文档介绍：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
该办公楼位于云南省昆明市盘龙区黑龙潭,建于1989年11月,,,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 ,属于标准抗震设防类,场地类Ⅱ类,设计地震分组为第三组,,。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 、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, , ,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,。