既有建筑物增层抗震设计控制方法.pdfVIP

：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：：： 堕童堕塾塑塑墨蔓蔓塑盐堡型查鎏 ■ 既有建筑物增层抗震设计控制方法 林道宏 (福建华泰工程建设监理有限公司，福州 350003) 摘要本文把结构被动调谐质量减震的基本原理，应用于既有建筑物增层抗震设计中，提出增层 建筑承重构件可分别选用轻钢结构、钢管混凝土、钢纤维混凝土等材料，墙体围护结构采用钢丝网架水 泥聚苯乙烯夹。板，并结合增层建筑中使用夹层橡胶垫支座来软化增层结构，增大结构阻尼，提高减震 效果，大大降低增层结构的地震反应，来达到既有建筑物增层时减震的目的。 关键词被动调谐质量减震增层 夹层橡胶垫 1问题的提出 既有建筑物增层除了满足地基承载力要求外，在地震区的建筑物增层还必须满足现行抗震设计规 范的要求。许多地震区历史上曾经是非地震区，既有建筑物一般抗震富裕量就很少，对这类建筑物增层 要满足抗震设计要求犹如雪上加霜。首先，传统抗震设计方法是以“抗”为主的设计，是通过加大结构断 面尺寸，多加配筋来抵抗地震，其结果造成断面越大，刚度越大，地震作用也就越大，所需断面及配筋也 就越大，这种恶性循环，不仅难以保证既有建筑物增层后抗震设计的安全，也大大增加抗震所需的工程 费用。根据文献Ll o统计，一般设防烈度为7度时，造价会增加约5％～8％。其次，传统抗震设计方法是 以既定的“设防烈度”作为设计的依据，当发生突发性超烈度地震时，加层建筑物就有可能遭受严重的破 坏和倒塌。加上地震的发生是有随机性，所以建筑结构的破坏程度也不能予以完全控制。第三，传统抗 震设计方法，虽然允许建筑物在地震中出现一定程度的损坏，但它无法保证内部装饰与重要设备不受损 害。针对上述问题，本文把结构被动调谐质量减震的基本原理，应用于既有建筑物增层抗震设计中，提 出增层建筑承重构件可分别选用轻钢结构、钢管混凝土、钢纤维混凝土等材料。墙体结构采用钢丝网架 水泥聚苯乙烯夹心板，并结合增层建筑中使用夹层橡胶垫支座来软化增层结构，增大结构阻尼，提高减 震效果，大大降低增层结构的地震反应，来达到既有建筑物增层时减震的目的。 2机理分析 结构被动调谐质量减震控制体系，是一种全新的抗震概念，它是运用反共振理论，把一定质量和大 阻尼的隔震支座设计成动力吸震器，对下部结构产生作用，从而使结构在地震作用下阻尼增大，耗能能 力大大提高，地震反应减小。这是一种通过降低结构的地震反应，而使结构抗震能力得到提高的减震控 制体系。运用这种控制体系，对于减少建筑物地震反应效果是非常明显的，根据文献[4]震动台验证，顶 层加速度反应只相当按传统抗震设计顶层加速度反应的1／3，减震幅度达印％，同时底层加速度反应也 有显著减震效果，减幅达40％。 作者简介：林道宏，男．1939年生，1962年同济大学工民建专业毕业，在上海铁路局福州设计院任高级工程师，主要从事房建与岩土工程 设计；现为福建华泰工程建设监理有限公司总工程师。 195 ■』墅些堕塑壁塑堡坠： 我们把既有建筑物视为主结构，增层部分视为子结构，控制体系由主结构与子结构两部分组成。子 结构具有质量、刚度和阻尼，可以通过调整子结构的自振频率。当主结构受激励而发生振动时，子结构 就会产生一个与结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上，使主结构的振动反应衰减并受到控制。 由于这种减震控制方法不是通过外部提供能量，而只是通过调整结构的频率来实现的，通常称之为“被 动调谐减震控制”。 结合既有建筑物增层的需要，在原有结构的屋顶上安装大阻尼夹层橡胶垫支座，并在支座上浇筑钢 筋混凝土墙粱，然后再施工增层结构，充分利用增层结构的质量与夹层橡胶垫支座组成质量阻尼系统， 以此来达到减震效果，保证增层建筑的安全。计算简图见图1。 晏建筑 “2t2‘z 结构) 一夹J l建筑 m1‘I 吉构1 cI 图1计算衙图 在地震波(地面运动加速度x。)的激励下，通过对系统(由