變為“強柱弱梁”體係,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於均勻的施工方法等。
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jia固gu,其qi施shi工gong方fang法fa的de優you點dian是shi重zhong量liang較jiao輕qing,工gong期qi較jiao短duan,可ke確que保bao結jie構gou的de強qiang度du和he延yan性xing。在zai建jian築zhu的de外wai圍wei框kuang架jia中zhong增zeng設she支zhi撐cheng施shi工gong的de同tong時shi,房fang屋wu的de內nei部bu還hai能neng照zhao常chang使shi用yong,但dan如ru果guo采cai用yong鋼gang支zhi撐cheng,則ze由you於yu其qi通tong常chang都dou是shi按an受shou拉la杆gan件jian設she計ji,在zai往wang複fu地di震zhen作zuo用yong下xia容rong易yi產chan生sheng屈qu曲qu破po壞huai,且qie耗hao能neng能neng力li有you限xian,震zhen後hou需xu要yao替ti換huan。
1.5 設置外部框架加固法。在建築物的外圍新增設高強度、高剛度的扶垛和空間框架,並與已有建築的主體結構連接,可保證已有建築物的必要支撐力和延性。該法適用於中、低層建築,前提條件是建築物四周必須有足夠的空地用來設置外部框架。這種方法還適用於對建築物的改、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,提高建築物及其內部設施、人(ren)員(yuan)在(zai)地(di)震(zhen)時(shi)的(de)安(an)全(quan)性(xing),增(zeng)強(qiang)震(zhen)後(hou)建(jian)築(zhu)物(wu)繼(ji)續(xu)使(shi)用(yong)的(de)能(neng)力(li)。隨(sui)著(zhe)隔(ge)震(zhen)技(ji)術(shu)在(zai)新(xin)建(jian)建(jian)築(zhu)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)技(ji)術(shu)不(bu)斷(duan)成(cheng)熟(shu)和(he)完(wan)善(shan),研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)把(ba)隔(ge)震(zhen)技(ji)術(shu)用(yong)到(dao)對(dui)既(ji)有(you)建(jian)築(zhu)的(de)
抗震修複與補強上。其思路是在充分利用已有結構的
抗震能neng力li的de基ji礎chu上shang,在zai需xu加jia固gu結jie構gou的de下xia部bu或huo層ceng間jian部bu位wei設she置zhi隔ge震zhen裝zhuang置zhi,以yi隔ge離li和he吸xi收shou地di震zhen能neng量liang向xiang加jia固gu結jie構gou傳chuan遞di,減jian小xiao結jie構gou的de地di震zhen反fan應ying,提ti高gao結jie構gou的de
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隔震技術的應用範圍越來越廣,數量越來越多。早期主要應用於核電站等重要建築,近年來已在各種民用建築中得到廣泛應用。②隔震建築的結構形式日趨多樣化,已從早期主要應用於砌體結構、
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築隔震設計規程。我國也在 2001 年編製的《建築
抗震設計規範》(GB50011-2001)[3]中增加了“隔震和消能減震設計”的內容,同時還編製了《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
基於隔震的
加固技術具有以下特點:①在zai強qiang震zhen作zuo用yong下xia,隔ge震zhen裝zhuang置zhi率lv先xian進jin入ru非fei彈dan性xing狀zhuang態tai,大da量liang吸xi收shou或huo隔ge離li地di震zhen能neng量liang,使shi上shang部bu結jie構gou保bao持chi彈dan性xing或huo不bu進jin入ru明ming顯xian的de塑su性xing狀zhuang態tai,因yin此ci,隔ge震zhen技ji術shu可ke以yi保bao證zheng建jian築zhu物wu在zai強qiang烈lie的de地di震zhen作zuo用yong下xia仍reng能neng保bao持chi很hen高gao的de安an全quan度du。大da量liang的de實shi驗yan結jie果guo和he實shi際ji地di震zhen記ji錄lu表biao明ming,隔ge震zhen結jie構gou可ke以yi降jiang低di地di震zhen作zuo用yong至zhi傳chuan統tong結jie構gou的de 1/2~1/8。②隔震
加固技術節省工程造價。隔震
加固技術由於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複補強即可。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複雜工程的情況,並能帶來巨大的社會效益和經濟效益。③隔震
加固技術shiyongyuguangfandegongchengxingshi。gezhenjishushihegezhonggongchengqingkuang,bulunshiyibanminyongjianzhuhaishizhongyaoxingjianzhuhuoshengmingxiangongcheng。tabujinnengbaozhengjiegoubenshendeanquan,hainengbaohujianzhuneibudesheshibushoupohuai。tongshi,gezhen
加固技術可以用於各種結構體係,如磚石結構、
鋼筋混凝土結構、鋼結構等。④隔ge震zhen支zhi座zuo安an放fang位wei置zhi有you很hen多duo可ke選xuan方fang案an,可ke使shi建jian築zhu布bu置zhi更geng為wei靈ling活huo,這zhe樣yang就jiu可ke以yi確que保bao在zai加jia固gu時shi不bu影ying響xiang結jie構gou的de外wai觀guan,保bao持chi建jian築zhu物wu的de原yuan有you風feng貌mao。這zhe一yi特te性xing可ke以yi滿man足zu實shi際ji工gong程cheng中zhong各ge種zhong不bu同tong的de綜zong合he性xing需xu要yao,所suo以yi隔ge震zhen
加固技術特別適合對曆史紀念性建築的修複補強。表1對隔震
加固方法和傳統的
加固方法做了對比。