增层隔震技术在既有建筑结构加固中的应用

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1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vol_28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011增层隔震技术在既有建筑结构加固中的应用蔡振，操静滨，同东东(1．第二炮兵工程设计研究院，北京100011；2．北京市建筑设计研究院，北京10008-5)摘要：对层间隔震技术在既有建筑结构抗震加层加固中的应用进行了探讨。采用在双线性模型模拟隔震支座，通过参数化研究得到了隔震支座优化参数。对某工程加层后与未加层的地震响应进行了比较，结果表明，不同地震波作用下隔震支座的优化参数基本一致，增层隔震

2、技术类似于TMD系统，但因子结构质量较大，能够起到更好的耗能减震效果，可有效削弱原结构的水平地震响应。关键词：层间隔震；抗震加固；双线性；橡胶支座中图分类号：TU352．1文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0001-04层间隔震技术是将隔震系统设置在结构某层低对隔震效果的影响规律。柱顶或剪力墙顶，层间隔震主要适用于以下几种以上基于层间隔震技术的研究中，大部分采工程¨：因海水腐蚀而需要提高隔震支座位置用线性模型模拟隔震橡胶支座，且分析重点在隔的近海建筑；已建成房屋采用切断柱子设置隔震震后结构的响应，未对隔震支座本身的力学

3、性能支座的抗震加固方式等l4；将隔震层放在塔楼进行剖析。本文通过大量的参数化分析得到了隔底部的底部框架、上部塔楼结构；已建成建筑物进震支座的优化参数，探讨了层间隔震技术的耗能行加层加固等等。相对于基础隔震技术而言，增减震机理，并对减震效果进行了评价，结果表明采层隔震技术兼具基础隔震体系与被动调谐质量控用加层减震技术后，可有效的削弱原结构的地震制体系的优点，增层隔震加固技术更适用于高层响应建筑结构的抗震加固。随着城市核心用地越来越紧张，在既有的高层结构上增加楼层成为节1结构计算模型省用地、增强城市功能的一种简捷的选择。对于国内很多城市，由于地基条

4、件相对较好，结构本身1．1结构计算模型及运动方程有增层加固的潜力，抗震加固的同时能增加建筑本文对结构计算模型作以下假定：(1)结构面积，又有经济效益，减小抗震加固的财政投资。质量集中在楼层，楼层刚度无穷大；(2)只考虑结对建在地段较好、交通方便区域的原有房屋，拆迁构的水平平动，忽略扭转效应，不考虑竖向地震作难度很大，改造这些房屋不需要拆迁。在既有高用。如图1所示的层间隔震加固结构计算模型，层建筑上增加两～四层的技术可行性、经济性以其中原结构层数为／2，加层结构层数为，在地及实现方法都值得深入研究。祁皑等对层间震波激励下，该结构体系的运动方程可表

5、示为隔震技术进行了综述，通过大量的参数化研究得戤(t)+c(t)+JQ()=一Mlii(t)(1)到了高位层间隔震结构不同阻尼比和质量比时的其中，与C分别为结构体系的凡X／2(n=n+n：优化频率比，并对层间隔震钢框架进行了试验+1)维质量与阻尼矩阵，n为原结构层数，n：为研究。李宏男等对采用层间隔震进行建筑加加层结构层数；(t)、(t)为凡维相对位移与加速固技术进行了试验研究，并应用于沈阳市北京度向量；Q()为层问恢复力向量；，为荷载指示向路某四层建筑加固，在原结构和外部框架之间用量；(t)为地面运动加速度。阻尼器连接，并在原结构顶层和增加的

6、结构底层结构质量矩阵表示为设置滑动摩擦层J。周福霖等对层间隔震体系进行了详细的理论分析，总结了隔震层位置高收稿日期：201l-05—30作者简介：蔡振(1983-)，男，河南信阳人，工程师，硕士，研究方向为结构抗震(Email：caizhenl000@163．com)·2·土木工程与管理学报2011年-，‘结构层问位移向量表示为C^一l：{nI2⋯⋯¨)(6)其中n=JTx。，k。Cj结构层间恢复力向量表示为tnb-l目目目目‰Q={g】q2⋯qb⋯q)(7)．图0～0OOO第i层的层间恢复力表示为q=ki“。m3七

7、旬m22隔震支座计算模型如

8、c2mikC1铅芯叠层橡胶支座的水平力学性能一般由橡胶部分与铅芯部分水平性能叠加而成，橡胶部分结构计算模型可采用双线性模型，如图2所示。ml000⋯0恢复力0···⋯⋯⋯0七620···00⋯0M=0···m60⋯0厂0···0m+2⋯0／位移0···00⋯O，j．0000⋯ml+2+1(2)图2隔震支座刚度双线性模型式中，m为第i层集中质量系数，m为隔震层质其中，k，与。分别为隔震支座初始刚度和屈服后量。刚度，为屈服位移。结构阻尼矩阵表示为对于具有非线性恢复力模型的结构，其非线性时程分析计算一般采用Newton-Rahpson迭代厂c1+c2

9、一c2000⋯0法进行求解。叶昆等¨采用描述非线性恢复力Il—c⋯⋯⋯⋯⋯0模型的Masing准则确定隔震支座的非线性恢复l0⋯c1+Cb—Cb0⋯0