底部2層框架砌體加層改造房屋層間隔震加固分析

以某高層框架結(jié)構(gòu)為例,分別建立不隔震結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)隔震、1-15層層間隔震結(jié)構(gòu)模型。運(yùn)用有限元軟件etabs進(jìn)行反應(yīng)譜和時(shí)程分析,得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的基本周期、底部剪力、頂部加速度和位移響應(yīng),并與不隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比,得出隨隔震層位置變化結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律。運(yùn)用epda進(jìn)行彈塑性時(shí)程計(jì)算,驗(yàn)證etabs計(jì)算結(jié)果的正確性。

本文介紹了隔震技術(shù)的基本原理,隔震的構(gòu)造措施及施工要點(diǎn),闡述了隔震技術(shù)應(yīng)用的可行性及發(fā)展前景。

底部薄弱層結(jié)構(gòu)的柱頂隔震加固改造設(shè)計(jì)——汶川地震中，都江堰市某底部為薄弱層的6層框架結(jié)構(gòu)建筑，底層破壞嚴(yán)重，但上部樓層基本完好。震后通過在首層柱頂設(shè)置鉛芯疊層橡膠支座，將薄弱層改造為隔震層，恢復(fù)該建筑首層使用功能，并使其滿足提高一度設(shè)防的要求...

對四川汶川大地震中遭受地震災(zāi)害的底部框架-抗震墻砌體房屋的震害進(jìn)行了調(diào)查分析,給出了不同建造年代的底部框架-抗震墻砌體房屋的震害特征和破壞狀態(tài);同時(shí),對少量底層為局部框架或半框架上部為砌體房屋的震害也進(jìn)行了調(diào)查分析,并對這類房屋的震害原因和震害經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。探討了底部框架-抗震墻砌體房屋薄弱樓層的部位與破壞狀態(tài)的關(guān)系,指出了底部框架-抗震墻砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)不應(yīng)使底部樓層過強(qiáng),而應(yīng)盡量使底部框架-抗震墻與上部砌體房屋樓層的剛度較為均勻的設(shè)計(jì)概念。

總結(jié)了底部框架-抗震墻砌體房屋抗震能力的分析方法。運(yùn)用該方法,對四川汶川大地震中遭受破壞的底層框架-抗震墻砌體房屋進(jìn)行了第2層與底層側(cè)向剛度及樓層極限承載力的計(jì)算,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際震害情況進(jìn)行了比較分析。分析結(jié)果表明:對于底層設(shè)置了一定數(shù)量磚填充墻的這類結(jié)構(gòu)房屋,在抗震能力的分析中應(yīng)計(jì)入磚填充墻的側(cè)向剛度和承載能力,否則無法正確反映這類結(jié)構(gòu)房屋的實(shí)際受力特性,無法正確判斷這類結(jié)構(gòu)房屋的薄弱樓層。

本文以上世紀(jì)七十年代建造的某底框結(jié)構(gòu)作為實(shí)力,對該建筑進(jìn)行詳細(xì)的鑒定計(jì)算分析,供相關(guān)工程師提供參考。

過渡層受力比較復(fù)雜,擔(dān)負(fù)著傳遞上部地震剪力和傾覆力矩的作用,且底層框架剪力墻結(jié)構(gòu)和上部砌體結(jié)構(gòu)剛?cè)嵝圆煌?地震中容易在此處形成薄弱層,為此本文對過渡層進(jìn)行了受力分析并提出了一些抗震設(shè)計(jì)的基本要求,可以為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員提供參考。

