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摘要：传统大型建筑大多采用多层装配式框架结构，整体性较差。以传统方法对减震抗震性能考虑的装配式框架结构建筑工程为例，对其采取减震加固措施，并做出方式介绍。通过采用层串模型，分别对原建筑结构和加固后结构在各类型地震中，抗震性能和减震效果进行分析对比实验数据记录，实验证明，在层板间添加阻尼器的方式可以提高多层装配式框架建筑的减震性能。
关键词：减震性；装配式；抗震性
引言：我国许多早期建筑，包括工程设备建筑和民用建筑大多都采用了多层装配式框架结构。建筑整体以纵向拉抻和横向承接模式相结合的方式进行建筑承重建设，梁柱中心位置节点与梁底相连，其连接性能以刚性连接为主，这样可以保证连接强度和承重强度。建筑层体之间的建筑加密区很容易因为钢筋强度不足，出现构件延伸性差的情况。如果单方面加大钢筋截面面积或者重新构造减震承重墙，不仅会增加工期预算和时间成本，还需要对建筑主体地基承受力重新验算。最好的方式就是在房屋纵向建筑层中设立减震阻尼器，达到建筑整体减震目的。
1 减震建筑加固设计研究
1.1多层转备式建筑工程情况
加固设计工程建筑为上海普通老式多层装配式框架建筑，防裂度为7度，三类场地，建筑反应周期为0.9s，四层结构。建筑主体南北走向内轴长度为29.5m，东西走向内轴长度49.8m，总体高度为35.5m，框架整体间距为3.5m，横向间距6.5m，混凝土钢筋采用强度为300的高强度混凝土，结构平面具有框架柱和凸梁结构。
1.2加固设计应用
对该建筑整体进行减震加固措施时，因为考虑其房屋较多，且存在轴线高于150mm厚的砖横墙，通过对这些砖横墙的加固，可以保证房屋、梁、柱之间的可导性连接，这些砖横墙也可以当做承重墙使用。对于墙面加固选择钢筋网水泥沙浆面层加固，这种方式具有施工简单、可靠性强的优势，可以显著提高墙面整体减震性。经过检验，建筑纵向连梁横截面较小，梁柱之间连接性薄弱，可以在这些开间内设置消能减震装置即阻尼器，通过多耗能的方式达到建筑减震目的。通过增大梁柱横截面和增设阻尼器消能装置的设定，考虑到现有的纵向连系梁实际连接方式，假定连系梁为刚性连接。
1.3阻尼器参数设定
现代减震加固措施中，因为性能稳定，最常用的为粘滞性阻尼器。可用如下公式表达：
Fd=CvSign（V） (1)
公式中：CV值代表阻尼器工作时的常数值，V值代表阻尼器工作时相对外部阈值的初始速度（mm/s），Ign代表阻尼器外部撞击承接指数，根据抗震需要设定可以在0.1到1处取整。目的是让阻尼器在抗震初期增长快些，一旦承接指数超过预估值，其对应的阻尼器很有可能因为连接点冲击被破坏。阻尼器整体连接图如图1所示。根据整体结构承重周期，阻尼器在震中的等效阻尼比大概为35%以上。
2 减震加固措施工作分析
2.1加固措施方案分析
通过配套的减震模拟程序，可以对房屋主体承重进行加固程序运算，不考虑横向砖墙的抗震效果影响和房屋纵向强度变换，小规模震动下，房屋横向水平变形幅度移角小于规定移角的30%，水平变形刚度折减率低于0.5，横向框架梁柱配筋均小于实际配筋值，所以减震加固措施完全满足减震需要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆采用EPPA软件对整机减震结构进行纵向抗震模拟分析，柱间纵向隔墙，不计较其刚度强度，楼层梁柱纵向配筋取现有配筋值。对梁柱进行刚性连接时，建筑能力普值和需求普值没有交点，实际连接时连接点应该处于额外核心位置，进行阻尼器减震时，地震结构作用小于1/3左右，完全满足减震效果需要。
2.2加固措施抗震能力分析
通过对承重墙体间添加阻尼器减震结构，可以对骨架曲线进行研究分析，其滞回曲线节点是通过EPPA软件计算得到的滞回环模型而确定的。通过有无阻尼器的楼层限元模型在一个振幅变化的人工正弦波作用下形成的滞回曲线可以得知，带有阻尼器的滞回模型可以满足工程结构设计需要。
2.3阻尼器耗能情况分析
