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结构加固与改造-概念与设计
hebinhouse






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2012-3-23 15:51    QQ 顶部


很久没有开话题,最近正好有些时间,开一个关于加固改造的话题,作为一个引子,希望大家一起讨论一下吧。
结构加固,就最狭窄的含义,也应该包括检测(抗震鉴定)- 设计 - 施工为统一整体:通过检测得知原有结构状况、以及和结构根据业主和规范要求所应达到目标的差距,制定结构加固原则性方案,以实现从概念上解决问题;通过设计,遵循检测结果和专家意见,从安全性和适用性角度,以规范和由此延伸的图集为基准,以计算和构造为手段,达到安全和经济性的目的;通过施工,使得设计的内容在实际结构中得到落实。
加固设计作为结构设计的一个分支,需要设计人员对结构体系具有一定深度理解,对新老规范及其原理具有较深层次把握,对常规加固技术和新技术具有较强的敏感性和接受能力,对业主和施工方具有较强的说服能力和控制能力。与新建建筑的结构设计相比较,加固设计所面临的结构形式不一定最困难,但对结构师的综合素质要求必定比较高。
如果以唐山大地震为划分标准,结构加固进入新的较大规模应用也有近四十年的历史了,而新世纪以来在一线城市得到了较大规模的推广,08年汶川大地震及随后的中小学校安工程,则在很大程度上改变了加固工程面貌。
对于结构加固的研究和分析,在国内尚处于一种自发向自觉转换的状态,尽管有院校和研究院对结构加固进行一定程度的研究,近些年发表的相关论文数量和质量有一定程度的提高,也颁布了一批作为行业技术指导的规范、规程和图集,尤其是颁布了平法表示方法作为制图的统一标准,但是从总体上说,最近几年的加固设计尚未摆脱乱差的层面,设计与施工利益交际过深,诸如此类问题使得加固设计为人诟病。
结构加固在今后一段时间内会有一定程度的平稳发展,主要体现为一线城市的既有建筑使用功能转变,结合节能环保产业的建筑更新,以及某些新建建筑局部使用功能改变等带来的建筑结构方面的调整。并且随着某些技术如碳纤维加固、减隔震技术等大面积推广,加固费用呈明显下降趋势,使得推广结构加固成为一种可能乃至于现实。
因此,提高结构加固设计师的责任心和设计水平,成为必然要求。希望开的这个小话题能够作为引子,稍微吸引大家的注意力,就很开心了。
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2012-3-23 16:51    QQ 顶部
关于加固方面参考书,最近几年在量上有了显著增长,这是很好的兆头,在这里先列几本,当当网上面均可以搜到,不难买。
1、《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)与《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)疑问解答,史铁花,中国建筑工业出版社,2011.06
【简评】不得不看。本书作者作为行业的领军人物,对某些概念性问题做了较为明确的解读。
【同类读物】空缺
2、建筑安全抗震鉴定与加固设计指南(2009版规范),杨红卫,中国建筑工业出版社,2010.08
【简评】本书为较为实用的鉴定和加固设计类书,具有较多的表格和方法上的指导,此类书较多,选择本书作为推荐,不过是因为它在较短的篇幅内浓缩了相当的内容。
【同类读物】建筑抗震鉴定标准与加固技术手册,国振喜,中国建筑工业出版社,2010.06  {国老总是喜欢插上一脚呀}
【同类读物】全国中小学校舍抗震鉴定与加固示例,编制组,中国建筑工业出版社,2010.05 {也是权威人士编写的,看看吧}
3、建筑结构检测鉴定与加固设计(附实例)张家启,李国胜,惠云玲,中国建筑工业出版社,2011.05
【简评】仅仅因为李老师,所以推荐。其实结合规范、做法和工程案例计算的书很多,大部分缺乏启示性,但是实用性也很重要呀。
【同类读物】建筑结构裂缝及加层加固疑难问题的处理——附实例,李国胜,中国建筑工业出版社,2006.03{也是李老师的}
【同类读物】建筑物鉴定加固与增层改造,黄兴棣,中国建筑工业出版社,2008.11{个人觉得比李老师的要好}
【同类读物】混凝土结构加固设计规范算例,卜良桃,中国建筑工业出版社,2008.02 {还是很用心在编的呀}
【同类读物】结构设计及计算丛书 结构加固设计及实用计算,王全凤,黄奕辉,杨勇新,中国电力出版社,2010.01 {不过因为我买了}
4、建筑结构加固技术系列,丁绍祥,华中科技大学出版社,2008.10
【简评】虽然被评为入门读物,但是贵在涉及面广呀。
5、建筑加固改造工程案例分析,刘春,李克让,中国建筑工业出版社,2008.04
【简评】加固类的案例集,这本应该说是较为早且全面归纳的,当然也基于其背景不一般呢。我总是把它和叶老的《地基处理工程实例应用手册》放在一起。
【同类读物】建筑加固技术疑难工程案例,黄泽德,中国建筑工业出版社,2007.05{有些技法比较老了,但很好玩}
6、图解钢筋混凝土结构抗震加固技术,(日)抗震加固研究会,中国建筑工业出版社,2010.01
【简评】还是比较喜欢日本人编的书呀,从最早叶列平翻译的免震,到后来刘文光和蒋通的隔震减震,这本书比较通俗一点,所列举的方法在国内其实也很常见了,但是还是喜欢。
【同类读物】结构检测·鉴定·加固工程施工新技术:典型案例与分析,《施工技术》杂志社组,机械工业出版社,2011.05{放在一起做参考吧}
7、房屋结构灾害检测与加固,朱伯龙、陆州导、吴虎南,同济大学出版社,1995
【简评】朱老的书,就不做评论了呀,筚路蓝缕。把这本书放在最后,主要是作为纪念吧。
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2012-3-23 18:01    QQ 顶部


