基于隔震的砌体结构校舍抗震加固设计研究

摘要

中小学校舍由于使用者的自我保护能力较差和较为密集的使用人群，使其成为特殊的受灾建筑。目前，我国中小学校砌体校舍中的很大一部分建造年代较早，多数存在着抗震设防类别低、结构选型不合理、施工质量差等诸多问题。2008年汶川地震发生后，砌体结构校舍加固问题得到了人们广泛重视。近年来，隔震技术作为一种加固方法在结构试验和工程实践中表现出的良好抗震性能越来越受到人们的关注和研究。 本文针对一栋五层砌体结构小学教学楼，运用SAP2000分别建立了传统加固方法、隔震加固方法的分析模型。应用时程分析法，对比两种加固方法下上部结构的模态信息、底部剪力大小、平动加速度、层间位移、楼层扭转角以及剪应力云图等，得到如下结论:相较传统加固方法采用隔震加固方法时，结构的特征周期相应延长3倍，楼层底部剪力减少75％左右，平动加速度值减少70％左右，层间位移、楼层扭转角几乎可以忽略不计。剪应力云图表明:采用隔震加固方法时，教学楼的门窗洞口处没有出现较大的应力，而传统的加固方法则要特别注意在门窗洞口处的加固。 在结合隔震层中隔震部件的正常维护、更换所需要的空间要求给出了合理的构造设计，以保证建筑的隔震部分在罕遇地震作用下发生大变形时其运动不受阻碍。 确保隔震层施工顺利进行的关键问题之一是如何有效地将隔震支座放置到预定的位置，并保证隔震支座能牢固的与上部结构和下部结构连接，本文就此问题进行了分析与讨论。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 砌体结构中小学校舍的震害特征

1．3 基础隔震基本原理

1．4 基础隔震技术的研究现状

1．4．1 国内研究现状

1．4．2 国外研究现状

1．5 基础隔震加固方法的特点

1．6 本文研究内容

2 隔震装置力学性能分析

2．1 常见隔震器的种类

2．2 铅芯叠层橡胶隔震支座的构造特点

2．3 铅芯叠层橡胶隔震支座的形状系数

2．4 铅芯叠层橡胶隔震支座的力学特征

2．4．1 竖向刚度

2．4．2 水平刚度

2．4．3 阻尼性能

2．5 多质点平动体系结构动力分析

3 工程实例

3．1 工程概况

3．2 传统加固设计方案

3．2．1 SAP2000中分层壳单元简介

3．2．2 结构模型的基本信息

3．2．3 地震波的选取

3．2．4 传统加固方法结构模态分析

3．3 传统加固方法结构的地震反应

3．3．1 多遇地震作用下结构的地震反应

3．3．2 罕遇地震下结构的地震反应

3．4 SAP2000中铅芯橡胶支座模型

3．4．1 隔震支座的等效线性模型

3．4．2 隔震支座的双线性模型

3．5 隔震方案

3．5．1 隔震层设计

3．5．2 隔震支座参数设置

3．6 隔震加固后结构的地震反应

3．6．1 多遇地震作用下结构的地震反应

3．6．2 罕遇地震作用下结构的地震反应

3．7 本章小结

4 隔震结构的施工方法及构造设计

4．1 基础隔震加固施工

4．1．1 砌体结构墙下的隔震加固

4．1．2 柱下隔震加固的施工步骤

4．2 隔震建筑的空间构成及一般要求

4．2．1 上部结构

4．2．2 隔震层

4．2．3 下部结构

4．3 隔震建筑与外周场地、构筑物等之间的关系

4．3．1 散水做法

4．3．2 隔震沟兼雨水沟的做法

4．3．3 隔震沟与雨水沟分开做法

4．3．4 悬挑梁隔震沟做法

4．3．5 隔震支座的布置及节点构造

4．3．6 室外台阶

4．3．7 室内楼梯

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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