結(jié)構(gòu)加固改造理論與技術(shù)結(jié)構(gòu)抗震加固

第五節(jié)

結(jié)構(gòu)抗震加固結(jié)構(gòu)加固改造理論與技術(shù)目錄1.加固原因2.加固發(fā)展3.加固方法第5節(jié)結(jié)構(gòu)抗震加固第八章結(jié)構(gòu)加固改造理論與技術(shù)結(jié)構(gòu)為什么抗震加固？>>>1

抗震加固的意義

諸多實踐表明，對原有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固改造，一方面既可以節(jié)省投資，達(dá)到新的使用要求，又可以大大減輕地震時房屋的破壞，更重要的是保障人民生命財產(chǎn)的安全，另一方面，即使不發(fā)生地震，抗震加固也能增加建筑物安全度，延長其使用壽命，還能提高建筑物抵抗意外突發(fā)事故（振動、爆炸等）的能力?？拐鸺庸淘蛞?guī)范要求地震經(jīng)驗宗旨鑒定？《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB50023-2009加固？《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》JGJ116-2009未采取抗震設(shè)防措施的已建成的建筑物、構(gòu)筑物抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)提高的地區(qū)已建成的建筑物、構(gòu)筑物在地震中遭到破壞的建筑物、構(gòu)筑物，震后經(jīng)鑒定后認(rèn)為有必要進(jìn)行抗震加固以恢復(fù)其使用功能抗震加固原因規(guī)范要求地震經(jīng)驗宗旨地震經(jīng)驗天津發(fā)電設(shè)備廠天津重型機(jī)械廠唐山地震麗江大禮堂中間部位舞臺和前廳麗江地震達(dá)到新的使用功能保證生命財產(chǎn)安全增加安全度、抵抗意外美國橄欖景醫(yī)院2抗震加固發(fā)展>>>1966-1976鑒定加固基本技術(shù)《工業(yè)與民用建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》TJ23-771976-19891989--《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GBI11-89抗震加固時間軸通海地震后要求預(yù)防7度以上地區(qū)鑒定加固1966年邢臺大地震1970通海大地震6度以上地區(qū)設(shè)防3抗震加固方法>>>抗震加固總述加固原理加固方法減小地震作用增加結(jié)構(gòu)抗力抗震加固增加承載力優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系增大結(jié)構(gòu)周期增大阻尼附加子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)整體性抗震加固總述加固原理加固方法加速度反應(yīng)譜位移反應(yīng)譜增加抗力增加阻尼延長周期加速度反應(yīng)譜位移反應(yīng)譜增加結(jié)構(gòu)承載力增加結(jié)構(gòu)阻尼延長結(jié)構(gòu)周期抗震加固總述加固原理加固方法位移反應(yīng)譜增加結(jié)構(gòu)承載力增加結(jié)構(gòu)阻尼延長結(jié)構(gòu)周期抗震加固總述加固原理加固方法承載力工作系統(tǒng)內(nèi)部建設(shè)活動[構(gòu)件加固]提高承載力提高延性[增加抗側(cè)力構(gòu)件]增加墻體增加支撐增加結(jié)構(gòu)抗力增加承載力增強(qiáng)整體性優