孔夫子提出“正名”,名不正则言不顺。对于加固而言,如何实现对规范的正确理解,合理应用,是作为加固设计的第一步。很久没有研究了,所以还是先引用一些资料,进行一下说明。
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2012-3-24 12:54    QQ 顶部
对于结构加固和改造,较为重要的有两个时间点,即《工业与民用建筑抗震鉴定标准》TJ23-77和《建筑抗震鉴定标准》GB50023-95的颁布。
戴国莹老先生在“建筑结构抗震鉴定技术的新发展”(戴国莹,1996)一文中,通过对两规范的对照,提出了95规范的特点是协调了抗震鉴定与新建建筑抗震设计的分工和配套关系,其主要体现为:
【1】现有建筑抗震鉴定的设防水准,继续保持77鉴定标准的水准而低于新建建筑抗震设计的设防水准;
【2】抗震鉴定的设防依据,与一般新建工程的设防依据相同,均为“设防烈度”;
【3】建筑进行抗震鉴定的范围,与新建工程的抗震设防范围相同;
【4】现有建筑的重要性分类和新建建筑相同,单各类建筑鉴定要求的提高和降低,与新建工程有所不同;
【5】新增了各类建筑共同的抗震概念鉴定的基本要求;
【6】当采用现行设计规范的方法进行抗震验算时,引进了抗震鉴定的承载力调整系数,协调了鉴定标准和设计规范二者的验算表达式,地震作用取值和材料设计指标;
【7】调整框架结构利单层钢筋混凝土厂房的部分鉴定要求。

以上逐条抄写了戴老的文章,其目的是指出抗震鉴定和设计规范的同与异,其关键是第【1】条的设防水准的规定,以及其余各条的与现行设计规范类似的同;
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2012-3-24 13:16    QQ 顶部
戴国莹老先生在随后的一篇文章“建筑结构抗震鉴定及加固若干问题”(戴国莹,1999)中进一步分析了若干概念性问题,其中比较重要的是采纳了设计工作寿命期的概念,其要点为:
【1】抗震加固是对不满足规定使用目的的建筑结构进行实质性修理。“若在抗震鉴定及加固时考虑后续设计工作寿命期的不同”,可建立相应的“鉴定用地震动参数”,即对应使用T1年的现有建筑,可按(50-T1)年内超越概率10%确定其鉴定及加固时所采用的抗震设防烈度,再确定对应的设计参数。
【2】例如北京,按超越概率为10%为给定概率,则50年设计工作寿命期内的地震烈度为7.8度,30年内设计工作寿命期内的地震烈度为7.5度,即对于已经使用20年的建筑而言,按降低0.3度进行抗震设计,仍可在原设计工作寿命内具有原设计同样的概率保证。
【3】95规范中所指出的,在采用现行设计规范方法进行抗震验算时候,抗震承载力调整系数的取值为设计规范的0.85倍,可以认为对于已经使用20年的结构,鉴定时对结构抗震承载力的要求可具有与原设计相同的概率保证。

戴老还在该文中提出若干指导性意见,具体针对不同结构形式进行分析,可以在以后的话题中展开。
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2012-3-24 15:13    QQ 顶部
《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009的修订,是在汶川大地震后进行的一次较为紧迫、但是也水到渠成的修订,因为已经较设计规范的修订晚了将近6、7年,离上一次制定也有14年的时间。

因此,09规范所涉及的建筑,与95规范比较,具有显著地不同,它其实更关注于按89抗规设计的建筑。同时,针对于汶川地震中中小学校舍所发生极其严重的震害,也是一次具有着重点的调整。

程绍革先生在“《建筑抗震鉴定标准》GB50023修订介绍”(程绍革,2010)中明确指出了95标准所存在的显著问题,归纳了09标准的主要改动:
【1】建筑后续使用年限。程老对95标准的讨论中就提出全寿命的问题,而后续使用年限是09标准的核心,即提出后续使用年限为30年、40年、50年的,对应A、B、C三类的建筑,其建造时间较为宽泛的归纳为70年代及以前、80年代、90年代、2001年后。
【2】针对不同的建筑后续使用年限,其建筑设防目标不同,设防目标具有三层含义:现有建筑随着后续使用年限不同,其抗震设防目标会有不同;现有建筑抗震鉴定的设防目标是在后续使用年限内具有相同概率保证的前提下,实现与现行国家标准《建筑抗震设防规范》GB50011(2010)的一致;对于后续使用年限少于50年的建筑,其震害会高于设计使用年限为50年。
【3】对于不同后续使用年限的建筑,采用不同的抗震鉴定方法。
【4】提高了重点设防类建筑的抗震鉴定要求,这里主要指对中小学校舍的要求。

