日本是一个地震频发的国家,积累了许多名贵的抗震经历,尤其在建筑加固抗震方面构成了...

日本是一个地震频发的国家,积累了许多名贵的抗震经历,尤其在建筑加固抗震方面构成了许多完善的抗震加固办法,这其间的许多技能值得咱们学习学习。本文对日本的修建物抗震加固技能进行了总结和分类, 并要点对若干新技能进行了介绍。

一、抗震加固技能分类

加强修建物抵挡抗震的才能有三种途径:

1.1、抗震加固

运用增强结构各构件的承载力和变形才能抵挡地震作用, 吸收地震能量;

1.2、减震加固

在结构抗侧力构件中设置消能部件, 经过其部分变形供给附加阻尼以耗散或吸收由地震输入结构中的能量, 削减主体结构地震反响;

1.3、隔震加固

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

二、抗震加固新技能

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) , 该工法具有许多长处( 见表1) , 并运用到许多工程中。但因为所用增强资料的弹性模量过低(仅有613GPa) , 加固后结构归纳功能以及在我国运用时的经济性点评等均有待于进一步研讨。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

表1 SRF 工法与其他加固办法的比较

加固办法 补强资料 施工办法 首要特征 钢板加固钢板+树脂用树脂包钢板较遍及的加固技能,补强功率低,资料重量大, 对刚度进步显着柘荣碳纤维加固各种高强度的纤维资料+高强度的粘结树脂用树脂包裹纤维资料施工便当,基底处理重要,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粘结资料张贴高延性的聚酯增强资料,必要时能够设置螺栓等锚固底层处理简略,工序少,资料重量轻,价格便宜,特别是所用的资料没有毒性和刺激性,加固后结构的延功能够得到极大地进步

2.2、增设斜撑加固

增设斜撑加固是运用斜撑来承当一部分地震力然后改进修建物抗震功能的加固办法。依照斜撑的方位来分有内部增设斜撑和外部增设斜撑两种, 依照资料来分首要有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新增结构来承当一部分地震力然后改进修建物抗震功能的加固办法。外部增设结构的方式首要有钢结构、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, 并与已有结构结合为一体。斜拉预应力结构是选用钢绞线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体结构。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为首要意图加固办法, 首要包含新增剪力墙法( 见图4) 和加大原有剪力墙截面法。新增的剪力墙可所以现浇或预制的。其间, 新增预制剪力墙法具有施工简洁、无噪声、工期短的长处。近年来, 增设剪力墙加固的工程逐年增多, 且办法不断创新, 比方, 有些学者正在研讨一种新增纤维网格剪力墙法。

三、耗能减震加固新技能

减震加固的原理是在结构抗侧力构件中设置消能部件或阻尼器, 经过其部分变形供给附加阻尼以耗散或吸收由地震输入结构中的能量, 削减主体结构地震反响。常用阻尼器类型首要有冲突型阻尼器、金属阻尼器、粘弹性阻尼器和粘滞性阻尼器。据此能够将日本的耗能减震加固新技能划分为4 种类型。除此之外, 日本的减震加固技能中还呈现了力臂式减震工法和制震顶棚体系。

3.1、增设冲突型阻尼器[ 2]

冲突耗能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振荡能量。青木式工法便是这一办法的代表, 在日本具有较大影响。该工法是在已有房子的外侧设置含有冲突减震器的减震斜撑, 选用预应力钢材与已有结构结合为一体, 经过减震器来吸收地震能量, 如图5 所示。此外, 还有一些原理与青木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

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

1) 轴向屈从型阻尼器 也称为委曲束缚支撑

(buckling-restrained braces, BRB, 见图6) 。BRB 用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委曲和全体委曲, 然后得到有用运用。BRB 作为支撑杆件在中高层修建中逐步得到运用。

2) 剪切屈从型阻尼器 常设置于修建结构弯矩小、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 作为衔接型阻尼器多用于衔接修建物, 但也能够设置在桥梁的主梁端部, 有与弯矩类似的钟形、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作用。

3.4、增设粘滞性阻尼器

粘滞性阻尼器由缸体、活塞和液体构成, 活塞在缸体内往复运动, 粘滞液体从一端流向另一端产生阻尼力, 阻止结构的振荡。它是依据流体运动, 特别是流体经过节省孔时会产生粘滞阻力的原理制成的, 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工法, 该工法运用设有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功率, 削减地震反响( 见图7) 。

3.6、制震顶棚体系

制震顶棚体系也是日本近年来开发的一种结构抗震新办法。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的体系。制震设备均匀的安置在顶棚外四周的墙壁上( 见图8) 。制震设备能够简略的在原有顶棚上设备, 因此该体系关于新建和修正都能适用。

四、隔震加固新技能

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

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: ¹天然橡胶夹层橡胶支座 具有高弹性、低阻尼的特性,一般需求附加阻尼设备合作运用; 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作用, 保证支座有适度的阻尼; 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。橡胶支座在新建结构已有必定运用, 尤其在美国居多, 在我国的新建结构中也有所运用。

4.2、增设滑移支座

在上部结构和修建物根底之间设置一个滑移面, 答应修建物在产生地震时相关于根底作全体水平滑动。阻隔水平方向的地震。因为冲突滑移作用, 削弱了地震作用向上部结构的传递, 一起, 修建物在滑动过程中, 经过冲突耗散了地震能量, 然后到达减震的作用。

4.3、增设滚轴支座的IAU 隔震体系

日本IAU 开发了一套IAU 住所隔震体系( 见图9) ,选用了滚轴支撑作为隔震设备。滚轴支座隔震设备是平面上设有凹槽, 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 层的修建为例, 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实验中, 呼应加速度确实是下降到地震波输加速度的1/10。