底部框架-抗震墻砌體房屋是早期避免商業(yè)過分集中和舊城改造而采用的較好結(jié)構(gòu)形式。由于建筑使用功能的需要,臨街的建筑在底部設(shè)置商店、餐廳,學(xué)校的學(xué)生宿舍底部需設(shè)置大空間的自行車庫等,而上部各層為住宅、學(xué)生宿舍,這些建筑采用了底部一層或二層為框架-抗震墻、上部為砌體墻承重的結(jié)構(gòu)形式,由于該結(jié)構(gòu)形式性價(jià)比較高,且具有比多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)造價(jià)低和便于施工等優(yōu)點(diǎn),對于欠發(fā)達(dá)地區(qū)及中小型城鎮(zhèn),這類結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)方面具有一定的優(yōu)勢及現(xiàn)實(shí)意義。本篇文章筆者根據(jù)多年來對底部框架-抗震墻砌體房屋的設(shè)計(jì),對該類結(jié)構(gòu)的抗震性能分析、結(jié)構(gòu)體系要求、抗震設(shè)計(jì)及抗震構(gòu)造措施進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

以5.12汶川大地震為例,在分析底部框架砌體結(jié)構(gòu)房屋震害特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對底部框架砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了探討。

底層或底部兩層為鋼筋混凝土框架—抗震墻結(jié)，上部幾層為砌體(磚或小砌塊)承重的多層房屋，底框結(jié)構(gòu)下部由于使用功能要求,往往要求大空間,而上部為較小開間的住房或辦公用房，因而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，分析此類房屋結(jié)構(gòu)體系受力特點(diǎn)及抗震中的薄弱環(huán)節(jié)。然后，著重分析了此類房屋結(jié)構(gòu)在概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析等抗震設(shè)計(jì)方法的若干關(guān)鍵問題，提出抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵措施。

實(shí)際震害表明,建筑物主要受水平地震作用影響。本文基于有限元理論,采用大型有限元分析軟件sap2000nonlinear建立了底部兩層框架上部砌體非隔震結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型,并采用非線性時(shí)程分析法對此模型進(jìn)行了兩個(gè)水平向地震作用的分析。結(jié)果表明,底部兩層框架上部砌體結(jié)構(gòu)采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)后,結(jié)構(gòu)的水平地震反應(yīng)明顯低于相應(yīng)非隔震結(jié)構(gòu)。尤其是剛度突變的轉(zhuǎn)換層,隔震后水平地震反應(yīng)降低很多。

以某4層砌體結(jié)構(gòu)教學(xué)樓一層樓蓋下部隔震加固工程實(shí)例為研究對象,使用sap2000有限元軟件建立該教學(xué)樓3種情況下的模型,即原有結(jié)構(gòu)、1層樓蓋下部隔震結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的模型,進(jìn)行數(shù)值模擬,運(yùn)用模態(tài)分析法和動(dòng)力時(shí)程分析法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析.結(jié)果表明,2種方式隔震加固后的砌體結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)作用下抗震性能均明顯改善,隔震裝置布置合理,并且在實(shí)際應(yīng)用中,結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不適合做基礎(chǔ)隔震的情況下,將隔震裝置布置在一層樓蓋下部,同樣會獲得良好的隔震效果,且便于實(shí)施.

底部框架-抗震墻房屋(簡稱底框房屋)和多層砌體房屋兩類結(jié)構(gòu)間的抗震性能優(yōu)劣一直備受爭議。采用理論分析和算例分析相結(jié)合的方法,從樓層地震剪力、樓層側(cè)移、裂縫分布等角度,對比分析兩類結(jié)構(gòu)的抗震性能。研究表明:按規(guī)范設(shè)計(jì)的底框房屋和砌體房屋的抗震性能相當(dāng);底框房屋需加強(qiáng)二層(過渡層)的抗震構(gòu)造措施;抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到底框房屋的底層側(cè)移較大可能引起的不利影響。

我國部分地區(qū)位處于地震帶,地震高發(fā),為了減少在地震中房屋的人財(cái)損失,同時(shí)也在這個(gè)過程中有序合理的促進(jìn)砌體房屋的加層的改造的項(xiàng)目,滿足社會對于砌體房屋加層修整的要求,同時(shí)也對于加層修正后的砌體房屋的抗震能力以及抗震的結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)上具有重要的實(shí)踐影響。本文章針對砌體房屋的抗震鑒定,在實(shí)踐中對砌體房屋進(jìn)行增層修改,并在抗震鑒定的基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有的砌體房屋的墻體結(jié)構(gòu)的功能以及現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,并提出了砌體房屋的加層改造的具體實(shí)施方案。

