作者：www.deadonemb.com 時(shí)間:2019-11-28 14:35??點(diǎn)擊:
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云南省林科院辦公大樓為8層混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，建于1989年，經(jīng)抗震鑒定其抗震性能不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需進(jìn)行抗震加固。為減少對(duì)上部建筑使用功能的影響，降低綜合造價(jià)，縮短加固施工周期，對(duì)其采用隔震技術(shù)進(jìn)行加固。
1 工程概況
云南省林科院辦公大樓位于云南省昆明市盤(pán)龍區(qū)黑龍?zhí)?，建?989年11月，總建筑面積為6816.74m2，建筑高度30.9m，為8層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部9層。原設(shè)計(jì)采用C20混凝土，主梁截面尺寸為250×（450～600），柱子截面尺寸為500×（500～600），其中少量樓板為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，整棟建筑由兩條防震縫分隔為三個(gè)單體。根據(jù)抗規(guī)，其抗震設(shè)防烈度應(yīng)為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值0.2g，屬于標(biāo)準(zhǔn)抗震設(shè)防類，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，場(chǎng)地特征周期為0.45s，50年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為0.33kN/m2。
原結(jié)構(gòu)根據(jù)《工業(yè)與民用抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ 11—74）進(jìn)行設(shè)計(jì)，按照抗震設(shè)防烈度7度進(jìn)行設(shè)防，期間國(guó)家對(duì)混凝規(guī)范和抗規(guī)范進(jìn)行多次修訂，并且在指導(dǎo)思想上限制在地震區(qū)使用預(yù)制板結(jié)構(gòu)體系，因此該建筑的實(shí)際抗震設(shè)防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)較現(xiàn)行規(guī)范要求有較大的差距。經(jīng)過(guò)抗震鑒定，原結(jié)構(gòu)的抗震措施及抗震承載力均不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，且混凝土強(qiáng)度等級(jí)僅達(dá)到C18水平，需要進(jìn)行加固才能繼續(xù)使用。綜合考慮加固的經(jīng)濟(jì)性、施工工期及環(huán)境影響等因素后，將三個(gè)單體連接成整體，采用疊層橡膠支座進(jìn)行基礎(chǔ)隔震加固的方法對(duì)原結(jié)構(gòu)加固處理，加固后建筑后續(xù)使用年限為40年。
2 隔震結(jié)構(gòu)分析
2.1 分析模型
采用ETABS 9.7.4建立相應(yīng)的整體隔震三維有限元模型。由于原結(jié)構(gòu)大量采用預(yù)制板，因此模型中對(duì)樓板采取非強(qiáng)制剛性板，不計(jì)入預(yù)制板對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的貢獻(xiàn)。在設(shè)計(jì)隔震層時(shí)，考慮了隔震層豎向承載能力及適宜的水平剛度，并進(jìn)行了隔震層的抗風(fēng)驗(yàn)算，結(jié)果表明隔震層屈服力大于風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的1.4倍，滿足抗風(fēng)要求。本工程共使用了72個(gè)疊層橡膠支座。
2.2地震動(dòng)評(píng)價(jià)
據(jù)場(chǎng)地條件選取了符合抗規(guī)要求的2條人工模擬加速度時(shí)程和5條天然強(qiáng)震記錄，7條地震波擬合反應(yīng)譜與規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)。
2.3 地震動(dòng)響應(yīng)分析
采用隔震技術(shù)后，結(jié)構(gòu)第1階周期由1.279s延長(zhǎng)至2.619s，第2階周期由1.199s延長(zhǎng)至2.539s，隔震結(jié)構(gòu)第1,2階振型分別為X向平動(dòng)、Y向平動(dòng)，第3階振型為繞Z軸（豎向）的扭轉(zhuǎn)。
隔震結(jié)構(gòu)和非隔震結(jié)構(gòu)的樓層剪力和傾覆力矩包絡(luò)。（圖中用帶“*”和不帶“*”表示隔震結(jié)構(gòu)和非隔震結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)）由可知，該辦公樓隔震加固后的減震效果明顯。
隔震層由天然橡膠支座和鉛芯橡膠支座組成，其中天然橡膠支座近似為彈性支座，不具備耗能能力，因此鉛芯橡膠支座的耗能能力就決定了隔震層的耗能能力。設(shè)防地震作用下橡膠支座的滯回曲線，其中鉛芯橡膠支座滯回曲線飽滿，耗散了大部分地震能量，隔震層耗能約占輸入地震動(dòng)能量的75%，大大減少了地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，提高了上部結(jié)構(gòu)的抗震性能。
樓層層間位移角曲線，可知在設(shè)防地震作用下，上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件仍然處于彈性階段，因此本綜合樓經(jīng)過(guò)隔震加固后可達(dá)到性能化設(shè)計(jì)中性能水準(zhǔn)1的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到“中震不壞”，上部結(jié)構(gòu)的抗震性能得到很大提高。
在罕遇地震作用下橡膠隔震支座最大水平位移為193mm，滿足抗規(guī)要求；考慮豎向地震作用，橡膠隔震支座罕遇地震作用下短期極大面壓為8.11MPa，小于30MPa，且所有橡膠支座均未出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足抗規(guī)要求。
3 隔震加固施工技術(shù)
本工程采用隔震技術(shù)進(jìn)行加固在云南省尚屬首例，施工方案按施工順序分為結(jié)構(gòu)卸載、基礎(chǔ)開(kāi)挖、頂升與托換、單體拼接、整體恢復(fù)五個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)：
（1）結(jié)構(gòu)卸載：移除上部結(jié)構(gòu)活荷載、拆除非承重粘土磚隔墻、拆除原裝修，以減輕上部結(jié)構(gòu)荷載，確保順利頂升，并保證施工安全性，另外還應(yīng)切斷水、電管線。
（2）基礎(chǔ)開(kāi)挖與上部結(jié)構(gòu)局部補(bǔ)強(qiáng)：拆除一層散水、花臺(tái)及入戶臺(tái)階等附屬構(gòu)件，并將基礎(chǔ)周圍回填土開(kāi)挖至基礎(chǔ)頂面，為隔震層施工留出操作空間。
（3）頂升與托換：頂升與托換為隔震加固施工的關(guān)鍵工序，綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性及施工工期的影響，提出了包鋼托梁托換方法。
（4）單體拼接：待全部原結(jié)構(gòu)框架柱托換完畢，采用C30普通混凝土在原防震縫處二次澆筑梁、板結(jié)構(gòu)，將三個(gè)分離單體連接成整體框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用C30混凝土整體現(xiàn)澆隔震層頂部梁、板結(jié)構(gòu)，以保證隔震加固后上部結(jié)構(gòu)整體性。
（5）整體恢復(fù)：?jiǎn)误w拼接完成后，按照設(shè)計(jì)圖紙，分別恢復(fù)隔震層周圍擋墻、散水、室外臺(tái)階、樓電梯、水電管線、室內(nèi)外裝修，其中在擋墻、室外臺(tái)階、樓電梯、水電管線恢復(fù)施工過(guò)程應(yīng)參照《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》（03SG610—1），滿足隔震建筑的相關(guān)構(gòu)造要求。