在建筑减震加固过程中，由于建筑第一层高度较大，面临地震威胁时，层间位移幅度也最大，从而导致阻尼器耗能曲线较为饱满，耗能情况也最为严重。通过耗能曲线可以得知，第一层阻尼器达到期望设计值，2～4层阻尼器基本到达期望值，值得注意的是，阻尼器的设定，不是按照位移减小变化性曲线最优选择的，这主要因为需要考虑到建筑本体夹层钢筋配置方式和构造形式离抗震预期结构相差较远，结构进入弹性状态后，延展性较小，所以阻尼比较高，大震下位移幅度也会有所降低。当整体采用层串模型时，通过阻尼比公式，根据阻尼器出力状况，结构层间力量比，可以计算出阻尼比。在小震模拟时，阻尼器耗能情况不明显，有效阻尼比小于5%，大震状态下，阻尼器耗能产生效果阻尼比接近25%左右，与估计值相差不大。
3 多层装配式框架结构整体结构受力与抗震加固性能分析
多层装配式框架结构节点一般为半刚性连接，其对整体结构影响规律与传统结构不同。周青、王伟等进行了分层装配式支撑钢结构工业化建筑体系拟静力加载试验，考察了分层装配式支撑钢结构在水平地震作用下的抗侧力机制、破坏模式与滞回特性，以及刚度和承载力的变化规律。舒兴平采用Pushover分析方法对装配式斜支撑节点钢框架结构进行罕遇地震作用下的弹塑性分析，并与无斜撑钢框架结构进行对比，证明塑性铰大部分出现在桁架梁腹杆部位，框架柱处于弹性阶段。同时，对装配式斜支撑节点钢框架和装配式无支撑节点钢框架进行7度罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。分析表明，斜支撑节点使结构整体刚度大幅提高。又通过3个4跨5层装配式斜支撑节点钢框架结构算例，验证了日本《高冗余度钢结构倒塌控制设计指南》中抗连续倒塌能力评价指标对装配式斜支撑节点钢框架结构的适用性。
4 几点建议
1) 多层装配式框架结构在国外发达国家发展较成熟，直接在我国进行推广有一定困难。我国人口众多，土地资源缺乏，更需要高层装配式建筑。
2) 多层装配式框架结构的发展方向应该是工厂焊接、浇筑混凝土，工地全螺栓连接，尽量减少现场湿作业，提高工作效率，减小对环境影响。在柱与柱连接、梁与柱连接、支撑与框架连接、楼板与楼板连接、楼板与梁连接，以及围护结构与主体结构的连接上实现螺栓连接或者干式连接，以实现全装配结构。
3) 目前依然缺少多高层装配钢结构新体系和新节点连接，新体系和节点连接与现行规范不配套，缺少专门的标准规范，制约了装配式多高层钢结构建筑的发展和应用。推进多层装配式框架结构发展和应用的核心问题是提出受力合理和施工快捷的多层装配式框架结构建筑体系和关键节点，并获得其承载力和抗震性能及提出其设计理论方法，编制专门的规范标准。
4) 多层装配式框架结构的全螺栓柱与柱连接、梁与柱连接、支撑与框架连接，难以保证“强节点弱构件”的传统抗震理念，应该研究连接节点的承载力和新的抗震设计理念及设计方法，突破等强连接的传统设计方法，在确保安全的前提下，实现更好的经济性。
结束语：
对于现代多层装配式框架建筑，通过在建筑层中架设阻尼器，可以达到增加建筑结构阻尼比的效果，从而减小建筑本身承受的震动压力，降低震动幅度位移夹角，进而起到抗震作用。为了加强阻尼力的传递，可以将连接梁面横截面增大，保证抗震强度。
参考文献：
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[2]涂闽杰, 王培新. 铝合金模板在装配式框架结构施工中的应用[J]. 混凝土与水泥制品, 2017(12):85-87.
[3]李彬. 消能减震技术在横向单跨框架结构抗震加固中的应用[J]. 建筑结构, 2016(5):40-43.
论文作者:胡正国
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：建筑论文; 阻尼器论文; 节点论文; 多层论文; 梁柱论文; 框架结构论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第23期论文;