本文通過對以往底部兩層框架一抗震墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總結(jié)，指出了其結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性及設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)注意與考慮的幾個(gè)問題。

為了了解層間隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能,以12層框架結(jié)構(gòu)為例,利用ansys有限元軟件建立框架的抗震結(jié)構(gòu)和層間隔震結(jié)構(gòu)有限元三維模型。通過模態(tài)分析,得到兩種結(jié)構(gòu)的頻率;通過對兩種結(jié)構(gòu)模型輸入蘭州波,分析了結(jié)構(gòu)的層間位移、加速度及剪力幅值,并對得到的結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明:與抗震框架結(jié)構(gòu)相比,層間隔震框架結(jié)構(gòu)的頻率減小,周期變大;層間加速度幅值、位移幅值、層間剪力幅值均減小,層間隔震框架結(jié)構(gòu)具有良好的減震效果。

闡述了隔震支座的力學(xué)性能,推導(dǎo)了隔震系統(tǒng)的動(dòng)力平衡方程,利用大型有限元軟件sap2000在7度罕遇el-centro地震波作用下對隔震層置于底層、三層及八層柱頂?shù)膶娱g隔震框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析,包括樓層位移、剪力和加速度,并對計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較分析。研究結(jié)果表明,層間隔震具有良好的隔震效果,但隔震層位置的高低對層間隔震的減震效果有較大的影響,隔震層位置越低,減震效果越明顯。

底層框架砌體建筑隔震控制研究——基于系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程，計(jì)算分析了底層框架磚砌體結(jié)構(gòu)滑動(dòng)隔震的有效性。結(jié)果表明，基底隔震控制使上部結(jié)構(gòu)的最大振動(dòng)響應(yīng)尤其是底層框架的層間位移顯著降低?！　?/p>

基于系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程,計(jì)算分析了底層框架磚砌體結(jié)構(gòu)滑動(dòng)隔震的有效性。結(jié)果表明,基底隔震控制使上部結(jié)構(gòu)的最大振動(dòng)響應(yīng)尤其是底層框架的層間位移顯著降低。

對鄭州市2個(gè)城中村底部框架砌體房屋進(jìn)行了調(diào)查,確定房屋的典型特征,建立了底部框架砌體房屋的有限元模型,沿房屋的縱向和橫向分別進(jìn)行了不同地震作用下的彈塑性時(shí)程分析。研究表明:在多遇地震作用下底部框架柱的柱端和過渡層墻體的窗間墻以及窗下墻處出現(xiàn)一定的裂縫;在設(shè)防地震作用下底部框架柱的柱端形成了一定的塑性鉸,過渡層墻體的窗間墻和窗下墻處出現(xiàn)斜裂縫;在罕遇地震作用下底部框架柱、框架梁和上部墻體均出現(xiàn)嚴(yán)重破壞,底部層間變形較大,易造成房屋的倒塌。

當(dāng)前,\"拆遷難\"已成為舊城改造無法回避的矛盾。如何解決這一問題,確保舊城改造拆遷中房屋所有者的利益,是當(dāng)前全國城市化和城市發(fā)展進(jìn)程中一個(gè)十分重大的理論問題和十分迫切的實(shí)踐問題。筆者認(rèn)為,解決這一問題的關(guān)鍵在于舊城改造房屋拆遷中政府角色的合理定位。

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對框架-砌體混合結(jié)構(gòu)要求采用多種抗震措施,并有較嚴(yán)格的規(guī)定和限制,但目前國內(nèi)中小學(xué)校舍仍有相當(dāng)數(shù)量的建筑為框架-砌體結(jié)構(gòu),對這類建筑的抗震鑒定和分析,目前還沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)。文章對某框架和砌體相連的混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震作用分析,對抗震性能及抗震承載力情況進(jìn)行了評價(jià),并根據(jù)分析評價(jià)結(jié)果進(jìn)行了抗震加固改造設(shè)計(jì)。