控振減震體系在既有建筑抗震加固中的應用
關鍵詞：控振減震,既有建筑,抗震加固
1 概述
1.1 我國既有建筑抗震加固的必要性
我國地處環(huán)太平洋地震帶和南亞至地中海地震帶的交匯區(qū)，是世界上地震災害最嚴重的國家之一。VII度以上的高烈度區(qū)覆蓋了1/2的國土，其中包括23個省會城市和2/3的百萬以上人口大城市;且多數地震屬于板內地震，具有震源淺、頻度高、強度大、分布廣的特征。據中國地震局資料，僅2008年我國發(fā)生5級以上地震達97次之多。20世紀后半葉以來我國地震死亡人數占同期我國所有自然災害死亡人數的1/2，占全球地震死亡人數的1/2，尤其是建國以來兩次破壞性最大的地震1976年唐山地震和2008年汶川地震，其中唐山地震造成24萬人死亡，汶川地震造成近七萬人死亡，給人類災難史上留下了重重的一筆。據有關數據統(tǒng)計顯示，在地震傷亡人數中有90%～95%死于建筑物倒塌。因此提高既有建筑抗震能力，對于避免和減輕突發(fā)地震造成的損失有著極其重要的意義。
2 控振減震體系
2.1 控振減震體系的內容及發(fā)展
控振減震體系是指包括基礎隔震、被動消能及半主動和主動控制在內的結構防護體系。具體參見結構體系的分類表(表1.1)
隔震是應用最早、發(fā)展最成熟的建(構)筑物控振減震方法。古建筑中比較典型有：山西懸空寺(中國.5世紀)、故宮(中國.15世紀)、法龍寺五重塔(日本.8世紀)、鐮倉大佛(日本.13世紀)等，現(xiàn)代建筑中比較典型的如：帝國飯店(日本.1921年)、Albany Court(英國.1966年)、帕斯坦勞奇小學(南斯拉夫.1969年)、朗格定克橋墩(新西蘭.1981年)、加州圣丁司法事務中心(美國.1985年)及汕頭市陵海路38號(中國.1993年)。在這些建(構)筑物先后經歷的一次或多次震害中，與同時期的建(構)筑物相比，都表現(xiàn)出了隔震建(構)筑物優(yōu)越的抵抗地震的能力。
3 控振減震體系抗震加固的應用
(1)、隔震體系
利用隔震體系進行既有建筑的抗震加固是現(xiàn)存控振減震體系中應用最廣泛的技術。對既有建筑的基礎進行必要的防護之后，將原有建筑物的部分(或全部)基礎與具有延長建筑自振周期和增大結構阻尼的支座或裝置緊密的連接在一起。在遇到地震侵害時，不僅可以有效的避開近地場振動周期而不產生共振現(xiàn)象，而且可以使整個建筑物產生“整體平動”而不是傳統(tǒng)抗震建筑自下而上的“放大型陣動”，從而有效的減小建筑物在地震中的振動，減小震害損失。。
(2)、被動消能體系
傳統(tǒng)的抗震設計方法是靠結構的延性來耗散地震能量.但問題在于結構受到1 次強烈地震時，結構構件在利用自身的延性耗散地震能量的同時，如果受震時間稍長建筑物同樣會受到嚴重的損傷.如果事先在結構物某些部位(如支撐、剪力墻、節(jié)點、連接件、樓層空間、相鄰建筑間、主附結構間等) 設置消能減震(阻尼) 裝置,在風荷載和輕微地震下，裝置處于彈性轉臺，結構體系具有足夠的側向剛度滿足正常使用要求，在強風或強震作用下，隨著結構受力和變形的增大，裝置先于結構承重構件進入非彈性狀態(tài)，大量消耗輸入結構的振動能量，使主體結構減少或避免由于非彈性變形造成的損壞，從而避免結構產生破壞或倒塌。
(3)、半主動和主動控制體系
由于半主動和主動控制體系比較昂貴，目前在新建高聳建筑或有特殊抗震要求的建筑中應用比較多，應用于既有建筑抗震加固的國內外尚無相關報道，但基于其優(yōu)越的抗震性能，應該會成為日后既有建筑抗震加固的發(fā)展方向。
4 討論
4.1 控振減震體系抗震加固現(xiàn)存問題及發(fā)展趨勢
控振減震體系在既有建筑抗震加固中的應用范圍越來越廣，數量越來越多，現(xiàn)存的主要問題有以下幾點：
(1)、缺乏統(tǒng)一完整的標準做指導，目前利用該技術對既有建筑的抗震加固大多是根據經驗進行的，盡管在結構安全性上不會出現(xiàn)問題，但就其經濟性而言，還需進一步完善。
(2)、隨著控振減震體系形勢日趨多樣化，如何選擇與既有建筑相適宜的抗震加固方法以及布置合理的裝置成為擺在廣發(fā)技術人員面前的又一難題。
未來發(fā)展趨勢：
(1)、控振減震體系不段的完善，新的方法和技術不段的被提出來，在對既有建筑進行抗震加固時，有從單一的方法逐漸走向多種方法混合使用的趨勢。
(2)、應用控振減震體系進行抗震加固的結構形勢日趨多樣，從早期主要應用于砌體結構、鋼筋混凝土結構發(fā)展到鋼結構、組合結構等。
(3)、新的智能材料不段的被發(fā)現(xiàn)和改善，將有越來越多的智能材料逐漸的被應用到既有建筑的抗震加固中。
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