因此,基本可以得出结论,09标准沿袭并深化了95规范关于后续设计工作寿命(后续使用年限)的说法,并加以深化和明确。
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2012-3-27 11:54    QQ 顶部
加固设计,从原则上说,必须基于抗震鉴定的结果,当然,对于其结果的解读,需要做分级别的处理。
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2012-3-27 14:27    QQ 顶部
程绍革在“现有建筑抗震加固的基本规定”(程绍革,2011)中简单的归纳了一下《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)就加固设计部分主要做下列提法
【1】现有建筑抗震加固的设防目标与抗震鉴定的设防目标基本一致。他作了一个说明,“在条件许可时通过加固尽可能提高其综合抗震能力,但不宜提高得过多,以体现经济的原则”。“现有建筑的抗震加固,要求加固后楼层的综合抗震能力指数大于1.0,即为达到了抗震加固的目的”。
【2】现有建筑抗震加固的设计计算,与新建建筑的设计计算不完全相同。“A类建筑的抗震加固验算,应优先选用与抗震鉴定时相同的简化方法”,“B类建筑应按规范方法进行构件承载力验算”。

那么,从概念上说,A类建筑还是采用以接近95规范的做法,B类建筑可能略低一些,C类则是以现行规范进行设计。
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2012-3-28 18:11    QQ 顶部
作为一个break,插入讲述一下“建筑抗震鉴定和加固设计软件实现”,引用的是中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所的相应PPT上的内容。
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2012-3-28 18:14    QQ 顶部
抗震鉴定的方法,可分为两级:对A类、B类、C类的建筑都应按两级鉴定方法进行,不同类建筑的鉴定侧重点不同;
      第一级鉴定应以宏观控制的构造鉴定为主进行综合评价,包括:结构的平面、立面,质量、刚度是否规则;实测材料强度是否达到要求;梁、柱钢筋的配筋率、锚固是否满足相应要求等。
      第二级鉴定应以抗震验算为主结合构造影响进行综合评价。
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2012-3-28 19:42    QQ 顶部


第一级鉴定查看及要求:包括一下四方面内容,PPT中已经列成表格,不展开叙述
      结构体系
      结构材料实际强度
      结构构件的纵向钢筋和横向箍筋的配置
      构件连接的可靠性、填充墙等与主体结构的拉结构造等
抄一下他们的说明,有四点
      以上A类钢筋混凝土结构的体系、构造要求等基本同89规范;
      6度和7度I,II类场地,只判断是否满足非抗震设计要求。其中,梁纵筋在柱内的锚固长度按70年代的规范检查,但乙类建筑需要检查柱的配筋。
      7度III,IV类场地和8、9度时,要检查纵筋、箍筋等。
      9度时还要检查轴压比。

第二级鉴定分为:楼层综合抗震能力指数法和考虑构造要求的规范抗震承载力验算法,A类钢筋混凝土房屋,主要采用前者,当前者不适用时,需采用后者。PKPM系列的鉴定加固软件JDJG主要进行的是第二级计算,并同时提供以上两种方法。

PPT中列举了某A类钢筋混凝土建筑的抗震鉴定,将其软件实现方式择要抄写如下:
* 选用09版《建筑抗震鉴定标准》进行鉴定,软件同时完成两方面计算,即一是按照《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009进行第二级抗震鉴定计算(楼层综合抗震能力指数的计算);二是按照01规范即现行规范进行抗震承载力验算、截面配筋计算(这个是PPT中所述,根据PKPM官网并未对此做更新说明,2011-04-29,不敢妄自评定);

【1】具体参数选择,在加固信息设置对话框中(鉴定加固>总信息),
      鉴定加固标准 = A类
      承载力抗震调整系数的折减系数 = 0.85  (参考3.0.5条)
      实配与计算配筋比值 = 1

【2】楼层影响系数设置(鉴定加固>影响系数)
      需要用户按鉴定标准的要求确定后输入,每自然层份纵横向分别输入,在此不厌其烦继续引用前面的说法,
“第二级鉴定时候,对材料强度和纵向钢筋不做要求,体系影响系数只与规则性、箍筋构造和轴压比有关。可依据符合第一级鉴定要求的程度和部位,按下列情况去顶:
      “当上述各项构造均符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的规定时,可取1.4;
      “当各项构造均符合《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009第6.3节B类建筑(89规范)的规定,可取1.25;
      “当各项构造均符合本节第一级鉴定的规定,可取1.0
      “当各项构造均符合非抗震设计规定时,可取0.8
      “当结构受损伤或发生倾斜而修复纠正,上述数值尚宜乘以0.8~1.0
“次要构件、非承重构件、附属构件和非必需的承重构件,不符合抗震要求时只影响结构的局部,即抗震鉴定的局部构造影响系数,表明局部构造不符合第一级鉴定要求的程度,采用下列三项系数选定后的最小值
      “与承重砌体结构相连的框架,取0.8~0.95
      “填充墙等与框架的链接不符合第一级鉴定要求,取0.7~0.95
      “抗震墙之间楼、屋盖长宽超过表6.2.1-1规定值,可按超过程度,取0.6~0.9

【3】可以根据现场实测混凝土强度等级和钢筋强度等级,在(楼层定义>材料强度)中分别设置单根或全体构件的材料强度;