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系承載力工作系統(tǒng)內(nèi)部建設(shè)活動[結(jié)構(gòu)整體]整體性穩(wěn)定性[防止局部倒塌]構(gòu)件承載力、穩(wěn)定性與主體結(jié)構(gòu)連接增加結(jié)構(gòu)抗力增加承載力增強(qiáng)整體性優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系扭轉(zhuǎn)不規(guī)則單元拆分增加薄弱部位剛度增支撐/抗震墻/翼墻砌體超高拆矮改變受力體系增混凝土墻體增加結(jié)構(gòu)抗力增加承載力增強(qiáng)整體性優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系3.1抗震加固的思路①從結(jié)構(gòu)的可靠度方面分析，引入結(jié)構(gòu)功能函數(shù)Z=g(R*S)=R-S(1)其中，R表示結(jié)構(gòu)目前所具有的性能，S表示結(jié)構(gòu)預(yù)定的最低功能的要求。當(dāng)Z<0時，結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行加固，Z>0時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)。結(jié)構(gòu)由不可靠狀態(tài)向可靠狀態(tài)的轉(zhuǎn)變,具體可通過3種加固途徑來實現(xiàn)：第1種途徑：保持結(jié)構(gòu)完成預(yù)定的最低功能要求S不變，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)所具備的性能R，這稱為直接加固法；第2種途徑：結(jié)構(gòu)所具備的性能R保持不變，降低結(jié)構(gòu)完成預(yù)定的最低功能要求S，這稱為間接加固法；第3種途徑：在增大結(jié)構(gòu)所具備的性能R值的同時，降低結(jié)構(gòu)完成預(yù)定的最低功能要求S值，這稱為混合加固法。②從抗震加固思路出發(fā)，抗震加固方法主要有以下幾類：1）增大結(jié)構(gòu)抗震能力的加固方法。其設(shè)計理念為“以剛克剛”。通過提高主要抗側(cè)力構(gòu)件的承載力、延性和結(jié)構(gòu)的整體性來增大結(jié)構(gòu)的抗震能力2）減小地震作用的加固方法。其設(shè)計理念為“以柔克剛”。可以通過增大結(jié)構(gòu)周期、增大結(jié)構(gòu)阻尼、附加子結(jié)構(gòu)、施加預(yù)應(yīng)力來實現(xiàn)。3）設(shè)置易損構(gòu)件的加固方法。這種方法是有意識地在結(jié)構(gòu)中設(shè)置一些薄弱部位，利用薄弱部位次要構(gòu)件的非線性變形來消耗地震能量，保護(hù)主要構(gòu)件的安全。尼加拉急瓜共和而國的首憐都馬那翁瓜有相粉距不遠(yuǎn)本的兩幢膨高層建蘿筑，一踏幢為十阻五層高灘的中央恒銀行大襪廈，另掉一幢為18層高蹤蝶的美數(shù)洲銀臘行大或廈。197葛2年2月23日南美怖洲的馬記那瓜地烈震。當(dāng)聲地地震烈尼度估計混為8度。趨一幢銜破壞賣嚴(yán)重僻，震鍋后拆溜除；啞另一養(yǎng)幢輕向微損魂壞，褲稍加瓶修理蓋便恢診復(fù)使貞用。馬那瓜賽中央銀嗎行大廈馬那曉瓜美柿洲銀傻行大塌廈試問撓：那一勺幢破橋壞嚴(yán)常重呢原？19集72年2月23日南美廢洲的馬茂那瓜地腐震。馬宋那瓜有健相距不討遠(yuǎn)的兩工幢高層北建筑，尚一幢為15層高圖的中索央銀碌行大趕廈，璃另一江幢為18層高的江美洲銀鼓行大廈乞。當(dāng)?shù)刈卣鹆夜裙烙嬇鸀?度。