仿古大殿基础隔震加固技术研究

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仿古建筑立足于实践积累的基础上,以凝固的艺术表现形式,对古建筑的外观进行模仿并推陈出新,广泛应用于全国各地的大型寺院、旅游景点和风景庭院。然而由于相关规范的不完善以及随着我国建筑抗震设计水平的不断提升和抗震鉴定要求的进一步发展,特别是在2016年颁布施行了第五代地震动参数区划图,很多地区的设防烈度都有所提高,因此需要按照新的设防要求对烈度提高地区的既有建筑进行加固改造,而这又与普通的加固改造有一定的差别。特别地,对于如何将具有革新意义和优良抗震效果的隔震技术应用于具有传承和弘扬民族传统文化意义的既有仿古建筑的研究还不常见。本文为解决仿古建筑上部结构支撑体系复杂、施工难度大、装修成本高等加固技术难题,以实际某仿古大殿为研究对象,通过阅读文献和实地勘测,分析总结其构造特点,在此基础上从整体加固的角度思考,提出使用隔震技术加固的思路。主要研究内容和成果如下:(1)基于Midas Gen有限元分析软件建立仿古大殿隔震前、后的全三维整体空间有限元模型,通过模态分析、动力时程分析对比研究无控结构和隔震结构的动力特性及响应。计算结果表明:当进行合理设计时,混凝土仿古建筑运用基础隔震技术可以有效降低上部结构在地震作用下的动力响应,使层剪力分布更加均匀,同时保证原建筑使用功能不中断,原始风貌不改变,具有良好经济和社会效益;(2)为进一步了解大殿式仿古建筑的隔震性能,比较了减震系数、顶层加速度以及隔震层位移随屈重比和等效刚度变化的规律。研究发现:隔震层屈重比对隔震结构减震性能有显著影响,且表现出一定规律性:水平向减震系数、顶部加速度随屈重比的增加先减小后增大,隔震层位移随屈重比增大而减小。由隔震结构动力性能随屈重比变化的关系曲线可以得到屈重比在0.015~0.055之间时既可以增强上部结构减震效果,又能合理控制隔震层位移,建议可选为0.035;水平向减震系数、顶部加速度随水平等效刚度增大而增大,隔震层位移随水平等效刚度增大逐渐减小。若以设防地震作用下减小一度半地震作用为隔震目标,可调整最优等效刚度控制在实际隔震层刚度的0.7~1.2倍。这样便于我们在可行的支座布置方案中确定最优隔震层参数范围,有目的配置支座,提高设计效率。(3)结合实际工程需要,提出基于MATLAB编程的支座优化设计方法,能够高效率、高质量完成隔震支座的选型,在保证减震效率的同时大大降低工程造价。
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