日本是一个地震频发的國(guó)家,积累了许多(duō)名贵的抗震经历,尤其在建筑加固抗震方面构成了...

日本是一个地震频发的國(guó)家,积累了许多(duō)名贵的抗震经历,尤其在建筑加固抗震方面构成了许多(duō)完善的抗震加固办法,这其间的许多(duō)技能(néng)值得咱们學(xué)习學(xué)习。本文(wén)对日本的修建物(wù)抗震加固技能(néng)进行了总结和分(fēn)类, 并要点对若干新(xīn)技能(néng)进行了介绍。

一、抗震加固技能(néng)分(fēn)类

加强修建物(wù)抵挡抗震的才能(néng)有(yǒu)三种途径:

1.1、抗震加固

运用(yòng)增强结构各构件的承载力和变形才能(néng)抵挡地震作用(yòng), 吸收地震能(néng)量;

1.2、减震加固

在结构抗侧力构件中设置消能(néng)部件, 经过其部分(fēn)变形供给附加阻尼以耗散或吸收由地震输入结构中的能(néng)量, 削减主體(tǐ)结构地震反响;

1.3、隔震加固

在修建物(wù)上部结构与根底之间以及上部修建层间设置隔震层, 阻隔地震能(néng)量向上部结构传递, 然后下降上部结构的地震作用(yòng)。

二、抗震加固新(xīn)技能(néng)

2.1、高延性资料加固工法( SRF 工法)

近年来, 日本开发了SRF 工法( Super Reinforcementwith Flexibility) , 该工法具有(yǒu)许多(duō)長(cháng)处( 见表1) , 并运用(yòng)到许多(duō)工程中。但因為(wèi)所用(yòng)增强资料的弹性模量过低(仅有(yǒu)613GPa) , 加固后结构归纳功能(néng)以及在我國(guó)运用(yòng)时的经济性点评等均有(yǒu)待于进一步研讨。该工法对外贴资料、粘结资料以及详细的施工工法均进行了改造, 进一步提升了外贴工法对结构抗震加固的作用(yòng)

表1 SRF 工法与其他(tā)加固办法的比较

加固办法 补强资料 施工办法 首要特征 钢板加固钢板+树脂用(yòng)树脂包钢板较遍及的加固技能(néng),补强功率低,资料重量大, 对刚度进步显着淮北碳纤维加固各种高强度的纤维资料+高强度的粘结树脂用(yòng)树脂包裹纤维资料施工便当,基底处理(lǐ)重要,资料重量轻，施工快高延性加固( SRF)高延性聚酯增强资料+ 聚氨基甲酸酯类中等强度粘结资料用(yòng)粘结资料张贴高延性的聚酯增强资料,必要时能(néng)够设置螺栓等锚固底层处理(lǐ)简略,工序少,资料重量轻,价格便宜,特别是所用(yòng)的资料没有(yǒu)毒性和刺激性,加固后结构的延功能(néng)够得到极大地进步

2.2、增设斜撑加固

增设斜撑加固是运用(yòng)斜撑来承当一部分(fēn)地震力然后改进修建物(wù)抗震功能(néng)的加固办法。依照斜撑的方位来分(fēn)有(yǒu)内部增设斜撑和外部增设斜撑两种, 依照资料来分(fēn)首要有(yǒu)RC 斜撑、钢斜撑、铝合金斜撑。

2.3、增设结构加固

增设结构加固是运用(yòng)新(xīn)增结构来承当一部分(fēn)地震力然后改进修建物(wù)抗震功能(néng)的加固办法。外部增设结构的方式首要有(yǒu)钢结构、RC 结构、预制组装预应力结构和斜拉预应力结构。预制组装预应力结构是选用(yòng)预应力钢材将钢筋混凝土预制梁柱在现场组成结构, 并与已有(yǒu)结构结合為(wèi)一體(tǐ)。斜拉预应力结构是选用(yòng)钢绞線(xiàn)或许纤维资料制成的索, 对外部增设的RC 结构施加预应力并构成全體(tǐ)结构。其加固办法如图3 所示。

2.4、剪力墙加固法

剪力墙加固法是以进步结构刚度為(wèi)首要意图加固办法, 首要包含新(xīn)增剪力墙法( 见图4) 和加大原有(yǒu)剪力墙截面法。新(xīn)增的剪力墙可(kě)所以现浇或预制的。其间, 新(xīn)增预制剪力墙法具有(yǒu)施工简洁、无噪声、工期短的長(cháng)处。近年来, 增设剪力墙加固的工程逐年增多(duō), 且办法不断创新(xīn), 比方, 有(yǒu)些學(xué)者正在研讨一种新(xīn)增纤维网格剪力墙法。

三、耗能(néng)减震加固新(xīn)技能(néng)

减震加固的原理(lǐ)是在结构抗侧力构件中设置消能(néng)部件或阻尼器, 经过其部分(fēn)变形供给附加阻尼以耗散或吸收由地震输入结构中的能(néng)量, 削减主體(tǐ)结构地震反响。常用(yòng)阻尼器类型首要有(yǒu)冲突型阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器。据此能(néng)够将日本的耗能(néng)减震加固新(xīn)技能(néng)划分(fēn)為(wèi)4 种类型。除此之外, 日本的减震加固技能(néng)中还呈现了力臂式减震工法和制震顶棚體(tǐ)系。

3.1、增设冲突型阻尼器[ 2]

冲突耗能(néng)设备由冲突元件构成, 这些元件彼此滑动产生冲突力, 然后耗散结构的部分(fēn)振荡能(néng)量。青木(mù)式工法便是这一办法的代表, 在日本具有(yǒu)较大影响。该工法是在已有(yǒu)房子的外侧设置含有(yǒu)冲突减震器的减震斜撑, 选用(yòng)预应力钢材与已有(yǒu)结构结合為(wèi)一體(tǐ), 经过减震器来吸收地震能(néng)量, 如图5 所示。此外, 还有(yǒu)一些原理(lǐ)与青木(mù)式工法类似的外贴冲突操控型预应力斜撑工法, 此处就不再赘述。