漢一幢姿破壞鐮嚴(yán)重閑，震淡后拆吵除；可另一倘幢輕標(biāo)微損微壞，彼稍加明修理蕉便恢懲復(fù)使易用?，F(xiàn)如低今1）平已面不端規(guī)則4個樓鏈梯間樂偏置給塔樓裙西端維，西麻端有忠填充閱墻。4層以甜上的使樓板珍僅為5c賢m厚，擱撇置在高45奮cm長14集m小梁上廟。2）豎向殺不規(guī)則塔樓上卡部（4層樓俯面以壤上）悼，北賓、東姓、西刪三面掌布置協(xié)了密墊集的雷小柱昌子，轎共64根，龜支承未在4層樓仿板水社平處可的過權(quán)渡大勤梁上溝，大靈梁又書支承倒在其嚼下面盼的10根1m×1.5太5m的柱慎子上默（間究距9.4泥m）。汽上下番兩部船分嚴(yán)康重不采均勻娛，不銅連續(xù)喉。主要垂破壞照：第4層與勒第5層之博間(豎向剛脅度和承津載力突軌變),周圍絮柱子考嚴(yán)重臣開裂徐，柱遮鋼筋獸壓屈線；橫向鋸裂縫集貫穿3層以蹲上的駝所有篇樓板(有的辜寬達(dá)1c圾m)淋,直至電叼梯井東醫(yī)側(cè)；塔樓店西立當(dāng)面、區(qū)其他輸立面泳窗下詠和電折梯井疊處的詳空心扣磚填釀充墻稀及其醉它非魚結(jié)構(gòu)嗚構(gòu)件攀均嚴(yán)重破群壞或倒溫塌。震后們計算銹分析閑結(jié)果:1丑.結(jié)構(gòu)存雷在十分桿嚴(yán)重扭四轉(zhuǎn)效應(yīng);2.塔樓3層以逢上北枝面和獄南面乞大多坊數(shù)柱扁子抗奶剪能框力大像大不餐足,率先破惹壞；3.水平地若震作用袍下,柔而長瞎的樓板郵產(chǎn)生可奧觀的豎噸向運(yùn)動碗等。馬那透瓜中央度銀行囑大廈

結(jié)構(gòu)是均勻?qū)ΨQ的，基本的抗側(cè)力體系包括4個L形的桶體，對稱地由連梁連接起來，這些連梁在地震時遭到剪切破壞，是整個結(jié)構(gòu)能觀察到的主要破壞。分析表明：1.對稱的結(jié)構(gòu)布置及相對剛強(qiáng)的聯(lián)肢墻，有效地限制了側(cè)向位移，并防止了明顯的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；2.避免了長跨度樓板和砌體填充墻的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損壞；3.當(dāng)連梁剪切破壞后，結(jié)構(gòu)體系的位移雖有明顯增加，但由于抗震墻提供了較大的側(cè)向剛度，位移量得到控制。美洲銀行西3.2提高耗給能能力漂的加固輕方法（1重）耗稼能減左震加現(xiàn)固的母原理提高耗丟能能力抖的加固渠法實際歪就是耗餃能減震瞎加固方鄉(xiāng)豐法，它擁是通過五在結(jié)構(gòu)滴某些部混位增設(shè)盯耗能阻散尼減震送裝置，粘以減小窗地震反斥應(yīng)，這誘是一種煉“以柔網(wǎng)克剛”優(yōu)的加固珍方法，映是抗震旦加固的絲式一條新筍途徑。在耗召能減葡震體若系中伶通過遮設(shè)置川消能嫁器來即消耗調(diào)地震好能量秒，控允制預(yù)新期的鞠結(jié)構(gòu)恒變形苗，增副大結(jié)稱構(gòu)阻頑尼，隊同時化減少程結(jié)構(gòu)等的水該平和掉豎向善地震瓣作用妙，從驢而使況主體獄結(jié)構(gòu)逆在罕詞遇地崖震下木不發(fā)洪生嚴(yán)灣重破增壞。耗能賴減震瞞加固齒的原計理也幸可以外從能斬量的迫角度節(jié)來闡縫述，穴地震除時結(jié)罰構(gòu)能沖量轉(zhuǎn)尖換過耽程的干平衡居方程潑可表挖達(dá)為在耗能鍬減震加糠固結(jié)構(gòu)中中，增偉加了耗問能裝置座耗散能濤量Ed怎一項，檔耗能減識震器或環(huán)耗能組奸件在主眨體結(jié)構(gòu)陪進(jìn)入非雙彈性狀子態(tài)前率譜先進(jìn)入嫌耗能工世作狀態(tài)癥，大量線耗散輸嘩入結(jié)構(gòu)稍的地震年能量，巨因而結(jié)充構(gòu)本身舍需耗散戰(zhàn)的能量籮Eh"煩很少，真使其免敘受損傷斯和破壞抄，如圖底所示。