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如何加固抗震的设计
 
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文章来源:加固改造网   添加人:admin   添加时间:2016-11-18 9:54:59

摘要:我国处于地震带之上,我国是一个多地震国家。由于地震带的分布对于建筑的质量安全影响是非常大的,因此,高层建筑结构抗震设计之前必须从科学的角度全面考虑,以免造成较大人员伤亡和财产损失。
中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-3239556.htm
  关键词:加固; 抗震; 设计
  我国处于地震带之上,我国是一个多地震国家。由于地震带的分布对于建筑的质量安全影响是非常大的,因此,高层建筑结构抗震设计之前必须从科学的角度全面考虑,以免造成较大人员伤亡和财产损失。那么,如何通过加固抗震的设计使人员伤亡、财产等各项损失降到最低呢?就此笔者谈谈自己的观点,供大家参考:
  1 加固抗震应遵循的原则
  在抗震结构的设计中,应通过对结构的整体特性、结构布置、结构刚度的分布等情况进行合理设置,控制结构在地震发生时的反应性能,达到减小地震反应的目的,一般需要遵循以下原则:
  1.1 抗震建筑的设防目标一般应高于传统建筑。合理设计的抗震建筑均可达到“小震不坏,中震不坏或轻微破坏,大震不丧失使用功能”的设防目标。
  1.2 抗震建筑结构的定型基本规则。应该控制抗震支座的布置及结构的刚度,使其分布均匀。尽量使结构刚度中心与上部结构的质量中心的偏移小一些,这样做可以保证结构不致因为太大的扭转作用而发生意外破坏。
  1.3 基础抗震技术对低层多层建筑最为适合,抗震建筑的房屋高度和层数应符合有关设计技术规范中的相应规定。
  1.4 由于建筑抗震技术的特点,抗震建筑一般更适合于I、II、III类建筑场地,并且在结构设计中选用刚性较好的基础类型,以保证抗震层的稳定性和在地震中运动的一致性。
  1.5 一般来说,抗震建筑抗震层的抗拉能力比较薄弱,根据剪切型结构的特点,为了保证抗震结构的稳定性,确保抗震结构的倾抗覆能力及地震时有效防止上部结构与抗震层之间的距离,应对抗震结构的高宽比加以控制。抗震结构的高宽比应满足下表的要求。当高宽比不满足要求时,应进行罕遇地震下的抗倾覆验算。
  同时还应对非地震作用的水平荷载(如风荷载)加以限制,一般说来,应控制非地震作用的水平荷载不超过结构总重力的10%。这样做也可以有效保证抗震建筑的舒适性。
  1.6 合理设置抗震结构的基本周期,避开场地周期和上部结构的周期,有效地发挥抗震技术的效用。
  1.7 基础抗震层一般应设置在结构第一层以下的部位,抗震层在罕遇地震下应保持稳定,且不出现不可恢复的变形。控制抗震结构的节点构造,保证抗震层在地震时有效发挥作用。
  1.8 穿过抗震层的设备配管和电器、通信系统的配线,应采用挠曲柔性连接等适应抗震层罕遇地震水平位移的措施;采用钢筋或钢架接地的避雷设备,应设置跨越抗震层的接地配线。
  1.9 抗震建筑应具备当抗震支座在地震中意外丧失稳定性而不发生严重破坏的措施,一般也应考虑抗震支座的便于检查和替换的措施。
  1.10 建筑抗震橡胶支座和抗震层的其他部件尚应根据抗震层所在位置的耐火等级采取相应的防火措施。
  2 抗震建筑结构设计的技术
  近代的基础抗震技术基本上可分为两大类,即弹性抗震和基础滑动抗震。在弹性抗震中,叠层钢板橡胶垫抗震技术应用最多。这类抗震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的抗震层,使在地震过程中整个结构体系的周期变长,变形集中在底层,上部结构基本上是刚性运动。但主要用于抗震水平地震动,对于竖向震动则几乎没有隔离作用;另一方面,这种抗震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用,地震中的中高频成分几乎全部可以滤掉,但并不能完全避免结构共振。
  2.1 抗震技术。  抗震技术不仅在新建工程中获得应用,而且已用于现有建筑的抗震加固改造。抗震装置可安装在结构的防火层或设备层,抗震层可设置在结构的不同部位,如基础、中间层等,也可设置在房屋的顶层,同时起到结构加层和抗震加固的目的。由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解,故较难达到强度和延性的合理匹配。采用抗震技术对结构进行加固改造,通过在抗震层设置刚度很小的抗震装置,将地震变形集中到抗震装置上,相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言,抗震结构的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反应明显降低。同时,耗能减震加固改造技术,智能材料加固改造技术,以及吸振减震加固改造技术等开辟了房屋加固改造的新途径。
  2.2 基础抗震。  基础抗震是建筑抗震新技术家族中的佼佼者,大量试验研究及多次强震实践表明,基础抗震以其极少的投资换取很大的安全系数。基础滑动抗震效果受地面运动频率特性的影响较小,几乎不会发生共振现象。
  所谓基础抗震,就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮, 具有足够可靠性的抗震层,控制地面运动向上部结构传递,地震时其能量可反馈到地面或由抗震层吸收,以大大减小结构及构件的地震反应,确保建筑物的整体安全,其内部设备不发生破坏或丧失使用功能,室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。同时,还可防止结构内部的次生灾害。主震后无需避震疏散,即使发生罕遇大震抗震房屋也不会倒塌。
  在其中使用的橡胶抗震垫不仅有良好的抗震性能,而且该技术在造价方面也有其优越性。抗震结构与一般结构相比,费用增加的部分包括:抗震构件、抗震层上面的楼面、设备管道的柔性接头及相应的设计费用和施工费用。如果上部结构仍然按传统的抗震设计,其总工程费用略有增加。
  采用基础抗震设计上应注意:
  (1)在建筑物周边,抗震层部分要比基础大一圈,因此场地要宽裕;
  (2)抗震层的周围设挡土墙,其上部有墙外狭道等,因此要确保地震时不因上部结构的移动而带来其它问题;
  (3)方便检查和更换抗震装置;
  (4)为使设备管线适应抗震层的位移和变形,常采用柔性连接或球型接点,但要考虑安放装置及检修的空间;
  (5)抗震建筑物与其它建筑物之间的联系通道要适应相对变形,确保畅通无阻。

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