【4】输入柱实配钢筋,(鉴定加固>柱实配钢筋),每根柱均需录入钢筋配筋,考虑到工作量较大,则采用“实配与计算配筋比值”(鉴定加固>总信息)设置参数,采用SATWE计算结果的乘以实配系数,自动选筋,作为柱实配钢筋的默认值,与实际情况稍微有出入。

【5】输入梁实配钢筋

【6】SATWE前处理 - 分析与设计参数补充定义,按89规范相应内容填充;

【7】鉴定结果查看及判断,在WMASS中“楼层抗震指数”中的Beita_X和Beita_Y两项,如“WMASS文件中输出楼层综合抗震能力指数,如果小于1.0,应采取加固或其他相应措施”

【8】查看(分析结果图形和文本显示>16混凝土鉴定加固简图)
【8.1】承载力选项:图形方式给出每个柱、墙的抗剪承载力(),
【8.2】实配钢筋选项:如果原有配筋不满则红字显示;具体在配筋和验算输出中体现;
hebinhouse






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2012-3-28 19:51    QQ 顶部
建研院的PPT中还提到了“钢筋混凝土建筑的加固及软件实现”

在鉴定阶段和加固设计阶段的区别是:
鉴定阶段是以没有输入加固方案信息的原有建筑为计算对象;
加固设计阶段是以输入了加固方案之后的建筑模型为对象,将给出考虑加固构件的影响之后的计算结果。

钢筋混凝土房屋的抗震加固应符合下列要求
      对于不同后续使用年限的建筑,抗震加固选择的规范或标准应与其鉴定时所选用的标准或规范一致;
      采用综合抗震能力指数验算时(A类建筑),加固后楼层屈服强度系数、体系影响系数和局部影响系数,应根据房屋加固后的状态计算和取值;
      应根据房屋的实际情况选择加固方案,采用主要提高结构构件抗震承载力、主要增强结构变形能力或改变结构体系而不加固框架的方案;
      加固后的框架应避免形成短柱、短梁或强梁若柱;
      加固后构件的抗震承载力应根据《建筑抗震加固技术规程》JGJ116-2009第六章确定;
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2012-3-28 20:07    QQ 顶部
【1】柱的加固方法:(鉴定加固模块>混凝土结构鉴定加固>建筑模型与荷载输入>鉴定加固>柱加固)中可设定增大截面法,置换混凝土法,外包钢加固法,外粘钢板法,外贴纤维复合材料法;以及新增杆件;

【2】梁的加固方法:(鉴定加固模块>混凝土结构鉴定加固>建筑模型与荷载输入>鉴定加固>梁加固)中可设定增大截面法,置换混凝土法,外包钢加固法,外粘钢板法,外贴纤维复合材料法,钢绞线加固法;以及新增杆件;

【3】加固标准的选择(鉴定加固>总信息)
      鉴定加固标准 = A类
      承载力抗震调整系数的折减系数 = 0.85  (参考3.0.5条)
      实配与计算配筋比值 = 1

【4】楼层影响系数设置(鉴定加固>影响系数),按加固后输入

【5】输入柱的实配钢筋(加固强),现场实测混凝土强度等级和钢筋强度等级;

【6】SATWE前处理 - 分析与设计参数补充定义,按89规范相应内容填充;

【7】 加固结果查看,在WMASS中“楼层抗震指数”中的Beita_X和Beita_Y两项。

【8】 查看(分析结果图形和文本显示>16混凝土鉴定加固简图)
【8.1】承载力选项:图形方式给出每个柱、墙的抗剪承载力(),
【8.2】实配钢筋选项:如果原有配筋不满则红字显示;具体在配筋和验算输出中体现;
hebinhouse






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帖子 273
2012-3-28 20:15    QQ 顶部
【版权说明】#10~#13 贴基本上引用了“建筑抗震鉴定和加固设计软件实现”,由中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所所编写,本人不过是稍作整理,版权归该所所有,若有理解错误,归本人。若上述各贴为其他人所引用,本人不对此负任何法律责任。

如果有人要引用,千万要注意本人在此做的“版权说明”呀,不要搞出跨省事件来。
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帖子 273
2012-3-28 20:42    QQ 顶部
【进一步说明】本人其实觉得很惭愧,PKPM公司已经将JDJG模块建立成为一个大体上合理的,细节上也有一定深度的,可以用以充分指导鉴定和加固工作顺利进行,但回顾以前,本人对此模块颇有指责,深表歉意。

【进一步说明】鉴于对于PKPM模块的深入学些尚需要时间,本人将话题暂时转向采用支座及阻尼器的加固与改造,此处理方式《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)与《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)间接提及,即返回《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)。希望以一周时间完成此方面的阐述,而后回到常规加固方法。
hebinhouse






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帖子 273
2012-4-2 21:06    QQ 顶部
照例,还是先做一下文抄公,抄一下规范的条文吧。

【建筑抗震设计规范GB50010-2011】【12.1.1 】本章适用于设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计,  以及设置消能器吸收与消耗地震能量的房屋消能减震设计。
      采用隔震和消能减震设计的建筑结构,应符合本规范第 3.8.1 条的规定,其抗震设防目标应符合本规范第3.8.2 条的规定。
      注:1  本章隔震设计指在房屋底部(基础与上部结构之间或大底盘与上部塔楼之间)设置由橡胶隔震支座和消能器等部件组成具有整体复位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周期,减少输入上部结构的水平地震作用,达到预期防震要求。
             2 消能减震设计指在房屋结构中设置消能器,通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼, 以消耗输入上部结构的地震能量,达到预期防震减震要求。

