新型隔震装置试验与南博老大殿抗震安全性分析

摘要

地震是人类所面对的最大的自然灾害之一，它会造成大量历史古迹和文物的严重破坏。所以，对既有文物建筑进行抗震加固，提高其抗震性能具有深远的意义，这也因此成为当前我国抗震加固的重点工作之一。
　　 本文以江苏省重大工程--南京博物院老大殿的整体项升与加固研究作为背景，对一种综合了橡胶隔震支座和滑移摩擦支座优点的新型隔震装置进行了试验研究。结果表明，装置摩擦系数与正压力成正比，与加载频率无关，与位移幅值成区域性相关。新型隔震装置与橡胶隔震支座组成的并联复合体系，其隔震性能优于传统橡胶支座隔震体系。
　　 基于新型隔震装置与橡胶隔震支座并联体系良好的隔震性能和相对低廉的造价等优点，利用新型隔震装置对南博老大殿原隔震方案进行改进设计。分析表明，改进隔震方案在多遇地震作用下与原设计方案性能类似；但在罕遇地震多用下，除隔震层位移在可控范围内一定放大外，其自振周期延长，地震剪力、层间位移角等指标均有不同程度降低，故其综合隔震性能优于原隔震方案。
　　 此外，本文介绍了南京博物院老大殿独特的顶升施工工艺，在考虑顶升支架系统受力传递路径和连接构造的基础上建立了顶升支架的力学模型，并建立了整个上部结构的有限元模型，据此评估了该结构及其支架在全部顶升过程中的安全性，其中考虑了地震作用、100年一遇大风等复杂工况；并分析评价了顶升过程中千斤顶失效工况下，采用整体支撑加固二楼大空间对结构安全的影响。最后，通过实测橡胶支座的竖向刚度数值并进行结构有限元数值模拟，对顶升后上部结构的完好性进行了分析，验证了顶升全过程中结构的安全性。