探讨消能减震技术在工程结构抗震加固中的运用

　　地震是影响人类生活的自然灾害之一，多年以来重大地震灾害在全球范围内相继发生，1920年中国甘肃省海原县发生8.5级地震，1976年中国河北省唐山发生7.8级地震，2008年中国汶川发生8级地震，2009年印尼苏门答腊岛发生7.7级地震，2010年中国青海玉树发生7.1级地震，同年智利发生8.8级地震，2011年日本宫城县发生9级地震，地震越来越受到人们的关注，同时工程结构抗震加固技术也成为了人们关注的热点问题，基于上述背景，探讨消能减震技术在工程结构抗震加固中的应用具有重要意义。

　　1、工程实例介绍

　　某办公楼工程为钢筋混凝土框架结构，整个办公楼共计5层，东西方向长度共计36米，南北方向宽度总计18米，东西方向柱距6米，南北方向柱距6米，该办公楼的1层高度为4米，2层、3层、4层、5层的高度均为3.3米，另外该工程砼强度设计等级C30，抗震设防烈度7度，上人屋面活荷载2.0kN/m2，楼面活荷载2.0kN/m2，梁线荷载9kN/m，框架梁截面300毫米×600毫米，框架柱截面500毫米×500毫米，现浇板厚度100毫米，随着抗震标准的提高，该办公室工程应用了消能减震技术，实施抗震加固处理，本文就以该项目为例，探讨消能减震技术在工程结构抗震加固中的应用。

　　2、原结构地震反应分析

　　想要对建筑结构进行抗震加固处理，首先应该对建筑原结构进行地震反应分析，例如在该办公楼工程中，原抗震设防烈度为7度，随着抗震标准的提高，目前该办公楼抗震设防烈度为8度，因此需要对原工程结构进行加固处理，在实际工作中，首先对原结构实施抗震分析，分析结果显示，在8度多遇地震之下，该办公室工程原结构在Y向上属于薄弱方向，虽然框架柱配筋符合抗震标准，框架梁配筋也基本可以达到抗震标准，然而底层部分纵向配筋未达到抗震标准，同时箍筋也不符合抗震标准，各楼层Y向上的楼层位移、层间位移、层间位移角、层剪力分别如下:

　　1层的楼层位移为4.4毫米，层间位移4.4毫米，层间位移角1/909rad，层剪力297.1kN;2层楼层位移8.1毫米，层间位移3.7毫米，层间位移角1/891rad，层剪力229.7kN;3层楼层位移10.81毫米，层间位移2.71毫米，层间位移角1/1217rad，层剪力195.3kN;4层楼层位移12.77毫米，层间位移1.96毫米，层间位移角1/1683rad，层剪力153.5kN;5层楼层位移14毫米，层间位移1.23毫米，层间位移角1/2682rad，层剪力81.2kN。

　　根据我国《建筑抗震设计规范》(GB50011－2010)中的规定，框架结构建筑在小震下的层间位移角限值为1/550，由此可见，该办公室工程层间位移角满足标准，不过值得注意的是，该办公室工程建筑时间已经比较久远，依据抗震设防标准，部分框架柱承载力无法达到抗震标准，并且该办公室工程在Y向上配筋较少，刚度较弱，必须要实施抗震加固处理。

　　3、阻尼器设置

　　在消能减震技术中，阻尼器的设置是关键环节，只有选择适当的阻尼器，才能保证消能减震的效果，如果阻尼器布置不合理，会直接干扰建筑结构的抗震性能，在该办公室工程中，采用控制目标函数法来选择和布置黏滞阻尼器，在阻尼器消能结构设计过程中，要确立各项参数，包括速度指数、阻尼系数、阻尼器最大出力等等，进而根据各项参数来设计以及选择阻尼器。

　　在本工程中，由于在阻尼系数不变的情况下，随着速度指数的减小，阻尼器的减震效果更加显著，因此在实际工作中选择较小的速度指数，在这种情况下，随着速度的变化，阻尼力前期更易接近最大设计值，一旦速度超过最大预估值，阻尼力提升幅度较小，接近于常数，连接点和支撑系统不会由于阻尼力过大而影响结构性能，保证工程结构的抗震性能。

　　4、加固后结构地震反应分析

　　为了测试消能减震技术的实际应用效果，需要对加固后结构地震反应进行分析，在该办公室工程中，采取SAP2000实施抗震分析，采取Nlink单元的Damper来模拟阻尼器，速度指数为0.2，阻尼器系数为1000kN·s/m，刚度系数为阻尼系数的100－10000倍，由于Y向为薄弱环节，因此阻尼器设在Y向上，设在最外一榀框架的1－5层，此外为了保证分析结果的精准性，在结构地震反应分析过程中必须要科学选用地震波，在本办公室工程中，地震波选用70Gal的ElCentro波，采样周期为0.02s，通过计算得出，加固后Y向楼层位移、层间位移、层间位移角、层剪力如下:

　　1层的楼层位移为3.28毫米，层间位移3.28毫米，层间位移角1/1219rad，层剪力226.1kN;2层楼层位移6.12毫米，层间位2.84毫米，层间位移角1/1161rad，层剪力187.9kN;3层楼层位移8.32毫米，层间位移2.20毫米，层间位移角1/1363rad，层剪力160.3kN;4层楼层位移9.87毫米，层间位移1.55毫米，层间位移角1/1935rad，层剪力142.8kN;5层楼层位移10.77毫米，层间位移0.94毫米，层间位移角1/3191rad，层剪力67.4kN。

　　由此可见，该办公室工程经过加固处理之后，各层的层间位移、层间位移角、层剪力均显著降低，Y向上最大位移降低25%以上，结构抗震性能明显提升，经过黏滞耗能，结构构件的受力状况以及结构位移明显改善，说明该办公室工程应用消能减震技术之后，结构稳固性得到了很大提升，加固处理后符合抗震标准。

　　5、总结

　　自然灾害具有不可控的特征，长久以来地震灾害给全世界各国人民造成了惨重损失，在这种情况下，建筑结构抗震加固技术越来越受到人们的重视，近些年消能减震技术的应用越来越广泛，本文结合工程实例，从原结构地震反应分析、阻尼器设置、加固后结构地震反应分析3方面入手，分许了消能减震技术在工程结构抗震加固中的应用，经过研究得出，加固处理后结构构建的受力状况以及结构位移明显改善，符合抗震标准。相信在未来的发展中，建筑结构抗震加固技术还会继续进步，从而为人们的生命财产安全提供保障。

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