結構所-李博倫

一、 工程概況

鹽東鎮(zhèn)衛(wèi)生院改建前原為鹽城市新城鄉(xiāng)大廈，該大廈位于江蘇省鹽城市亭湖區(qū)鹽東鎮(zhèn)，建于2012年前后，總建筑面積約9300㎡，建筑高度43.5m，為地上十層（局部十一層）框架-剪力墻結構，主要功能為辦公，建成后由于種種原因空置至今?，F新冠疫情來臨之際，為響應上級政府號召，改善加強當地醫(yī)療救治能力，將原新城鄉(xiāng)大廈改建為鹽東鎮(zhèn)衛(wèi)生院。改擴建與新建項目相比，具有工期較短，造價較低的優(yōu)勢，能更快速地應對新冠肺炎疫情帶來的挑戰(zhàn)。


新城鄉(xiāng)大廈原有設計條件為抗震設防烈度7度，設計基本地震加速度值0.15g，場地設計特征周期0.65s，剪力墻抗震等級二級，框架抗震等級三級。因相關規(guī)范修訂及醫(yī)療建筑抗震設防類別為乙類，并根據《江蘇省防震減災條例》第二十二條的規(guī)定，本工程應按當地抗震設防烈度提高一檔進行設防，因此改建設計時主要設計條件為抗震設防烈度8度，設計地震基本加速度值0.20g，場地設計特征周期0.90s，剪力墻抗震等級一級，框架抗震等級二級。對比可知，新舊設計條件差異較大，若采用常規(guī)加固做法較難使建筑物滿足現行規(guī)范的相關要求，綜合考慮施工周期及成本，本項目決定采用粘滯阻尼器以滿足設計目標。

二、 設計要點

粘滯阻尼器一般由缸體、活塞和粘性液體所組成，如圖所示。缸體內裝有粘性液體，液體常為硅油或其他粘性流體，活塞上開有小孔。當活塞在缸體內做往復運動時，液體從活塞上的小孔通過，對活塞和缸體的相對運動產生阻尼，從而消耗震動能量。

圖2.粘滯阻尼器構造示意圖

粘滯阻尼器主要有以下幾個優(yōu)點：
1.在其他領域已廣泛應用發(fā)展，可見其良好的使用性及可行性，因此設計經驗豐富，能在土木工程領域較好推廣應用。
2.基本上不需要維修，可長期安置，經過地震后，原則上阻尼器不致破壞，便可不需更換繼續(xù)使用，即使需要更換，操作也較為容易。
3.在粘滯阻尼器消能的過程中必然會有溫度升高或降低的情形，然而溫度的變化對粘滯阻尼器的消能功能不會有太大影響。
4.粘滯阻尼器在被動裝置的消能系統(tǒng)中，是一種速度相關型的消能裝置，不會增加結構剛度而導致結構周期減少，且粘滯阻尼器能夠增加結構阻尼比，有效減少結構反應（位移、速度、加速度）。
5.粘滯阻尼器布置形式多樣，有墻式、斜撐式、K字型等多種形式，可結合工程設計條件靈活選用。
阻尼器的平面內布置位置應盡量遵循“均勻、分散、對稱”的原則，本項目中典型樓層及部位阻尼器布置情況見下圖。

圖3.三層阻尼器平面布置圖

圖4.C軸阻尼器立面布置圖

根據《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）中第12.3.4條：消能部件附加給結構的有效阻尼比，可按下列方法確定。

消能部件附加給結構的有效阻尼比可按下式估算：

下表為軟件計算得到的附加阻尼比，可知X和Y方向的最小附加阻尼比分別為10.70%和10.23%，整體結構計算時取附加阻尼比9%。

為保證阻尼器充分發(fā)揮作用，《建筑消能減震技術規(guī)程》和《建筑消能減震應用技術規(guī)程》中對子結構的設計均提出一定的要求：消能子結構中梁、柱和墻構件宜按重要構件設計，并應考慮罕遇地震作用效應和其他荷載作用標準值的效應，其值應小于構件極限承載力。為此，首先需保證阻尼器與原結構有可靠連接，通過與支撐相連的框架梁、柱的性能水平，考察各消能子框架在大震作用下是否能達到既定的性能目標。

圖5.粘滯阻尼器與框架梁連接節(jié)點做法

圖6.大震下構件損傷情況 

由上圖可以看出，大震下，大部分框架梁、柱損壞在中度以下，底層局部剪力墻及與其相連的墻梁出現重度損傷；結構梁的塑性損傷重于柱的塑性損傷，滿足“強柱弱梁”的設計準則。

三、 結論

1.多遇地震下，粘滯阻尼器可以提供附加阻尼比，結構X向和Y向最大位移角分別為1/1292、1/1207，滿足規(guī)范要求，無阻尼器時X向與Y向最大位移角均僅為1/750左右
2.罕遇地震下，結構X向和Y向最大位移角分別為1/130、1/119，滿足規(guī)范要求。
3.罕遇地震下，除一層個別短墻損傷較重外，其他墻體均在中度損傷以下，結構梁柱損傷較輕，在中度損傷以下，結構具有較大的安全儲備。
綜上所述，在改建加固項目設計中粘滯阻尼器可耗散大量地震作用，有效使結構設計滿足規(guī)范要求，且有著施工較為簡便、施工周期短、對原結構破壞較小的優(yōu)點。

圖7.項目現場安裝完成的阻尼器