3.2、增设金属阻尼器

金属阻尼器的耗能(néng)机理(lǐ)是经过金属元件的弹塑性变形来耗能(néng)。设计时最好防止部分(fēn)委曲。金属阻尼器屈从方式有(yǒu)以下3 种:

1) 轴向屈从型阻尼器 也称為(wèi)委曲束缚支撑

(buckling-restrained braces, BRB, 见图6) 。BRB 用(yòng)砂浆或钢材等束缚构件料掩盖在支撑外围, 使支撑杆件在受压时不呈现部分(fēn)委曲和全體(tǐ)委曲, 然后得到有(yǒu)用(yòng)运用(yòng)。BRB 作為(wèi)支撑杆件在中高层修建中逐步得到运用(yòng)。

2) 剪切屈从型阻尼器 常设置于修建结构弯矩小(xiǎo)、剪力大的部位, 刚架桥墩中或在自立式悬索桥塔身。

3) 曲折屈从型阻尼器 作為(wèi)衔接型阻尼器多(duō)用(yòng)于衔接修建物(wù), 但也能(néng)够设置在桥梁的主梁端部, 有(yǒu)与弯矩类似的钟形、鼓形、蜂窝形等梯形棒或均匀截面棒。

3.3、增设粘弹性阻尼器

粘弹性阻尼器由粘弹性资料与束缚钢板替换叠合而成, 经过粘弹性资料的滞回变形来减小(xiǎo)结构的振荡反响。粘弹性阻尼器是一种首要与速度相关的减振设备, 在任何位移下都发挥耗能(néng)作用(yòng)。

3.4、增设粘滞性阻尼器

粘滞性阻尼器由缸體(tǐ)、活塞和液體(tǐ)构成, 活塞在缸體(tǐ)内往复运动, 粘滞液體(tǐ)从一端流向另一端产生阻尼力, 阻止结构的振荡。它是依据流體(tǐ)运动, 特别是流體(tǐ)经过节省孔时会产生粘滞阻力的原理(lǐ)制成的, 是一种无刚度、速度相关型的阻尼器。

3.5、力臂式减震工法[ 2]

力臂式减震工法是日本近年来呈现的新(xīn)工法, 该工法运用(yòng)设有(yǒu)减震器的肘结力臂式组织来扩大结构的层间变形然后进步耗能(néng)功率, 削减地震反响( 见图7) 。

3.6、制震顶棚體(tǐ)系

制震顶棚體(tǐ)系也是日本近年来开发的一种结构抗震新(xīn)办法。该办法是在顶棚和墙之期间设置制震设备来削减地震时顶棚的振荡, 然后进步顶棚的耐震功能(néng)的體(tǐ)系。制震设备均匀的安置在顶棚外四周的墙壁上( 见图8) 。制震设备能(néng)够简略的在原有(yǒu)顶棚上设备, 因此该體(tǐ)系关于新(xīn)建和修正都能(néng)适用(yòng)。

四、隔震加固新(xīn)技能(néng)

隔震加固是在修建物(wù)上部结构与根底之间以及上部修建层间设置隔震层, 阻隔地震能(néng)量向上部结构传递, 然后下降上部结构的地震作用(yòng)。

4.1、增设橡胶垫支座

依据对橡胶支座的不同阻尼比的要求, 首要有(yǒu): ¹天然橡胶夹层橡胶支座 具有(yǒu)高弹性、低阻尼的特性,一般需求附加阻尼设备合作运用(yòng); º铅芯减震阻尼橡胶支座 在一般减震阻尼橡胶支座中部竖直地灌入铅棒构成的。灌入铅棒的意图, 一是进步支座的吸能(néng)作用(yòng), 保证支座有(yǒu)适度的阻尼; 二是添加支座的前期刚度, 对操控风反响和反抗地基的微振荡有(yǒu)利; »高阻尼橡胶支座 由高阻尼橡胶资料制造而成的。橡胶支座在新(xīn)建结构已有(yǒu)必定运用(yòng), 尤其在美國(guó)居多(duō), 在我國(guó)的新(xīn)建结构中也有(yǒu)所运用(yòng)。

4.2、增设滑移支座

在上部结构和修建物(wù)根底之间设置一个滑移面, 答(dá)应修建物(wù)在产生地震时相关于根底作全體(tǐ)水平滑动。阻隔水平方向的地震。因為(wèi)冲突滑移作用(yòng), 削弱了地震作用(yòng)向上部结构的传递, 一起, 修建物(wù)在滑动过程中, 经过冲突耗散了地震能(néng)量, 然后到达减震的作用(yòng)。

4.3、增设滚轴支座的IAU 隔震體(tǐ)系

日本IAU 开发了一套IAU 住所隔震體(tǐ)系( 见图9) ,选用(yòng)了滚轴支撑作為(wèi)隔震设备。滚轴支座隔震设备是平面上设有(yǒu)凹槽, 经过球或滚子的翻滚来减低加速度的隔震办法。滚轴免震支座是一种高效的隔震设备,阪神大震灾中观测的修建呼应加速度下降到地震波输入加速度的1P10 左右。另一方面, 关于抗震住所( 一般的住所) , 以2 层的修建為(wèi)例, IAU 型免震住所的最大加速度是抗震住所的1P16。一起, 已经由政府中心防灾会议验证, 在输入东海地震波的什物(wù)实验中, 呼应加速度确实是下降到地震波输加速度的1/10。