(四)日本阪神地震震害钢结构建筑物的修复技术与实例

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1、第4节日本阪神地震震害钢结构建筑物的修复技术与实例由于我国在震后钢结构建筑物的修复技术方面比较欠缺，本节中介绍一下日本在处理震害钢结构的加固修复技术，以便为我们提供参考和研究价值，本节重点介绍了修复原则；损伤处的补修、补强技术；提高抗震性能的补强措施；钢结构的修复实例。本节中修复工程的结构形式主要为冷弯方形钢管柱，H型钢梁，节点为带悬臂的加强板形式。4.1修复原则修复工程分两类，恢复原结构性能的补修工程和提高原结构性能的补强工程。4.1.1补修原则(1)恢复原状(2)消除裂纹、失稳等损伤痕迹，屈服部不作为补修对象。但当切除损伤部时应尽量将屈服部一起除去4.1.2补强原则(1)

2、在适当地增强刚度、承载力的同时，选择吸收变形能量较好的方案。(2)应考虑建筑物随年代推移的劣化和补强过程中对建筑物的损伤。(3)以尽量减轻建筑物的重量为目标。4.1.3在修复工程中为方便施工，应考虑以下施工条件设计构件、细部和节点(1)是否容易拆除、吊装、运输，组装。(2)施工时的防火与安全性。(3)防止损伤处以外的强度、刚度的下降。(4)确保良好的质量。4.2损伤处的补修、补强技术图4-l表示了钢结构建筑物的地震破坏的主要类型及其符号。图中的C1，J2，B2等表示柱、柱粱节点、梁的损伤类型。如Jl、J2分别表示粱上下翼缘焊接处的断裂。图4-2～图4-6表示对不同损坏情况所采

3、用的补修、补强技术。图4-2是柱子断裂的补强、补修措施。首先设置抵抗建筑物垂直荷载和水平荷载的临时支撑，切除柱子的损伤部分，插入比原板厚的新构件，然后实施焊接。考虑到上下柱子轴线的错位并方便平焊或横焊，采用了在插人材上下加垫板形式和在内部加顶板形式的两种方法。图4-3是当上下翼缘断裂时进行修复的顺序。对上翼缘，先进行刨槽处理然后进行焊接，对下翼缘，先切除断裂处，打坡口，设置垫板后再进行焊接。也可用三角肋在翼缘的两侧焊接进行补强。图4-4中的方法是用全新的托座代替损坏严重的托座，新托座的尺寸及孔洞位置完全按原尺寸进行设计，此时需要对楼板錾凿，对梁设置临时支撑。图4-5是对翼缘、

4、腹板和梁柱节点的复杂破损进行补修的两种方法。实例均为对下翼缘补修，其中一例为梁翼缘与腹板受损，其他为粱端与柱子受损。施工分以下5个步骤进行，(1)划切除部分的三维切割线，(2)在切割线的拐角处打孔作停止记号，(3)用气割法将损伤部切除，(4)用砂轮等将切割口刨平，(5)将有坡口的钢板按①②③的顺序插入，用焊接法连接拼装。对于形状复杂处采用了小板拼接法。在整个补修过程中，对梁、柱同时补修的情况不多，主要是对梁的补修。对梁、柱节点的修补采用了用梯形新钢板代替被切除掉的损伤部分。增加水平梁腋既达到了补修的目的，同时也起到了补强的作用。图4-6中表示了对梁翼缘与腹板进行补修、补强的情

5、况。对翼缘的修复一般采用切除损伤部后用新钢板代替的方法。对腹板加强层焊加劲肋以防止局部屈曲的发展，同时在翼缘两侧对接焊与腹板同厚的盖板。焊接采用二氧化碳半自动现场焊。由于焊接条件恶劣，选用了最优秀的焊工施焊，并对焊接处进行超声波检查。同时对焊接中可能发生的火灾采取了防火措施。图4-2柱子破坏时的补修、补强例图4-1地震破坏类型及其符号图4-3梁端断裂焊缝的补修、补强图4-4梁端托座的补修、补强图4-5柱、梁节点的补修、补强图4-6梁腹板剪屈的补修、补强图4-7复元力特性的变化4.3提高抗震性能的补强措施下面主要介绍在建筑物的修复过程中为提高建筑物的抗震性能增加的抗震构件及其设

6、计方法。4.3.1增设Y型斜撑Y型斜撑的设计原则：连接梁与斜撑交点的连接环的屈服应先于斜撑的屈服；连接环应有足够的延性及稳定的滞回特性。这样易于调节Y斜撑的刚度及承载力，易于设计，并且Y斜撑起到了对反复地震荷截的阻尼作用，大大提高了建筑物的抗震性能。以下利用图4-7中的水平力(Q)层间位移角(R)的关系，说明用Y形斜撑进行补强设计的基本原理。(A)为原有单层框架的Q—R关系，当加入斜撑的特性{B)时，(A)曲线变为三折线形的(C)曲线，这就是补强后的建筑物的复元力特性，第一折点为Y形斜撑的连接环材的屈服点，第二折点为原有结构的屈服点。在修复设计中适当选择Y斜撑的特性，将新结构

7、的第二水准(指部分构件可进人塑性状态但不影响建筑物的正常使用)地震特性值控制在第二折点(C曲线上的▲符号)附近，另外考虑到补强工程中现场焊接中的困难以及对楼板的錾凿工作会削弱(A)的特性，因此用适当降低(C)的刚度、承载力的复元力曲线特性值进行计算，可确保其抗震安全性。用这种方法补强的建筑如再经历大地震时，连结环将产生很大的塑性变形，吸收大量的地震能量，而原有结构上的主要构件梁、柱等将不会出现很大损伤。因此在本次补强过程中即使有些构件已经屈服，也不会对抗震性能产生很大影响。连接环在补强后的构造中十分重要