框架结构隔震加固.ppt

隔震技术在云南某办公楼 加固工程中的应用与分析 田红霞 地震具有极大的随机性和不确定性，发生的时间、地点和强度都具有不可预见性。大量震害调查表明，传统抗震设计方法是比较可靠的，因此抗震技术目前已成为工程抗震的主要手段。近年来一系列新标准和规范的颁布与实施，大量既有建筑的可靠性已不能符合新的要求，亟需加固或拆除。随着人们环保意识逐渐增强，拆除重建的工程将越来越少，取而代之的是大量的加固工作，特别是珍贵的历史文物建筑，隔震加固技术可以提高结构抗震能力，且具有施工周期短及经济性方面的优势，从而越来越受到工程界的关注。 基础隔震是目前应用较为广泛的隔震加固方式。基础隔震是把隔震装置放在原结构的基础与上部结构之间，将结构和地面分开，从而减小地震作用向上部结构的传递，提高结构的抗震设防能力。 1.工程概况 2.隔震结构分析 3.隔震加固施工技术 4.结论 1 工程概况 该办公楼位于云南省昆明市盘龙区黑龙潭，建于1989年11月，总建筑面积为6816.74m2，建筑高度30.9m，为8层钢筋混凝土框架结构，局部9层。原设计采用C20混凝土，主梁截面尺寸为 250 ×( 450 ～ 600) ，柱子截面尺寸为 500×(500～ 600)，其中少量楼板为钢筋混凝土现浇板，整栋建筑由两条防震缝分隔为三个单体，如图 1、图 2 所示。根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)( 简称抗规)，其抗震设防烈度应为 8 度，设计基本地震加速度峰值 0.2g，属于标准抗震设防类，场地类Ⅱ类，设计地震分组为第三组，场地特征周期为0.45s，50年重现期基本风压为0.33kN/m2。经过抗震鉴定，原结构的抗震措施及抗震承载力均不满足现行规范要求，且混凝土强度等级仅达到 C18 水平，需要进行加固才能继续使用。 综合考虑加固的经济性、施工工期及环境影响等因素后，将三个单体连接成整体，采用叠层橡胶支座进行基础隔震加固的方法对原结构加固处理，加固后建筑后续使用年限为 40 年。 2 隔震结构分析 2. 1 分析模型 采用 ETABS9.7.4并根据原结构构件截面、材料属性、荷载取值建立相应的整体隔震三维有限元模型，如图 3 所示。由于原结构大量采用预制板，因此模型中对楼板采取非强制刚性板，不计入预板对结构刚度的贡献。 本工程共使用了 72 个叠层橡胶支座，各类型支座数量及力学性能详见表 1，隔震支座平面布置见图 5。 在设计隔震层时，考虑了隔震层竖向承载能力及适宜的水平刚度，并进行了隔震层的抗风验算，如图 4 所示，结果表明隔震层屈服力大于风荷载标准值的 1. 4 倍，满足抗风要求。 2. 2 地震动评价 据场地条件选取了符合抗规要求的 2 条人工模拟加速度时程和 5 条天然强震记录，7 条地震波拟合反应谱与规范设计反应谱如图 6 所示。 采用隔震技术后，结构第1阶周期由1.279s 延长至2.619s，第2阶周期由1.199s 延长至2.539s，隔震结构第1，2阶振型分别为X向平动、Y向平动，第3阶振型为绕 Z 轴( 竖向) 的扭转。 隔震结构和非隔震结构的楼层剪力和倾覆力矩包络图见图 7，8( 图中用带“* ”和不带“* ”表示隔震结构和非隔震结构的地震响应)。 由图7可知，该办公楼隔震加固后的减震效果明显，设防地震作用下上部结构 X，Y 向楼层剪力明显降低，隔震结构楼层剪力与非隔震结构楼层剪力比最大值0.353。 由图 8 可知，该办公楼隔震加固后的减震效果明显，设防地震作用下上部结构 X，Y 向楼层倾覆力矩明显降低，楼层倾覆力矩比最大值为 0.299，因此水平向减震系数β为 0.353，上部结构水平地震作用可以按降低 1 度进行计算，故其上部结构可参照 7 度设防进行加固处理，但与竖向相关的抗震措施仍需按 8 度设防进行加固处理。 隔震层由天然橡胶支座和铅芯橡胶支座组成，其中天然橡胶支座近似为弹性支座，不具备耗能能力，因此铅芯橡胶支座的耗能能力就决定了隔震层的耗能能力。设防地震作用下橡胶支座的滞回曲线如图9 所示，其中铅芯橡胶支座滞回曲线饱满，耗散了大部分地震能量。 如图 10 所示，隔震层耗能约占输入地震动能量的 75% ，大大减少了地震能量向上部结构的传递，提高了上部结构的抗震性能。 楼层层间位移角是结构构件实现抗震性能要求的重要参考指标，由图 11 可知，在设防地震作用下，上部结构层间位移角最大值为 1 /582( 7 条时程平均值) ，上部结构构件仍然处于弹性阶段，因此本综合楼经过隔震加固后可达到性能化设计中性能水准 1的标准，达到“中震不坏”，上部结构的抗震性能得到很大提高。 3 隔震加固施工技术 本工程采用隔震技术进行加固在云南省尚属首例，施工方