隔減震技術在既有建筑加固中的應用與選擇

劉政委

摘?要：隔震加固法，即在地震作用下將結構變形匯集于隔震層上，阻礙能量傳遞到上部結構，防止原結構地震反應，增強建筑物自身的抗震安全度。該法，需要在結構物的某處設置必要的耗能器或是構件，耗散部分地震輸入能量，抑制結構產生的地震反應，使建筑物擁有更強的抗震能力。本文簡單介紹了近隔減震加固技術原理，探討了既有建筑加固中該如何選擇和運用隔減震技術。

關鍵詞：隔減震技術;既有建筑加固;應用;選擇

抗震能力，是建筑土木工程的核心內容，同時也是我國抗震、隔震的重要內容。建筑物加固，即結合建筑物已有的鑒定結論修復建筑物存在的缺陷、損壞，增強建筑物的可靠性與安全性。有關建筑抗震加固，我國在設計和研究上速度較慢。正因為此，我們需要對建筑結構的抗震能力有所要求，防止地震對居民造成過多的損傷和危害。

一、隔減震加固原理

傳統結構抗震，指的是結構抗御地震作用的某種能力。日本同樣對隔減震加固作了具體的界定：忍耐地震作用的一種能力（耐震）。也就是：結構抵抗地震作用應當傳輸的全部能量。而隔震結構，大多是利用隔震層對多數能量進行隔離，防止其傳遞給上部結構，并及時地消耗該部分能量。減震結構，可運用耗能裝置對結構中已有的能量進行吸收，防止結構振動。這就說明，隔震、減震技術均是利用某個裝置或是設備來對地震能量進行吸收，避免主體結構遭到地震的影響。因此，我們將上述兩項技術引入到建筑加固設計，使其變成抗震加固中的新方法。同時，它們在實際工程中有廣泛的應用，前景十分明朗。

二、對建筑抗震加固設計中的隔震技術的應用

相較于傳統的抗震加固，隔震技術是將硬抗的力量轉變成疏導力量。同時，隔震技術僅僅是對基礎部分進行施工，對上部結構幾乎沒有影響。建筑工程中，加固鋼筋混凝土結構的抗震設防烈度大多為8度五層建筑物，并使用疊層橡膠墊進行隔震。加固目標，其防烈度為8度。不隔震時，建筑上部結構產生的地震震力不低于6度。另外，上部結構必須為8度。針對建筑物，隔震可選擇地下室柱頭，在結構下方3.2m框架地下室。其中，地下室頂板應選擇厚度為250mm的土板，材料最好為鋼筋混凝土，剛度較高。樓高適中，并考慮到隔層加固能夠帶來的經濟效益，建議將地下室柱隔斷改為柱頭隔震。從構成上看，其直徑為300mm橡膠墊，不同柱子都需要有鋪墊。接下來，可以對隔震層進行施工，設計好上部結構，確保疊層橡膠隔層可以滿足相應的位置要求。在此基礎上，隔震支座應當要和上下部結構之間進行牢固連接，充當必要的隔震層。

地下室柱在加固過程中，室柱基礎必須穩定，同時確保足夠的剛性，為隔震支座設置好支點。另外，室柱必須圍套，擴大建筑物結構柱下已有的平面。而牛腿，應考慮隔震支座以及支墩空間。支墩澆筑，應控制好上下圍套，支墩處還必須留出適當的間隙。圍套設計應符合適當的強度，在支墩間設置鋼契塊，各項施工結束后使用千斤頂來將上部予以頂起，及時撤出鋼契塊，最后將千斤頂予以卸掉。分析隔震結構，在在8度的地震力作用下，樓層剪力、層間位移角，明顯要低于地震出現前的結構框架。隔震后，上述比值為0.16。如果設防烈度有所下降，從8度減小至6度才能滿足減震系數0.25。此時，隔震層可以符合承載力的基本要求，建筑上部部件無需采取任何的抗震加固方案，實現既定目標。

三、建筑抗震加固設計中減震技術的應用

運用抗震減震技術時，需結合現行的行業規范選擇合適的抗震方法與規劃，明確建筑承載力及其變形能不能滿足技術標準，分析減震技術的合理性。不論建筑性能還是減震，需滿足相應的標準，做好加固抗震。該技術有顯著的施工效果和優勢，在地震震力早期出現的情況下便可及時耗散，使能量往下開始傳播。借助于消能減震支撐，較好地增加薄弱層的抗震性能，省去更多的經濟效益。消能減震技術需要配備合適的阻尼器。在強、中、弱地震力下，均有良好的特性。設計過程中，一是根據現行規范來對抗震設計方法進行驗算，判斷承載力、變形性能究竟能不能滿足要求，分析消能減震加固技術的可行性。如果可行，則明確阻尼器的個數及其布置方式，調整阻尼器布置，確保結構符合最初設定的性能目標。除上述外，要設計出阻尼器，同時要對消能減震結構附加阻尼比進行計算，將阻尼比正常地代入到原結構中，以便驗算出構件承載力。有些構件承載力不符合規范要求，需要及時加固。該過程中，僅涵蓋阻尼器這組變量，利于實現。

消能減震：在風載、中小地震的作用下，抗震能力較強，符合原結構的使用。強震作用下，耗能減震器可以對輸入結構中已有的地震能量進行傳遞，減輕地震反應，防止主體結構出現非彈性變形，確保原結構的平穩與科學。該方法，能夠在第一時間里充分地耗散，使能量傳遞到下部基礎。消能減震支撐，一定程度上可以對結構薄弱層自身的抗震性能進行改善，達到滿意的加固效果。

以某綜合大樓為例，結構為鋼筋混凝土結構，樓層共計6層，高度22m。在地震作用下，若選擇從前的加固方法，除了要擴大巨額成本外，同時也會延長工期。運用消能減震法來進行加固，可以對柱頂予以鑿面處理，用高等級混凝土進行修補，處理其中的某些節點，選擇錨栓固定柱子鋼板。加固此工程共用30個黏制阻尼器，出力700kN。根據消能器的布置與樓層位移角，在一樓裝載15個相同型號的黏制阻尼器。另外，二樓同樣需要裝載10個阻尼器。工程預算方面，將加固費用控制為120萬元上下。運用消能減震技術，造價可以節約15%，達到滿意的減震效果。

四、結語

總的來說，利用減震隔震技術對建筑結構進行加固設計，實際上是對設計理念的一種升華與飛躍。該項技術的推廣，能夠為常規加固措施提供較好的補充和延續，可以適應建筑抗震與隔震需求。

參考文獻：

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[2]李科.鋼筋混凝土結構的抗震加固方法述評[J].地震工程與工程振動，2016，（04）.