作者：www.ainnajem.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層混凝土現澆框架結構，建于1989年，經(jīng)抗震鑒定其抗震性能不滿(mǎn)足現行規范要求，需進(jìn)行抗震加固。為減少對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)龍區黑龍潭，建于1989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構，局部9層。原設計采用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澆板，整棟建筑由兩條防震縫分隔為三個(gè)單體。根據抗規，其抗震設防烈度應為8度，設計基本地震加速度峰值0.2g，屬于標準抗震設防類(lèi)，場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，設計地震分組為第三組，場(chǎng)地特征周期為0.45s，50年重現期基本風(fēng)壓為0.33kN/m2。
原結構根據《工業(yè)與民用抗震設計規范》（TJ 11—74）進(jìn)行設計，按照抗震設防烈度7度進(jìn)行設防，期間國家對混凝規范和抗規范進(jìn)行多次修訂，并且在指導思想上限制在地震區使用預制板結構體系，因此該建筑的實(shí)際抗震設防設計標準已經(jīng)較現行規范要求有較大的差距。經(jīng)過(guò)抗震鑒定，原結構的抗震措施及抗震承載力均不滿(mǎn)足現行規范要求，且混凝土強度等級僅達到C18水平，需要進(jìn)行加固才能繼續使用。綜合考慮加固的經(jīng)濟性、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)行基礎隔震加固的方法對原結構加固處理，加固后建筑后續使用年限為40年。
2 隔震結構分析
2.1 分析模型
采用ETABS 9.7.4建立相應的整體隔震三維有限元模型。由于原結構大量采用預制板，因此模型中對樓板采取非強制剛性板，不計入預制板對結構剛度的貢獻。在設計隔震層時(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)驗算，結果表明隔震層屈服力大于風(fēng)荷載標準值的1.4倍，滿(mǎn)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)評價(jià)
據場(chǎng)地條件選取了符合抗規要求的2條人工模擬加速度時(shí)程和5條天然強震記錄，7條地震波擬合反應譜與規范設計反應。
2.3 地震動(dòng)響應分析
采用隔震技術(shù)后，結構第1階周期由1.279s延長(cháng)至2.619s，第2階周期由1.199s延長(cháng)至2.539s，隔震結構第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。
隔震結構和非隔震結構的樓層剪力和傾覆力矩包絡(luò )。（圖中用帶“*”和不帶“*”表示隔震結構和非隔震結構的地震響應）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。設防地震作用下橡膠支座的滯回曲線(xiàn)，其中鉛芯橡膠支座滯回曲線(xiàn)飽滿(mǎn)，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構的傳遞，提高了上部結構的抗震性能。
樓層層間位移角曲線(xiàn)，可知在設防地震作用下，上部結構構件仍然處于彈性階段，因此本綜合樓經(jīng)過(guò)隔震加固后可達到性能化設計中性能水準1的標準，達到“中震不壞”，上部結構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(mǎn)足抗規要求；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拉應力，滿(mǎn)足抗規要求。
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構卸載、基礎開(kāi)挖、頂升與托換、單體拼接、整體恢復五個(gè)技術(shù)環(huán)節：
（1）結構卸載：移除上部結構活荷載、拆除非承重粘土磚隔墻、拆除原裝修，以減輕上部結構荷載，確保順利頂升，并保證施工安全性，另外還應切斷水、電管線(xiàn)。
（2）基礎開(kāi)挖與上部結構局部補強：拆除一層散水、花臺及入戶(hù)臺階等附屬構件，并將基礎周?chē)靥钔灵_(kāi)挖至基礎頂面，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：待全部原結構框架柱托換完畢，采用C30普通混凝土在原防震縫處二次澆筑梁、板結構，將三個(gè)分離單體連接成整體框架結構，同時(shí)采用C30混凝土整體現澆隔震層頂部梁、板結構，以保證隔震加固后上部結構整體性。
（5）整體恢復：?jiǎn)误w拼接完成后，按照設計圖紙，分別恢復隔震層周?chē)鷵鯄?、散水、室外臺階、樓電梯、水電管線(xiàn)、室內外裝修，其中在擋墻、室外臺階、樓電梯、水電管線(xiàn)恢復施工過(guò)程應參照《建筑結構隔震構造詳圖》（03SG610—1），滿(mǎn)足隔震建筑的相關(guān)構造要求。
