隔減震技術(shù)在既有建筑加固中的應(yīng)用與選擇

劉政委

摘?要：隔震加固法，即在地震作用下將結(jié)構(gòu)變形匯集于隔震層上，阻礙能量傳遞到上部結(jié)構(gòu)，防止原結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，增強(qiáng)建筑物自身的抗震安全度。該法，需要在結(jié)構(gòu)物的某處設(shè)置必要的耗能器或是構(gòu)件，耗散部分地震輸入能量，抑制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震反應(yīng)，使建筑物擁有更強(qiáng)的抗震能力。本文簡單介紹了近隔減震加固技術(shù)原理，探討了既有建筑加固中該如何選擇和運用隔減震技術(shù)。

關(guān)鍵詞：隔減震技術(shù);既有建筑加固;應(yīng)用;選擇

抗震能力，是建筑土木工程的核心內(nèi)容，同時也是我國抗震、隔震的重要內(nèi)容。建筑物加固，即結(jié)合建筑物已有的鑒定結(jié)論修復(fù)建筑物存在的缺陷、損壞，增強(qiáng)建筑物的可靠性與安全性。有關(guān)建筑抗震加固，我國在設(shè)計和研究上速度較慢。正因為此，我們需要對建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力有所要求，防止地震對居民造成過多的損傷和危害。

一、隔減震加固原理

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震，指的是結(jié)構(gòu)抗御地震作用的某種能力。日本同樣對隔減震加固作了具體的界定：忍耐地震作用的一種能力（耐震）。也就是：結(jié)構(gòu)抵抗地震作用應(yīng)當(dāng)傳輸?shù)娜磕芰?。而隔震結(jié)構(gòu)，大多是利用隔震層對多數(shù)能量進(jìn)行隔離，防止其傳遞給上部結(jié)構(gòu)，并及時地消耗該部分能量。減震結(jié)構(gòu)，可運用耗能裝置對結(jié)構(gòu)中已有的能量進(jìn)行吸收，防止結(jié)構(gòu)振動。這就說明，隔震、減震技術(shù)均是利用某個裝置或是設(shè)備來對地震能量進(jìn)行吸收，避免主體結(jié)構(gòu)遭到地震的影響。因此，我們將上述兩項技術(shù)引入到建筑加固設(shè)計，使其變成抗震加固中的新方法。同時，它們在實際工程中有廣泛的應(yīng)用，前景十分明朗。

二、對建筑抗震加固設(shè)計中的隔震技術(shù)的應(yīng)用

相較于傳統(tǒng)的抗震加固，隔震技術(shù)是將硬抗的力量轉(zhuǎn)變成疏導(dǎo)力量。同時，隔震技術(shù)僅僅是對基礎(chǔ)部分進(jìn)行施工，對上部結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。建筑工程中，加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防烈度大多為8度五層建筑物，并使用疊層橡膠墊進(jìn)行隔震。加固目標(biāo)，其防烈度為8度。不隔震時，建筑上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震震力不低于6度。另外，上部結(jié)構(gòu)必須為8度。針對建筑物，隔震可選擇地下室柱頭，在結(jié)構(gòu)下方3.2m框架地下室。其中，地下室頂板應(yīng)選擇厚度為250mm的土板，材料最好為鋼筋混凝土，剛度較高。樓高適中，并考慮到隔層加固能夠帶來的經(jīng)濟(jì)效益，建議將地下室柱隔斷改為柱頭隔震。從構(gòu)成上看，其直徑為300mm橡膠墊，不同柱子都需要有鋪墊。接下來，可以對隔震層進(jìn)行施工，設(shè)計好上部結(jié)構(gòu)，確保疊層橡膠隔層可以滿足相應(yīng)的位置要求。在此基礎(chǔ)上，隔震支座應(yīng)當(dāng)要和上下部結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行牢固連接，充當(dāng)必要的隔震層。

