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抗震加固技術

關于隔震和消能減震新技術暨模塊式阻尼器在社區、學校等公共場所的推廣應用

作者: 發布時間:2016-03-30 瀏覽次數:1485
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 一、抗震減災新技術的思索與探索

  近年來,地處世界兩大地震帶的我國地震災害頻發,先是2008年的汶川大地震,后是2010年的玉樹震害,“小震大災”現象比較突出,究其原因就是國內建筑物普遍抗震性能差,加上人口多而集中,創新防震意識不強所致。因此,建設“震不倒”的房子,確保生命安全成了我國政府人民防御地震災害的***終目標。

  根據國內外以往地震災害顯示,只有提高房屋的抗震性能才是減輕地震災害的***主要途徑,才能建成“震不倒”的房子。而實踐證明,采用耗能減震技術手段提高房屋抗震能力、設防烈度是可行的,也是民眾所期望的。這種新技術就是隔震、消能減震技術,其原理就是在建筑結構中安裝阻尼器,提高結構的總體阻尼,通過阻尼器的屈服耗能減小結構的地震反應,達到“小震不壞,中震可修,大震不倒”的防震效果。

  二、隔震、消能減震技術的原理及應用

  眾所周知,我國傳統的抗震技術主要采用“以硬碰硬”的方式,即通過提高結構本身的材料強度和整體剛度來抵抗地震危害。由于地震對結構的作用力往往很大,因此在可接受的造價下,只能依靠結構自身構件的塑性變形,來耗散地震輸入結構的能量,而塑性變形對于結構來講其實是一種損傷而且難以控制和修復。

  傳統的抗震設計方法是要利用結構自身某些關鍵構件的延性耗能來減小地震作用,進而保護豎向承重構件,避免豎向構件過早進入塑性,這必須要做到結構各構件之間具有相對強弱的關系,才能增加結構的余度,提高結構的抗倒塌能力。而采用消能減震技術后,通過在結構物某些部位增設耗能(阻尼)減震器或耗能組件,通過耗能阻尼器率先消耗地震能量,保護主體構件不受破壞,這種“以柔克剛”的方法是提高房屋抗震能力新的思路。

  阻尼器是以提供運動的阻力,耗減運動能量的裝置,其基本原理是當結構受到地震作用而晃動時,建筑結構中某些類別的構件(比如連梁)兩端發生相對變形,并驅動安裝其間阻尼器耗能元件發生往復塑性變形,這樣結構構件對耗能元件做功,耗能元件發熱,從而使結構晃動這種機械能能轉變為熱能而釋放,達到減輕地震危害的目的。迄今為止已被人類廣泛應用于汽車、居民社區、軍工或航天、航空等行業中。

  針對剪力墻,使用阻尼器耗能裝置可結合混凝土連梁為一體,成為組合連梁,在地震發生時,連梁兩端所受剪力驅動阻尼器變形,充分利用鋼材良好的塑性變形能力消耗地震能量,給結構提供附加阻尼達到減震目的。

  將阻尼器布置在剪力墻結構洞口連梁中,當阻尼器率先發生屈服時,在連梁處形成塑性鉸;使組合連梁成為發生時的***道抗震防線,有效避免剪力墻墻體出現破壞,從而使整體結構的屈服機制受控。

  以上措施將地震能量轉移到組合連梁部位,通過阻尼器變形耗能,能有效保護結構主體構件,延緩或避免主體構件的破壞,相對傳統結構設計的“硬抗”方法,消能減震技術則是“柔中帶剛”抗震設防上的質的飛躍。

  三、傳統抗震方法與隔震、消能減震新技術經濟性的對比

  一般而言,抗震設防烈度提高一度,樓房承受水平荷載的能力就相應提高一倍。建筑物建筑工程造價的增加主要體現在建筑材料的增加,如鋼筋、混凝土等用量的增加,以及相應的人工費與機械費的增加。

  針對高層剪力墻結構,采用阻尼器-組合連梁消能減震技術,經結構計算分析,在適當樓層合理優化布置阻尼器,僅通過局部的改善措施,在不增加基礎負擔、不改變上部結構原有布局、不占用樓層使用空間的前提下,在抗震設防6度到8度區間使結構的抗震能力提高一度的目標增加的費用和按照傳統“硬抗”措施提高半度所增加的費用相當(成本減半)。

  同時,原結構設計可以適當降低設防標準。以7度半抗震設防為例,對高層剪力墻結構采用傳統的設計方法,分別按照7度設防設計,土建成本造價可節約10%左右,采用消能減震技術,用此成本從7度可提高到8度,超過當地設防水準半度。因此消能減震技術的運用既不額外增加總成本,而且房屋的抗震能力有了顯著提高。

  四、倡導建設全市首批隔能減震新校園,推廣地震設防新技術

  根據回良玉副總理在2008年國務院防震減災聯席工作會議上“要大力推進城市地震安全社區示范工作”的指示精神和建設部《關于推進房屋建筑和市政基礎設施工程應用隔能減震技術的意見》以及《建筑抗震設計規范》GB50011-2010要求,大力推進和普及隔能減震新技術是利國利民的大事,是造福后代的偉業。教育乃國家百年大計,學校是學生讀書樂園,學生是民族的未來。建設抗震安全校園是老師、學生的向往,也是解決家長后顧之憂,更是全社會的共同責任,因此,建設提高校舍的地震防御能力急在眉睫,而隔震、消能減震技術及各型阻尼器在全國多個社區的成功使用普及。如:大連永嘉尚品天城項目、唐山萬科全域華府項目、湖北十堰泰山等等,均為我們指明了方向。通過無數事實、歷次震害現狀說明,耗能減震技術、阻尼器的實踐應用確確實實能夠顯著提高建筑結構抗震能力。


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