(a)地震輸入(b)傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)(c)耗能減震結(jié)構(gòu)加固結(jié)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換途徑對比（2參）耗盼能減遷震器左的類猴型耗能減押震裝置針可以用賓不用的廚材料、勒不同的太耗能機(jī)殲制、不沖同的構(gòu)撈造來制心造。目售前，研軌發(fā)的耗足能減震茶器種類勸很多，早常見的甩幾種耗洪能減震糞器如圖貪所示。（a）開孔式軟鋼阻尼器（b）屈曲約束支撐（c）軟鋼剪切型阻尼器（d）黏彈性阻尼器（e）黏滯阻尼器耗能減震裝置（3慰）耗睡能減銜震加落固法策的應(yīng)壘用目前擔(dān)，在欠國內(nèi)絕，像生北京磨火車改站、哪北京抖飯店捧、都柴江堰炮市北晚街小脹學(xué)實掛驗樓儲、潮金汕星芒河大租廈、衛(wèi)首都米體育隔館、窗西安局長樂左園招烏商局貫等結(jié)疫構(gòu)也恭采用刃該法沉進(jìn)行惑抗震眉加固宣，收找到了而良好蘋效果夾。

(a)人字撐(b)單斜撐

(c)節(jié)點連接

都江堰中學(xué)耗能減震加固方案（4）爺耗能般減震委加固揚(yáng)法的屠優(yōu)點1）箭應(yīng)用頑范圍寸廣，飼能同香時減還少結(jié)碑構(gòu)的覺豎向涌和水恰平地摔震作貌用，資對短申周期肢和長抄周期抄范圍博的結(jié)小構(gòu)均地有效花，尤鞭其適灰用于體高柔食結(jié)構(gòu)齊，能付顯著拐增強(qiáng)投結(jié)構(gòu)圍剛度洋，減綢小位狐移。2）阻退尼器由君工廠制詞造，可獵進(jìn)行干隸作業(yè)施胡工，從快而縮短卵工期，遮施工中趟不用搬支遷，并雞能實現(xiàn)工制品小校型化。3）艦結(jié)構(gòu)跑布置或靈活從，可妖以布臨置在徹結(jié)構(gòu)榮薄弱根部位芝，能知有效摘提高陷結(jié)構(gòu)撕整體鞭和構(gòu)勸件的亭抗震請能力紅。國內(nèi)外征耗能減撕震結(jié)構(gòu)櫻的振動德臺試驗站研究表復(fù)明，耗啟能減震粗結(jié)構(gòu)與頓傳統(tǒng)抗蹦震結(jié)構(gòu)疲相比，疲地震反秋應(yīng)減小專了40飾%~6鳥0％。巴而國外孫工程資階料表明秒，耗能伸減震結(jié)戲構(gòu)體系狂與傳統(tǒng)喝抗震結(jié)壯構(gòu)體系壇相比，魂可以節(jié)濤約結(jié)構(gòu)較造價5為％~1煮0％。除耗塘能減室震加江固方深法外帽，“絞以柔堤克剛木”的暴加固課方法飯還有梁隔震睬加固劇法、馳被動俘控制暖減震笨加固當(dāng)法以襪及主銜動控廊制減母震加賊固方孫法等黎。（1）摸隔震加洞固法隔震侮加固頁法是粱通過桐隔震附層的循設(shè)置涉將地位震變構(gòu)形集悅中到割隔震阿層上紹，從嘗而達(dá)桂到減共小原喝有結(jié)陷構(gòu)地茄震反允應(yīng)的撞目的問，安科裝完籠成的突隔震晃支座撓如下麥一頁士圖所餡示。隔震炮加固賞的思只想在放于將皆原來秀的“月硬抗斥”轉(zhuǎn)語變成皮為“隨疏導(dǎo)州”，款將原藏來由狹建筑晴結(jié)構(gòu)旨構(gòu)件著塑性臂變形譽(yù)吸收腳地震陜能量宵，轉(zhuǎn)梯變?yōu)楦嘤筛酐溦饘硬艚^查和吸更收地腳震能告量。3.3以柔嗽克剛沾的加訴固方新法安裝完成的隔震支座地震詞影響譜系數(shù)鼠的比源較1）虹隔震壘加固府的基層本原菜理常規(guī)齒抗震寶加固調(diào)方案艇中一孕般采用上只圖中阻尼比貴為0.遍05的家水平地襖震反應(yīng)攏譜曲線栽（實線營）作為息地震力等計算依宜據(jù)，而賄隔震加違固時通采常采用乓阻尼比表大于0丟.05役的水平寧地震反質(zhì)應(yīng)譜（愉虛線）低。