(送审稿说明)本次修订,隔震设计的适用范围拟有所扩大,不仅是2001版的基础与上部结构之间,主要是考虑国内外已有隔震建筑的隔震层不是设置在基础上,而是设置在一层柱顶或多塔楼的底盘上。
考虑到国内外这类工程未见到相应的震害、强震纪录。本次修订,文字是否明确修改,请设计单位多提出意见。

(条文说明)隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作用,已经被国外强震记录所证实。国内外的大量试验和工程经验表明:隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右,从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏,提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性,增加了震后建筑物继续使用的功能。
      采用消能减震的方案,通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的位移是公认的事实,对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的。
      适应我国经济发展的需要,有条件地利用隔震和消能减震来减轻建筑结构的地震灾害,是完全可能的。本章主要吸收了国内外研究成果中较成熟的内容,目前仅列入橡胶隔震支座的隔震技术和关于消能减震设计的基本要求。
      2001规范隔震层位置仅限于基础与上部结构之间,本次修订,隔震设计的适用范围有所扩大,而且设置在一层柱顶等下部结构或多塔楼的底盘上。
hebinhouse 修改于2012-04-02 21:46
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2012-4-2 21:28    QQ 顶部
对比【建筑抗震设计规范GB50011-2001】【12.1.1】条文内容,从文字上有以下区别,{}内是【2001】版,()内为【2010】版;
【1】{在建筑上部结构与基础之间}  对比(设置隔震层)

【2】{隔离地震能量} 对比(隔离水平地震动)

【3】{在抗侧力结构中设置} 对比(设置)

【4】{3.8.1条“隔震和消能减震设计,应主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑【强条】”} 对比(“隔震与消能减震设计,可用于对抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑”【非强条】)

【5】{3.8.2条“采用隔震或消能减震设计的建筑,当遭遇到本地区的多遇地震影响、抗震设防烈度地震影响和罕遇地震影响时,其抗震设防目标应高于本规范第1.0.1条的规定”} 对比(“采用隔震或消能减震设计的建筑,当遭遇到本地区的多遇地震影响、抗震设防烈度地震影响和罕遇地震影响时,可采用高于本规范第1.0.1 条的基本设防目标进行设计。”)

【6】{房屋底部} 对比(房屋底部(基础与上部结构之间或大底盘与上部塔楼之间))

【7】{橡胶隔震支座和消能器等部件组成} 对比(橡胶隔震支座和消能器等部件组成具有整体复位功能)

【8】{以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼} 对比(以延长整个结构体系的自振周期)

【9】{减少输入上部结构的地震能量} 对比(减少输入上部结构的水平地震作用)

【10】{通过其局部变形提供附加阻尼} 对比(通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼)

【11】{达到预期防震要求} 对比(达到预期防震减震要求)
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2012-4-2 21:39    QQ 顶部
【建筑抗震设计规范GB50023-2010】【12.1.2 】建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时,除应符合本规范第 3.5.1 条的规定
外,尚应与采用抗震设计的方案进行对比分析。

(送审稿说明)本条2001版的条文为强制性条文,考虑到随着技术的发展,隔震和消能减震设计的方案分析不需要特别的论证,本次修订不作为强制性条文,并拟只保留其与3.5.1条关于抗震设计的规定不同的特点——与抗震设计方案进行对比,这是确定隔震设计的水平向减震系数和减震设计的阻尼比所需要的,也能显示出隔震和减震设计比抗震设计在提高结构抗震能力上的优势。

(条文说明)隔震技术和消能减震技术的主要应用范围,是可增加投资来提高抗震安全的建筑。进行方案比较时,需对建筑的抗震设防分类、抗震设防烈度、场地条件、使用功能及建筑、结构的方案,从安全和经济两方面进行综合分析对比。
      考虑到随技术的发展,隔震和消能减震设计的方案分析不需要特别的论证,本次修订不作为强制性条文,只保留其与本规范第3.5.1条关于抗震设计的规定不同的特点--与抗震设计方案进行对比,这是确定隔震设计的水平向减震系数和减震设计的阻尼比所需要的,也能显示出隔震和减震设计比抗震设计在提高结构抗震能力上的优势。

(附3.5.1条)结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经技术、经济和使用条件综合比较确定。
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2012-4-2 21:45    QQ 顶部
对比【建筑抗震设计规范GB50011-2001】
【12.1.2】条文内容,从文字上有以下区别,{}内是【2001】版,()内为【2010】版;
【1】{强条}  对比(非强条)

【2】{建筑结构的隔震设计和消能减震设计}  对比(建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时)

【3】{应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求}  对比(除应符合本规范第 3.5.1 条的规定外)

【4】{与采用抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后}  对比(尚应与采用抗震设计的方案进行对比分析)
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2012-4-3 12:25    QQ 顶部
【建筑抗震设计规范GB50023-2010】【12.1.3 】建筑结构采用隔震设计时应符合下列各项要求:
      1   结构高宽比应小于 4且变形特征接近剪切变形,其最大高度应满足本规范非隔震结构要求;高宽比大于 4 的结构采用隔震设计时,应进行专门研究和论证。
      2    建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、III类,并应选用稳定性较好的基础类型。
      3    风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。
      4    隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼;穿过隔震层的设备配管、配线,应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。


