日本是一個地震頻發的國家,積累了許多名貴的抗震經歷,尤其在建筑加固抗震方面構成了...

日本是一個地震頻發的國家,積累了許多名貴的抗震經歷,尤其在建筑加固抗震方面構成了許多完善的抗震加固辦法,這其間的許多技能值得咱們學習學習。本文對日本的修建物抗震加固技能進行了總結和分類, 并要點對若干新技能進行了介紹。

一、抗震加固技能分類

加強修建物抵擋抗震的才能有三種途徑:

1.1、抗震加固

運用增強結構各構件的承載力和變形才能抵擋地震作用, 吸收地震能量;

1.2、減震加固

在結構抗側力構件中設置消能部件, 經過其部分變形供給附加阻尼以耗散或吸收由地震輸入結構中的能量, 削減主體結構地震反響;

1.3、隔震加固

在修建物上部結構與根底之間以及上部修建層間設置隔震層, 阻隔地震能量向上部結構傳遞, 然后下降上部結構的地震作用。

二、抗震加固新技能

2.1、高延性資料加固工法( SRF 工法)

近年來, 日本開發了SRF 工法( Super Reinforcementwith Flexibility) , 該工法具有許多長處( 見表1) , 并運用到許多工程中。但因為所用增強資料的彈性模量過低(僅有613GPa) , 加固后結構歸納功能以及在我國運用時的經濟性點評等均有待于進一步研討。該工法對外貼資料、粘結資料以及詳細的施工工法均進行了改造, 進一步提升了外貼工法對結構抗震加固的作用

表1 SRF 工法與其他加固辦法的比較

加固辦法 補強資料 施工辦法 首要特征 鋼板加固鋼板+樹脂用樹脂包鋼板較遍及的加固技能,補強功率低,資料重量大, 對剛度進步顯著碳纖維加固各種高強度的纖維資料+高強度的粘結樹脂用樹脂包裹纖維資料施工便當,基底處理重要,資料重量輕，施工快高延性加固( SRF)高延性聚酯增強資料+ 聚氨基甲酸酯類中等強度粘結資料用粘結資料張貼高延性的聚酯增強資料,必要時能夠設置螺栓等錨固底層處理簡略,工序少,資料重量輕,價格便宜,特別是所用的資料沒有毒性和刺激性,加固后結構的延功能夠得到極大地進步

2.2、增設斜撐加固

增設斜撐加固是運用斜撐來承當一部分地震力然后改進修建物抗震功能的加固辦法。依照斜撐的方位來分有內部增設斜撐和外部增設斜撐兩種, 依照資料來分首要有RC 斜撐、鋼斜撐、鋁合金斜撐。

2.3、增設結構加固

增設結構加固是運用新增結構來承當一部分地震力然后改進修建物抗震功能的加固辦法。外部增設結構的方式首要有鋼結構、RC 結構、預制組裝預應力結構和斜拉預應力結構。預制組裝預應力結構是選用預應力鋼材將鋼筋混凝土預制梁柱在現場組成結構, 并與已有結構結合為一體。斜拉預應力結構是選用鋼絞線或許纖維資料制成的索, 對外部增設的RC 結構施加預應力并構成全體結構。其加固辦法如圖3 所示。

2.4、剪力墻加固法

剪力墻加固法是以進步結構剛度為首要意圖加固辦法, 首要包含新增剪力墻法( 見圖4) 和加大原有剪力墻截面法。新增的剪力墻可所以現澆或預制的。其間, 新增預制剪力墻法具有施工簡潔、無噪聲、工期短的長處。近年來, 增設剪力墻加固的工程逐年增多, 且辦法不斷創新, 比方, 有些學者正在研討一種新增纖維網格剪力墻法。

三、耗能減震加固新技能

減震加固的原理是在結構抗側力構件中設置消能部件或阻尼器, 經過其部分變形供給附加阻尼以耗散或吸收由地震輸入結構中的能量, 削減主體結構地震反響。常用阻尼器類型首要有沖突型阻尼器、金屬阻尼器、粘彈性阻尼器和粘滯性阻尼器。據此能夠將日本的耗能減震加固新技能劃分為4 種類型。除此之外, 日本的減震加固技能中還呈現了力臂式減震工法和制震頂棚體系。

3.1、增設沖突型阻尼器[ 2]

沖突耗能設備由沖突元件構成, 這些元件彼此滑動產生沖突力, 然后耗散結構的部分振蕩能量。青木式工法便是這一辦法的代表, 在日本具有較大影響。該工法是在已有房子的外側設置含有沖突減震器的減震斜撐, 選用預應力鋼材與已有結構結合為一體, 經過減震器來吸收地震能量, 如圖5 所示。此外, 還有一些原理與青木式工法類似的外貼沖突操控型預應力斜撐工法, 此處就不再贅述。

