控振減震體系在既有建筑抗震加固中的應(yīng)用

　　關(guān)鍵詞：控振減震,既有建筑,抗震加固

　　1 概述

　　1.1 我國(guó)既有建筑抗震加固的必要性

　　我國(guó)地處環(huán)太平洋地震帶和南亞至地中海地震帶的交匯區(qū)，是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。VII度以上的高烈度區(qū)覆蓋了1/2的國(guó)土，其中包括23個(gè)省會(huì)城市和2/3的百萬(wàn)以上人口大城市;且多數(shù)地震屬于板內(nèi)地震，具有震源淺、頻度高、強(qiáng)度大、分布廣的特征。據(jù)中國(guó)地震局資料，僅2008年我國(guó)發(fā)生5級(jí)以上地震達(dá)97次之多。20世紀(jì)后半葉以來(lái)我國(guó)地震死亡人數(shù)占同期我國(guó)所有自然災(zāi)害死亡人數(shù)的1/2，占全球地震死亡人數(shù)的1/2，尤其是建國(guó)以來(lái)兩次破壞性最大的地震1976年唐山地震和2008年汶川地震，其中唐山地震造成24萬(wàn)人死亡，汶川地震造成近七萬(wàn)人死亡，給人類災(zāi)難史上留下了重重的一筆。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，在地震傷亡人數(shù)中有90%～95%死于建筑物倒塌。因此提高既有建筑抗震能力，對(duì)于避免和減輕突發(fā)地震造成的損失有著極其重要的意義。

　　2 控振減震體系

　　2.1 控振減震體系的內(nèi)容及發(fā)展

　　控振減震體系是指包括基礎(chǔ)隔震、被動(dòng)消能及半主動(dòng)和主動(dòng)控制在內(nèi)的結(jié)構(gòu)防護(hù)體系。具體參見結(jié)構(gòu)體系的分類表(表1.1)

　　隔震是應(yīng)用最早、發(fā)展最成熟的建(構(gòu))筑物控振減震方法。古建筑中比較典型有：山西懸空寺(中國(guó).5世紀(jì))、故宮(中國(guó).15世紀(jì))、法龍寺五重塔(日本.8世紀(jì))、鐮倉(cāng)大佛(日本.13世紀(jì))等，現(xiàn)代建筑中比較典型的如：帝國(guó)飯店(日本.1921年)、Albany Court(英國(guó).1966年)、帕斯坦勞奇小學(xué)(南斯拉夫.1969年)、朗格定克橋墩(新西蘭.1981年)、加州圣丁司法事務(wù)中心(美國(guó).1985年)及汕頭市陵海路38號(hào)(中國(guó).1993年)。在這些建(構(gòu))筑物先后經(jīng)歷的一次或多次震害中，與同時(shí)期的建(構(gòu))筑物相比，都表現(xiàn)出了隔震建(構(gòu))筑物優(yōu)越的抵抗地震的能力。

　　3 控振減震體系抗震加固的應(yīng)用

　　(1)、隔震體系

　　利用隔震體系進(jìn)行既有建筑的抗震加固是現(xiàn)存控振減震體系中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。對(duì)既有建筑的基礎(chǔ)進(jìn)行必要的防護(hù)之后，將原有建筑物的部分(或全部)基礎(chǔ)與具有延長(zhǎng)建筑自振周期和增大結(jié)構(gòu)阻尼的支座或裝置緊密的連接在一起。在遇到地震侵害時(shí)，不僅可以有效的避開近地場(chǎng)振動(dòng)周期而不產(chǎn)生共振現(xiàn)象，而且可以使整個(gè)建筑物產(chǎn)生“整體平動(dòng)”而不是傳統(tǒng)抗震建筑自下而上的“放大型陣動(dòng)”，從而有效的減小建筑物在地震中的振動(dòng)，減小震害損失。。

　　(2)、被動(dòng)消能體系

　　傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法是靠結(jié)構(gòu)的延性來(lái)耗散地震能量.但問題在于結(jié)構(gòu)受到1 次強(qiáng)烈地震時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件在利用自身的延性耗散地震能量的同時(shí)，如果受震時(shí)間稍長(zhǎng)建筑物同樣會(huì)受到嚴(yán)重的損傷.如果事先在結(jié)構(gòu)物某些部位(如支撐、剪力墻、節(jié)點(diǎn)、連接件、樓層空間、相鄰建筑間、主附結(jié)構(gòu)間等) 設(shè)置消能減震(阻尼) 裝置,在風(fēng)荷載和輕微地震下，裝置處于彈性轉(zhuǎn)臺(tái)，結(jié)構(gòu)體系具有足夠的側(cè)向剛度滿足正常使用要求，在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)震作用下，隨著結(jié)構(gòu)受力和變形的增大，裝置先于結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件進(jìn)入非彈性狀態(tài)，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，使主體結(jié)構(gòu)減少或避免由于非彈性變形造成的損壞，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌。

　　(3)、半主動(dòng)和主動(dòng)控制體系

　　由于半主動(dòng)和主動(dòng)控制體系比較昂貴，目前在新建高聳建筑或有特殊抗震要求的建筑中應(yīng)用比較多，應(yīng)用于既有建筑抗震加固的國(guó)內(nèi)外尚無(wú)相關(guān)報(bào)道，但基于其優(yōu)越的抗震性能，應(yīng)該會(huì)成為日后既有建筑抗震加固的發(fā)展方向。

　　4 討論

　　4.1 控振減震體系抗震加固現(xiàn)存問題及發(fā)展趨勢(shì)

　　控振減震體系在既有建筑抗震加固中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，數(shù)量越來(lái)越多，現(xiàn)存的主要問題有以下幾點(diǎn)：

　　(1)、缺乏統(tǒng)一完整的標(biāo)準(zhǔn)做指導(dǎo)，目前利用該技術(shù)對(duì)既有建筑的抗震加固大多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，盡管在結(jié)構(gòu)安全性上不會(huì)出現(xiàn)問題，但就其經(jīng)濟(jì)性而言，還需進(jìn)一步完善。

　　(2)、隨著控振減震體系形勢(shì)日趨多樣化，如何選擇與既有建筑相適宜的抗震加固方法以及布置合理的裝置成為擺在廣發(fā)技術(shù)人員面前的又一難題。

　　未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：

　　(1)、控振減震體系不段的完善，新的方法和技術(shù)不段的被提出來(lái)，在對(duì)既有建筑進(jìn)行抗震加固時(shí)，有從單一的方法逐漸走向多種方法混合使用的趨勢(shì)。

　　(2)、應(yīng)用控振減震體系進(jìn)行抗震加固的結(jié)構(gòu)形勢(shì)日趨多樣，從早期主要應(yīng)用于砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展到鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等。

　　(3)、新的智能材料不段的被發(fā)現(xiàn)和改善，將有越來(lái)越多的智能材料逐漸的被應(yīng)用到既有建筑的抗震加固中。

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