隔震技术在校舍工程改造加固中的应用
2011-09-07刘春明江宜城
土木工程与管理学报 2011年3期
刘春明, 江宜城
(华中科技大学 土木工程与力学学院,湖北 武汉 430074)
地震对建筑物的作用实际上是一种能量的传输。汶川地震后,国家对全国的校舍进行了安全鉴定,部分校舍不能满足抗震要求,需采取适当方法对其进行抗震加固改造。这些实施起来需要耗费大量的人力物力,并且影响正常的教学。而隔震技术就是在建筑物上部结构与下部结构之间设置隔震层,隔离地震能量向上部结构的传递和延长结构体系的自振周期来减小上部结构的地震作用[1]。在抗震加固中,若将隔震层设置在建筑物顶部,其减小地震作用的原理就相当于TMD隔震。本文以一栋教学楼为研究对象,运用隔震技术加固,以加层隔震后主结构和子结构的位移、加速度为目标并结合数值搜索来进行参数优化,采用时程分析方法对该建筑结构的隔震性能进行了研究。而且运用这种隔震技术只需在屋面上加层施工,施工量小且基本不影响正常的教学,方便、经济、快速[2]。
1 振动模型和理论分析
在结构顶部设置隔震层,由于主结构的刚度远比子结构(加层部分)大,因而将体系简化为一个两自由度体系进行分析,如图1所示[3]。
运动方程为:


图1 隔震结构示意图
式中,m1,m2分别为主结构和子结构的质量;c1,c2分别为主结构和子结构的阻尼系数;k1,k2分别为主结构和子结构的刚度;x1,x2分别为主结构和子结构的位移;分别为主结构和子结构的速度;分别为主结构和子结构的加速度;¨xg为地震加速度。……
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