3.2、增設金屬阻尼器

金屬阻尼器的耗能機理是經過金屬元件的彈塑性變形來耗能。設計時最好防止部分委曲。金屬阻尼器屈從方式有以下3 種:

1) 軸向屈從型阻尼器 也稱為委曲束縛支撐

(buckling-restrained braces, BRB, 見圖6) 。BRB 用砂漿或鋼材等束縛構件料掩蓋在支撐外圍, 使支撐桿件在受壓時不呈現部分委曲和全體委曲, 然后得到有用運用。BRB 作為支撐桿件在中高層修建中逐步得到運用。

2) 剪切屈從型阻尼器 常設置于修建結構彎矩小、剪力大的部位, 剛架橋墩中或在自立式懸索橋塔身。

3) 曲折屈從型阻尼器 作為銜接型阻尼器多用于銜接修建物, 但也能夠設置在橋梁的主梁端部, 有與彎矩類似的鐘形、鼓形、蜂窩形等梯形棒或均勻截面棒。

3.3、增設粘彈性阻尼器

粘彈性阻尼器由粘彈性資料與束縛鋼板替換疊合而成, 經過粘彈性資料的滯回變形來減小結構的振蕩反響。粘彈性阻尼器是一種首要與速度相關的減振設備, 在任何位移下都發揮耗能作用。

3.4、增設粘滯性阻尼器

粘滯性阻尼器由缸體、活塞和液體構成, 活塞在缸體內往復運動, 粘滯液體從一端流向另一端產生阻尼力, 阻止結構的振蕩。它是依據流體運動, 特別是流體經過節省孔時會產生粘滯阻力的原理制成的, 是一種無剛度、速度相關型的阻尼器。

3.5、力臂式減震工法[ 2]

力臂式減震工法是日本近年來呈現的新工法, 該工法運用設有減震器的肘結力臂式組織來擴大結構的層間變形然后進步耗能功率, 削減地震反響( 見圖7) 。

3.6、制震頂棚體系

制震頂棚體系也是日本近年來開發的一種結構抗震新辦法。該辦法是在頂棚和墻之期間設置制震設備來削減地震時頂棚的振蕩, 然后進步頂棚的耐震功能的體系。制震設備均勻的安置在頂棚外四周的墻壁上( 見圖8) 。制震設備能夠簡略的在原有頂棚上設備, 因此該體系關于新建和修正都能適用。

四、隔震加固新技能

隔震加固是在修建物上部結構與根底之間以及上部修建層間設置隔震層, 阻隔地震能量向上部結構傳遞, 然后下降上部結構的地震作用。

4.1、增設橡膠墊支座

依據對橡膠支座的不同阻尼比的要求, 首要有: 1天然橡膠夾層橡膠支座 具有高彈性、低阻尼的特性,一般需求附加阻尼設備合作運用; o鉛芯減震阻尼橡膠支座 在一般減震阻尼橡膠支座中部豎直地灌入鉛棒構成的。灌入鉛棒的意圖, 一是進步支座的吸能作用, 保證支座有適度的阻尼; 二是添加支座的前期剛度, 對操控風反響和反抗地基的微振蕩有利; ?高阻尼橡膠支座 由高阻尼橡膠資料制造而成的。橡膠支座在新建結構已有必定運用, 尤其在美國居多, 在我國的新建結構中也有所運用。

4.2、增設滑移支座

在上部結構和修建物根底之間設置一個滑移面, 答應修建物在產生地震時相關于根底作全體水平滑動。阻隔水平方向的地震。因為沖突滑移作用, 削弱了地震作用向上部結構的傳遞, 一起, 修建物在滑動過程中, 經過沖突耗散了地震能量, 然后到達減震的作用。

4.3、增設滾軸支座的IAU 隔震體系

日本IAU 開發了一套IAU 住所隔震體系( 見圖9) ,選用了滾軸支撐作為隔震設備。滾軸支座隔震設備是平面上設有凹槽, 經過球或滾子的翻滾來減低加速度的隔震辦法。滾軸免震支座是一種高效的隔震設備,阪神大震災中觀測的修建呼應加速度下降到地震波輸入加速度的1P10 左右。另一方面, 關于抗震住所( 一般的住所) , 以2 層的修建為例, IAU 型免震住所的最大加速度是抗震住所的1P16。一起, 已經由政府中心防災會議驗證, 在輸入東海地震波的什物實驗中, 呼應加速度確實是下降到地震波輸加速度的1/10。