(送审稿说明)本次修订,对隔震设计的结构类型拟不作限制,修改 2001 版规定的基本周期小于 1s 和采用底部剪力法进行非隔震设计的结构。在隔震设计的方案比较和可行性论证时仍应注意:
      1  隔震技术对低层和多层建筑比较合适,但不应仅限于基本自振周期在1s内的结构,因为超过1s 的结构采用隔震有可能同样有效,国外大量隔震建筑也验证了此点,故取消了2001版结构周期小于1s的限制。
      2 根据橡胶隔震支座抗拉性能差的特点,需限制非地震作用的水平荷载,结构的变形特点需符合剪切变形为主且房屋高宽比小于4的要求。对高宽比大的结构,需进行专门论证,包括整体倾覆验算,防止支座压屈或出现拉应力超过1MPa。
      3  国外对隔震工程的许多考察发现:硬土场地较适合于隔震房屋;软弱场地滤掉了地震波的中高频分量,延长结构的周期将增大而不是减小其地震反应,墨西哥地震就是一个典型的例子。2001版的要求仍然保留,当在Ⅳ类场地建造隔震房屋时,应进行专门研究和专项审查。
      4  隔震层防火措施和穿越隔震层的配管、配线,有与隔震要求相关的专门要求。2008 年汶川地震中,位于7~8度区的隔震建筑,上部结构完好,但隔震层的管线受损,故需要特别注意改进。

(条文说明)本次修订,对隔震设计的结构类型不作限制,修改 2001 版规定的基本周期小于 1s 和采用底部剪力法进行非隔震设计的结构。在隔震设计的方案比较和可行性论证时仍应注意:
      1  隔震技术对低层和多层建筑比较合适,日本和美国的经验表明,不隔震时基本周期小于1.0s的建筑结构效果最佳;建筑结构基本周期的估计,普通的砌体房屋可取0.4s,钢筋混凝土框架取T1=0.075H^(3/4),钢筋混凝土抗震墙结构取T1=0.05H^(3/4);但不应仅限于基本自振周期在1s内的结构,因为超过1s 的结构采用隔震有可能同样有效,国外大量隔震建筑也验证了此点,故取消了2001版结构周期小于1s的限制。
      2 根据橡胶隔震支座抗拉屈服强度低的特点,需限制非地震作用的水平荷载,结构的变形特点需符合剪切变形为主且房屋高宽比小于4或有关规范、规程对非隔震结构的高宽比限制要求。现行规范、规程有关非隔震结构高宽比的规定如下:
      高宽比大于4的结构小震下基础不应出现拉应力;砌体结构,6、7度不大于2.5,8度不大于2.0,9度不大于1.5;混凝土框架结构,6、7度不大于4,8度不大于3,9度不大于2;混凝土抗震墙结构,6、7度不大于6,8度不大于5,9度不大于4;
      对高宽比大的结构,需进行专门论证,包括整体倾覆验算,防止支座压屈或出现拉应力超过1MPa。
      3  国外对隔震工程的许多考察发现:硬土场地较适合于隔震房屋;软弱场地滤掉了地震波的中高频分量,延长结构的周期将增大而不是减小其地震反应,墨西哥地震就是一个典型的例子。2001版的要求仍然保留,当在Ⅳ类场地建造隔震房屋时,应进行专门研究和专项审查。
      4  隔震层防火措施和穿越隔震层的配管、配线,有与隔震要求相关的专门要求。2008 年汶川地震中,位于7~8度区的隔震建筑,上部结构完好,但隔震层的管线受损,故需要特别注意改进。
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2012-4-3 12:33    QQ 顶部
对比【建筑抗震设计规范GB50011-2001】【12.1.3】条文内容,从文字上有以下区别,{}内是【2001】版,()内为【2010】版;

【1】{结构体型基本规则}  对比(无)

【2】{不隔震时可在两个主轴方向分别采用本规范5.1.2条规定的底部剪力法进行计算且结构基本周期小于1.0s}  对比(结构高宽比宜小于 4, 且不应大于相关规范规程对非隔震结构的具体规定;其变形特征接近剪切变形,其最大高度应满足本规范非隔震结构要求)

【3】{体型复杂结构采用隔震设计,宜通过模型试验确定}  对比(高宽比大于4或非隔震结构相关规定的结构采用隔震设计,应进行专门研究)
hebinhouse 修改于2012-04-03 12:52
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2012-4-3 13:02    QQ 顶部
【建筑抗震设计规范GB50023-2010】【12.1.4 】
       消能减震设计可用于钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型的房屋。
       消能部件应对结构提供足够的附加阻尼,尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。

(送审稿说明)本条仅在文字表达上有所改进。

(条文说明)消能减震房屋最基本的特点
      1  消能装置可同时减少结构的水平和竖向的地震作用,适用范围较广,结构类型和高度均不受限制;
      2  消能装置使结构具有足够的附加阻尼,可满足罕遇地震下预期的结构位移要求;
      3  由于消能装置不改变结构的基本形式,除消能部件和相关部件的结构设计仍可按本规范对相应结构类型的要求执行。这样,消能减震房屋的抗震构造,与普通房屋相比不降低,其抗震安全性可有明显的提高。
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2012-4-3 13:07    QQ 顶部
对比【建筑抗震设计规范GB50011-2001】【12.1.3】条文内容,从文字上有以下区别,{}内是【2001】版,()内为【2010】版;

