日本是一個(gè)地震頻發(fā)的國(guó)家,積累了許多名貴的抗震經(jīng)歷,尤其在建筑加固抗震方面構(gòu)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(xué)習(xí)學(xué)習(xí)。本文對(duì)日本的修建物抗震加固技能進(jìn)行了總結(jié)和分類, 并要點(diǎn)對(duì)若干新技能進(jìn)行了介紹。

一、抗震加固技能分類

加強(qiáng)修建物抵擋抗震的才能有三種途徑:

1.1、抗震加固

運(yùn)用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)各構(gòu)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(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件中設(shè)置消能部件, 經(jīng)過其部分變形供給附加阻尼以耗散或吸收由地震輸入結(jié)構(gòu)中的能量, 削減主體結(jié)構(gòu)地震反響;

1.3、隔震加固

在修建物上部結(jié)構(gòu)與根底之間以及上部修建層間設(shè)置隔震層, 阻隔地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞, 然后下降上部結(jié)構(gòu)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(fā)了SRF 工法( Super Reinforcementwith Flexibility) , 該工法具有許多長(zhǎng)處( 見表1) , 并運(yùn)用到許多工程中。但因?yàn)樗迷鰪?qiáng)資料的彈性模量過低(僅有613GPa) , 加固后結(jié)構(gòu)歸納功能以及在我國(guó)運(yùn)用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性點(diǎn)評(píng)等均有待于進(jìn)一步研討。該工法對(duì)外貼資料、粘結(jié)資料以及詳細(xì)的施工工法均進(jìn)行了改造, 進(jìn)一步提升了外貼工法對(duì)結(jié)構(gòu)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(bǔ)強(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)功率低,資料重量大, 對(duì)剛度進(jìn)步顯著碳纖維加固各種高強(qiáng)度的纖維資料+高強(qiáng)度的粘結(jié)樹脂用樹脂包裹纖維資料施工便當(dāng),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(qiáng)資料+ 聚氨基甲酸酯類中等強(qiáng)度粘結(jié)資料用粘結(jié)資料張貼高延性的聚酯增強(qiáng)資料,必要時(shí)能夠設(shè)置螺栓等錨固底層處理簡(jiǎn)略,工序少,資料重量輕,價(jià)格便宜,特別是所用的資料沒有毒性和刺激性,加固后結(jié)構(gòu)的延功能夠得到極大地進(jìn)步

2.2、增設(shè)斜撐加固

增設(shè)斜撐加固是運(yùn)用斜撐來承當(dāng)一部分地震力然后改進(jìn)修建物抗震功能的加固辦法。依照斜撐的方位來分有內(nèi)部增設(shè)斜撐和外部增設(shè)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(shè)結(jié)構(gòu)加固

增設(shè)結(jié)構(gòu)加固是運(yùn)用新增結(jié)構(gòu)來承當(dāng)一部分地震力然后改進(jìn)修建物抗震功能的加固辦法。外部增設(shè)結(jié)構(gòu)的方式首要有鋼結(jié)構(gòu)、RC 結(jié)構(gòu)、預(yù)制組裝預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和斜拉預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)制組裝預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是選用預(yù)應(yīng)力鋼材將鋼筋混凝土預(yù)制梁柱在現(xiàn)場(chǎng)組成結(jié)構(gòu), 并與已有結(jié)構(gòu)結(jié)合為一體。斜拉預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是選用鋼絞線或許纖維資料制成的索, 對(duì)外部增設(shè)的RC 結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力并構(gòu)成全體結(jié)構(gòu)。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(jìn)步結(jié)構(gòu)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(xiàn)澆或預(yù)制的。其間, 新增預(yù)制剪力墻法具有施工簡(jiǎn)潔、無噪聲、工期短的長(zhǎng)處。近年來, 增設(shè)剪力墻加固的工程逐年增多, 且辦法不斷創(chuàng)新, 比方, 有些學(xué)者正在研討一種新增纖維網(wǎng)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(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件中設(shè)置消能部件或阻尼器, 經(jīng)過其部分變形供給附加阻尼以耗散或吸收由地震輸入結(jié)構(gòu)中的能量, 削減主體結(jié)構(gòu)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(jù)此能夠?qū)⑷毡镜暮哪軠p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(xiàn)了力臂式減震工法和制震頂棚體系。