地下室柱在加固過程中，室柱基礎(chǔ)必須穩(wěn)定，同時確保足夠的剛性，為隔震支座設(shè)置好支點。另外，室柱必須圍套，擴(kuò)大建筑物結(jié)構(gòu)柱下已有的平面。而牛腿，應(yīng)考慮隔震支座以及支墩空間。支墩澆筑，應(yīng)控制好上下圍套，支墩處還必須留出適當(dāng)?shù)拈g隙。圍套設(shè)計應(yīng)符合適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，在支墩間設(shè)置鋼契塊，各項施工結(jié)束后使用千斤頂來將上部予以頂起，及時撤出鋼契塊，最后將千斤頂予以卸掉。分析隔震結(jié)構(gòu)，在在8度的地震力作用下，樓層剪力、層間位移角，明顯要低于地震出現(xiàn)前的結(jié)構(gòu)框架。隔震后，上述比值為0.16。如果設(shè)防烈度有所下降，從8度減小至6度才能滿足減震系數(shù)0.25。此時，隔震層可以符合承載力的基本要求，建筑上部部件無需采取任何的抗震加固方案，實現(xiàn)既定目標(biāo)。

三、建筑抗震加固設(shè)計中減震技術(shù)的應(yīng)用

運用抗震減震技術(shù)時，需結(jié)合現(xiàn)行的行業(yè)規(guī)范選擇合適的抗震方法與規(guī)劃，明確建筑承載力及其變形能不能滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，分析減震技術(shù)的合理性。不論建筑性能還是減震，需滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，做好加固抗震。該技術(shù)有顯著的施工效果和優(yōu)勢，在地震震力早期出現(xiàn)的情況下便可及時耗散，使能量往下開始傳播。借助于消能減震支撐，較好地增加薄弱層的抗震性能，省去更多的經(jīng)濟(jì)效益。消能減震技術(shù)需要配備合適的阻尼器。在強(qiáng)、中、弱地震力下，均有良好的特性。設(shè)計過程中，一是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范來對抗震設(shè)計方法進(jìn)行驗算，判斷承載力、變形性能究竟能不能滿足要求，分析消能減震加固技術(shù)的可行性。如果可行，則明確阻尼器的個數(shù)及其布置方式，調(diào)整阻尼器布置，確保結(jié)構(gòu)符合最初設(shè)定的性能目標(biāo)。除上述外，要設(shè)計出阻尼器，同時要對消能減震結(jié)構(gòu)附加阻尼比進(jìn)行計算，將阻尼比正常地代入到原結(jié)構(gòu)中，以便驗算出構(gòu)件承載力。有些構(gòu)件承載力不符合規(guī)范要求，需要及時加固。該過程中，僅涵蓋阻尼器這組變量，利于實現(xiàn)。

消能減震：在風(fēng)載、中小地震的作用下，抗震能力較強(qiáng)，符合原結(jié)構(gòu)的使用。強(qiáng)震作用下，耗能減震器可以對輸入結(jié)構(gòu)中已有的地震能量進(jìn)行傳遞，減輕地震反應(yīng)，防止主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)非彈性變形，確保原結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)與科學(xué)。該方法，能夠在第一時間里充分地耗散，使能量傳遞到下部基礎(chǔ)。消能減震支撐，一定程度上可以對結(jié)構(gòu)薄弱層自身的抗震性能進(jìn)行改善，達(dá)到滿意的加固效果。

以某綜合大樓為例，結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓層共計6層，高度22m。在地震作用下，若選擇從前的加固方法，除了要擴(kuò)大巨額成本外，同時也會延長工期。運用消能減震法來進(jìn)行加固，可以對柱頂予以鑿面處理，用高等級混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，處理其中的某些節(jié)點，選擇錨栓固定柱子鋼板。加固此工程共用30個黏制阻尼器，出力700kN。根據(jù)消能器的布置與樓層位移角，在一樓裝載15個相同型號的黏制阻尼器。另外，二樓同樣需要裝載10個阻尼器。工程預(yù)算方面，將加固費用控制為120萬元上下。運用消能減震技術(shù)，造價可以節(jié)約15%，達(dá)到滿意的減震效果。

四、結(jié)語

總的來說，利用減震隔震技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計，實際上是對設(shè)計理念的一種升華與飛躍。該項技術(shù)的推廣，能夠為常規(guī)加固措施提供較好的補(bǔ)充和延續(xù)，可以適應(yīng)建筑抗震與隔震需求。

參考文獻(xiàn)：

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