【1】{需要减少地震水平位移的}  对比(无)

【2】{钢和钢筋混凝土等结构}  对比(钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型)
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2012-4-3 13:10    QQ 顶部
【建筑抗震设计规范GB50023-2010】【12.1.5 】【强条】
       隔震和消能减震设计时,隔震装置和消能部件应符合下列要求:  
      1   隔震装置和消能部件的性能参数应经试验确定。  
      2   隔震装置和消能部件的设置部位,应采取便于检查和替换的措施。
      3   设计文件上应注明对隔震装置和消能部件的性能要求,安装前应按规定进行检测,确保性能符合要求。

(送审稿说明)本条继续作为强制性条文。与2001版相比,主要变化是:
      1. 将隔震支座和阻尼器等组合在一起,统称隔震装置。
      2. 隔震装置的免维修年限,明确为“结构的设计使用年限” ,即50年。
      3. 为了确保隔震和消能减震的效果,隔震装置和消能部件的性能参数应严格检验。其中隔震装置中的隔震支座采用相应产品的国家标准和行业标准进行检验;而尚未有国家标准和行业标准的隔震装置和消能部件中的消能器,应采用本章 12.3 节规定的方法进行检验。对黏滞流体消能器等可重复利用的消能器,抽检数量适当增多,抽检的消能器可用于主体结构;对金属屈服位移相关型消能器等不可重复利用的消能器,在同一类型中抽检数量不少于2个,抽检合格率为100%,抽检后不能用于主体结构。

(条文说明)隔震支座、阻尼器和消能减震部件在长期使用过程中需要检查和维护。因此,其安装位置应便于维护人员接近和操作。
      为了确保隔震和消能减震的效果,隔震支座、阻尼器和消能减震部件的性能参数应严格检验。
      按照国家产品标准《橡胶支座 第3部分:建筑隔震橡胶支座》GB 20688.3-2006的规定,橡胶支座产品在安装前应对工程中所用的各种类型和规格的原型部件进行抽样检验,其要求是:
      采用随机抽样方式确定检测试件。若有一件抽样的一项性能不合格,则该次抽样检测不合格。
      对一般建筑,每种规格的产品抽样数量应补少于总数的20%;若有不合格,应重新抽取总数的50%,若仍有不合格,则应100%检测。
      一般情况下,每项工程抽样的总数不少于20件,每种规格的产品抽样数量不少于4件。
      尚没有国家标准和行业标准的消能部件中的消能器,应采用本章12.3节规定的方法进行检验。对黏滞流体消能器等可重复利用的消能器,抽检数量适当增多,抽检的消能器可用于主体结构。对金属屈服位移相关型消能器等不可重复利用的消能器,在同一类型中抽检数量不少于2个,抽检合格率为100%,抽检后不能用于主体结构。
      型式检验和出厂检验应由第三方完成。
hebinhouse 修改于2012-04-03 13:35
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2012-4-3 13:13    QQ 顶部
对比【建筑抗震设计规范GB50011-2001】【12.1.5】条文内容,从文字上有以下区别,{}内是【2001】版,()内为【2010】版;

【1】{隔震部件}  对比(隔震装置)

【2】{消能减震部件}  对比(消能部件)

【3】{耐久性和设计参数应由试验确定}  对比(性能参数应试验确定)

【4】{除按计算确定外}  对比(无)

【5】{安装前应对工程中所用的各种类型和规格的原型部件进行抽样检测,每种类型和每一规格的数量不应少于3个,抽样检测的合格率应为100%}  对比(安装前应按规定进行检测,以确保性能符合要求)
hebinhouse 修改于2012-04-03 13:16
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2012-4-3 13:20    QQ 顶部
【建筑抗震设计规范GB50023-2010】【12.1.6 】
      建筑结构的隔震设计和消能减震设计,尚应符合相关专门标准的规定;也可按抗震性能目标的要求进行性能化设计。

(送审稿说明)本条与2001版的规定相比,明确提醒可采用隔震、减震技术进行结构的抗震性能化设计。

(条文说明)本条明确提出,可采用隔震、减震技术进行结构的抗震性能优化设计。此时,本章的规定应依据性能化目标加以调整。
hebinhouse 修改于2012-04-03 13:24
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2012-4-3 13:23    QQ 顶部
对比【建筑抗震设计规范GB50011-2001】【12.1.6】条文内容,从文字上有以下区别,{}内是【2001】版,()内为【2010】版;

【1】{无}  对比(也可按抗震性能目标的要求进行性能化设计。)
hebinhouse






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2012-4-3 15:06    QQ 顶部
继续作一种跳跃,我们来看看SAP2000中隔震支座的模拟实现,采用案例是软件自带的Software Verification中文翻译本中,仅叙述隔震支座的建模部分。