從上皆圖來雕看，蠅常規(guī)隔抗震掌加固既方案揪通常言會增湯大結(jié)勒構(gòu)的正剛度體，這腰將導(dǎo)貞致結(jié)欺構(gòu)的懶周期層變短欲，進(jìn)鹿而使搖得地權(quán)震影盜響系煩數(shù)變嘴大。罷而基茂礎(chǔ)隔賤震加待固方悶法由李于是到在建墾筑物紙底部蘆和基液礎(chǔ)增秒加一跨隔震潤層，站隔震胡結(jié)構(gòu)臘的水徒平周秤期大威大延奴長，旅在地堆震中置所承遮受的毛地震貝力也進(jìn)大大呈減小欲，對俯應(yīng)水禁平地烤震影垮響系奇數(shù)也狡會隨規(guī)之降刷低。另外，聰隔震層周中阻尼檔元件可鵝為結(jié)構(gòu)據(jù)提供額憤外的阻欣尼，在毯限制隔穴震層位解移的同淘時，吸媽收地震科中的大勁量能量蛙，以保昆證結(jié)構(gòu)貿(mào)的安全驚。早在1書988科年，說美國就福采用橡督膠隔震繪墊對鹽角湖城政雀府大樓銀進(jìn)行了斬加固，樣目前采肅用該技泊術(shù)已經(jīng)赤對16踏幢房門屋進(jìn)行評了加固鉗。從國內(nèi)債看，在睡200愛8年汶建川地震湊中存在廈因薄弱免層破壞礦而引起指的局部陡樓層嚴(yán)勵重破壞巴的結(jié)構(gòu)疲，對于男這類上返部結(jié)構(gòu)在破壞較油輕的結(jié)壺構(gòu)可采聽用斷柱吸裝墊減析震方法亡進(jìn)行加調(diào)固和修無復(fù)。斷柱鐮裝墊歌減震缸加固角是指倉對于翻已產(chǎn)未生嚴(yán)玻重破歌壞的虜樓層顆的柱依全部暮截斷剝，在場截斷講的位稍置按抄照《牌建筑貼抗震掏設(shè)計憑規(guī)范拳》和配《疊謎層橡穴膠支足座隔匹震技滿術(shù)規(guī)醒程》備要求呼安裝經(jīng)隔震鬼支座吩，使亞原有撥的傳勢統(tǒng)結(jié)歸構(gòu)形邪成基蘭礎(chǔ)隔蹲震結(jié)址構(gòu)體壯系或騰層間烘隔震儉結(jié)構(gòu)秤，如副圖所包示。(a另)底層飾柱破處壞結(jié)姻構(gòu)示填意圖(b)千斤頂義與隔震逃墊布置瓣示意圖斷柱裝努墊隔震加固曬法（2）粥被動控饞制減震門加固法被動煩控制胸減震三加固海法。炊運(yùn)用違被動綁控制襖的基鳴本原態(tài)理，餃通過連在房禁屋頂錘部設(shè)寫置調(diào)唯諧質(zhì)手量，率主要腐降低意低階屢振型螞的地溫震作盈用，拾TM粉D裝杯置如靜圖所騾示。(a)TMD裝置示意圖(b)臺灣101大廈TMDTMD裝置減小侄地震歡作用延長周植期增加阻天尼附加估子結(jié)歌構(gòu)增加諸隔震學(xué)支座圖2洪俊青南等，隔濟(jì)震技術(shù)衡在建筑壓抗震加集固中的刺應(yīng)用研其究《工川程抗震墻與加固刮改造》200救7.1殼0（29）5圖3郭健尖等氏隔震隱技術(shù)鞭在砌走體結(jié)翁構(gòu)抗勒震加同固中后的應(yīng)敞用研定究《工程抗評震與加躲固改造》20俘08.跑2(3師0)1圖1建成于200解7年的工蔽力所燕均郊園區(qū)挺辦公樓拼是一座煩地下1層地上5層的六鋼筋微混凝汗土框平架結(jié)迫構(gòu)建拴筑（育新建哪建筑坊）阻尼器杰歸納油阻尼晨器黏滯阻霉尼器黏彈性扔阻尼器軟鋼荒、摩轉(zhuǎn)擦阻覺尼器減小嗎地震卸作用延長周吼期增加射阻尼附加子糊結(jié)構(gòu)布置阻蠶尼器阻尼孔器平馬面布奶置圖圖佟建滔國等瘦消起能減抗震加逐固技舉術(shù)應(yīng)有用四腐川建漏筑科閘學(xué)研延究200恐9.1異2（35）6人字形勿支撐單斜支零撐減小地莫震作用延長周窄期增加阻充尼附加子超結(jié)構(gòu)利用水臺箱作為TMD附加質(zhì)洗量廣東某食國際大垮酒店于198獻(xiàn)6年完悼成設(shè)煤計，198掀8年2月28日竣工舞投入使盡用1)部分鑒房間絹或區(qū)參域使攤用功灰能發(fā)須生變作化，逝