3.1、增設(shè)沖突型阻尼器[ 2]

沖突耗能設(shè)備由沖突元件構(gòu)成, 這些元件彼此滑動(dòng)產(chǎn)生沖突力, 然后耗散結(jié)構(gòu)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(cè)設(shè)置含有沖突減震器的減震斜撐, 選用預(yù)應(yīng)力鋼材與已有結(jié)構(gòu)結(jié)合為一體, 經(jīng)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(yù)應(yīng)力斜撐工法, 此處就不再贅述。

3.2、增設(shè)金屬阻尼器

金屬阻尼器的耗能機(jī)理是經(jīng)過金屬元件的彈塑性變形來耗能。設(shè)計(jì)時(shí)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(gòu)件料掩蓋在支撐外圍, 使支撐桿件在受壓時(shí)不呈現(xiàn)部分委曲和全體委曲, 然后得到有用運(yùn)用。BRB 作為支撐桿件在中高層修建中逐步得到運(yùn)用。

2) 剪切屈從型阻尼器 常設(shè)置于修建結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)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(jīng)過粘彈性資料的滯回變形來減小結(jié)構(gòu)的振蕩反響。粘彈性阻尼器是一種首要與速度相關(guān)的減振設(shè)備, 在任何位移下都發(fā)揮耗能作用。

3.4、增設(shè)粘滯性阻尼器

粘滯性阻尼器由缸體、活塞和液體構(gòu)成, 活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng), 粘滯液體從一端流向另一端產(chǎn)生阻尼力, 阻止結(jié)構(gòu)的振蕩。它是依據(jù)流體運(yùn)動(dòng), 特別是流體經(jīng)過節(jié)省孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生粘滯阻力的原理制成的, 是一種無剛度、速度相關(guān)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(xiàn)的新工法, 該工法運(yùn)用設(shè)有減震器的肘結(jié)力臂式組織來擴(kuò)大結(jié)構(gòu)的層間變形然后進(jìn)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(fā)的一種結(jié)構(gòu)抗震新辦法。該辦法是在頂棚和墻之期間設(shè)置制震設(shè)備來削減地震時(shí)頂棚的振蕩, 然后進(jìn)步頂棚的耐震功能的體系。制震設(shè)備均勻的安置在頂棚外四周的墻壁上( 見圖8) 。制震設(shè)備能夠簡(jiǎn)略的在原有頂棚上設(shè)備, 因此該體系關(guān)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(jié)構(gòu)與根底之間以及上部修建層間設(shè)置隔震層, 阻隔地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞, 然后下降上部結(jié)構(gòu)的地震作用。

4.1、增設(shè)橡膠墊支座

依據(jù)對(duì)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(shè)備合作運(yùn)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(gòu)成的。灌入鉛棒的意圖, 一是進(jìn)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(duì)操控風(fēng)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(jié)構(gòu)已有必定運(yùn)用, 尤其在美國(guó)居多, 在我國(guó)的新建結(jié)構(gòu)中也有所運(yùn)用。

4.2、增設(shè)滑移支座

在上部結(jié)構(gòu)和修建物根底之間設(shè)置一個(gè)滑移面, 答應(yīng)修建物在產(chǎn)生地震時(shí)相關(guān)于根底作全體水平滑動(dòng)。阻隔水平方向的地震。因?yàn)闆_突滑移作用, 削弱了地震作用向上部結(jié)構(gòu)的傳遞, 一起, 修建物在滑動(dòng)過程中, 經(jīng)過沖突耗散了地震能量, 然后到達(dá)減震的作用。

4.3、增設(shè)滾軸支座的IAU 隔震體系

日本IAU 開發(fā)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(shè)備。滾軸支座隔震設(shè)備是平面上設(shè)有凹槽, 經(jīng)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(shè)備,阪神大震災(zāi)中觀測(cè)的修建呼應(yīng)加速度下降到地震波輸入加速度的1P10 左右。另一方面, 關(guān)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(jīng)由政府中心防災(zāi)會(huì)議驗(yàn)證, 在輸入東海地震波的什物實(shí)驗(yàn)中, 呼應(yīng)加速度確實(shí)是下降到地震波輸加速度的1/10。