【算例 6-010】
【概述】该算例为SUNY Buffalo 八层建筑带橡胶隔震器,主要是模拟了底部的隔震支座(45个,采用零长度的连接单元属性连接对应两个节点),上部结构采用线性连接单元模拟。
【参数】隔震支座(文中称为橡胶隔离器单元)ke = 6.55 k/in;Fy = 12.8 k;k = 25.6 k/in;r = 0.1887。在选择参数的时候 有效刚度的选择SAP2000中建议采用实际有效刚度,并调整和隔震振型相关联的振型阻尼(非线性振兴时程分析中),而不是虚构一个小的有效刚度。在非线性时程直接积分工况则使用隔震器的非线性属性。

【软件实现】根据软件自带的模型Example 6-010 中对应连接材料定义,有:
连接/支座类型 = Rubber Isolator
属性名称 = BILIN
总质量与总总量:质量 = 1.000E-03;重量 = 0;转动惯量1 = 0;转动惯量2 = 0;转动惯量3 = 0
线、面、实体弹簧比例:在线弹簧对此长度定义的属性 = 1;对面和实体弹簧中此面定义的属性 = 1
方向属性:方向 =选择 U2;非线性 = 选择;线性分析工况使用的属性 有效刚度 = 6.55 有效阻尼 = 0;剪切变形位置 距J端的距离 = 0;非线性分析工况使用的属性 刚度=25.6 Yield Strength = 12.8 Post Yield Stiffness Ratio = 0.1887;
方向属性:方向 =选择 U3;非线性 = 选择;线性分析工况使用的属性 有效刚度 = 6.55 有效阻尼 = 0;剪切变形位置 距J端的距离 = 0;非线性分析工况使用的属性 刚度=25.6 Yield Strength = 12.8 Post Yield Stiffness Ratio = 0.1887;
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2012-4-3 15:25    QQ 顶部
【算例 6-011】
【概述】该算例为SUNY Buffalo报告采用摩擦摆隔震系统进行隔震的七层建筑。底部采用摩擦摆隔震支座。
【参数】摩擦摆支座包括外围和内部两种。外围摩擦摆连接单元属性:线性分析属性 keU1 = 20,000k/in,keU2= 1.5k/in,keR3 = 10,000k-in/radian;非线性分析属性 kU1 = 20,000k/in,kU2 = 31.6667k/in,摩擦系数慢U2 = 0.04,摩擦系数,快U2 = 0.06,速度系数U2 = 1.0897sec/in,滑移面弧度 U2 = 9.75 in;
内部摩擦摆连接单元属性:线性分析属性 keU1 = 20,000k/in,keU2= 2.1k/in,keR3 = 10,000k-in/radian;非线性分析属性 kU1 = 20,000k/in,kU2 = 63.3333k/in,摩擦系数慢U2 = 0.04,摩擦系数,快U2 = 0.06,速度系数U2 = 1.0897sec/in,滑移面弧度 U2 = 9.75 in;
注意在该案例中,为了获得可以接受的结果,采用keU1的真实值20000kip/in;

【软件实现】根据软件自带的模型Example 6-011 中对应连接材料定义,对于外围的FPS隔震支座,有:
连接/支座类型 = Friction Isolator
属性名称 = FPSEX
总质量与总总量:质量 = 2.000E-04;重量 = 0;转动惯量1 = 0;转动惯量2 = 0;转动惯量3 = 0
线、面、实体弹簧比例:在线弹簧对此长度定义的属性 = 1;对面和实体弹簧中此面定义的属性 = 1
方向属性:方向 =选择 U1;非线性 = 选择;线性分析工况使用的属性 有效刚度 = 20000 有效阻尼 = 0;非线性分析工况使用的属性,刚度 = 20000 Damping Coefficient = 0

对于内部的FPS隔震支座,有:
连接/支座类型 = Friction Isolator
属性名称 = FPSIN
总质量与总总量:质量 = 2.000E-04;重量 = 0;转动惯量1 = 0;转动惯量2 = 0;转动惯量3 = 0
线、面、实体弹簧比例:在线弹簧对此长度定义的属性 = 1;对面和实体弹簧中此面定义的属性 = 1
方向属性:方向 =选择 U1;非线性 = 选择;线性分析工况使用的属性 有效刚度 = 20000 有效阻尼 = 0;非线性分析工况使用的属性,刚度 = 20000 Damping Coefficient = 0
方向属性:方向 =选择 U2;非线性 = 选择;线性分析工况使用的属性 有效刚度 = 2.10 有效阻尼 = 0;剪切变形位置 距J端的距离 = 0;非线性分析工况使用的属性,刚度 = 63.3333 Friction Coefficient Slow = 0.04 Friction Coefficient Fast = 0.06 Rate Parameter = 1.0897 Radius of Sliding Surface = 9.75
方向属性:方向 =选择 R3;所有分析工况使用的属性 有效刚度 =10000 有效阻尼 =0
方向属性:方向 =选择 U2;非线性 = 选择;线性分析工况使用的属性 有效刚度 = 1.05 有效阻尼 = 0;剪切变形位置 距J端的距离 = 0;非线性分析工况使用的属性,刚度 = 31.6667 Friction Coefficient Slow = 0.04 Friction Coefficient Fast = 0.06 Rate Parameter = 1.0897 Radius of Sliding Surface = 9.75
方向属性:方向 =选择 R3;所有分析工况使用的属性 有效刚度 =10000 有效阻尼 =0
hebinhouse 修改于2012-04-03 15:27
08s033095






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2012-4-25 20:45    顶部
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为什么没人顶啊   写的很好   很用心啊   佩服  学习  感谢
 


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