Building & Science 新形势下摇摆墙在框架结构抗震加固中的应用 张智超 重庆市设计院，重庆 400015 摘要：摇摆墙是一种特殊墙体结构，对其进行合理应用，能够实现对地震作用下的侧向变形模式进行有效控制，通过不同方式消减减震装置，使结构的能耗能力得到进一步提高，从而达到提升结构抗震能力，加固结构的目的。 关键词：摇摆墙；抗震加固；框架结构 中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）03-0086-01 采取有效的措施，使结构具有足够的延性是提升结构抗震性能的一项主要途径，并且该方式在具体应用中具有不错的经济性。但是，需要注意，结构延性的增加，意味着结构的受损程度将会增大，这将会对结构造成破坏。受多方面因素影响，传统的抗震结构往往难以满足，结构在强度和抗震性上的要求。由此可见，加强对摇摆在框架结构加固中的应用分析具有现实意义。 1 摇摆墙结构 受控制摇摆墙结构体系是通过“关键构件”约束结构侧向变形模式，从而有效避免地震具有的不确定性和由于结构不确定性而引发的各种损伤集中情况，确保与其的损伤机制能够得以实现[1]。通常来说，摇摆结构是有摇摆墙和框架两个部分共同工程，自身刚度相对较大的整体型摇摆构建同主体和基础设置阻尼，同时通过特殊连接，而形成的一种结构形式，通常通过铰接的方式同基础相连，从而使结构可以绕底部进行转动，提升了结构抗侧承载力[2]。在问题分析过程中，如果从能量角度入手，合理的能量结构体系需要具备良好的耗能性，而通过分析可以发现，摇摆墙就是一种具有不错“耗能”的构件，通过对其进行合理应用，可以使框架的变形模式得到改变，使结构整体抗震性的到提高，确保结构的稳定。 2 摇摆墙在结构抗震加固中的具体应用 摇摆墙在体系在某建筑工程抗震加固改造项目中的应用[3]。该建筑建设于1983年，是一栋13层钢筋混泥土结构建筑。屋面标高为45.7m。由于建筑处于地震带，经常会发生地震，为了进一步提升建筑的的抗震性能，在1985年决定对建筑结构进行抗震加固。加固前后的结构平面布置图如图1所示。 图1 加固前后结构平面布置 如图1所示，在结构立面附建了6片具有较大刚度和抗侧承载力的预应力混凝土摇摆墙，墙底部与基础铰接，在地震作用可以绕其转动。 此外，为了提升摇摆墙自身抗裂承载力，在加固时，应当对摇墙属性施加一个后张预应力，控制应力为预应里钢绞线名义屈服强度的68%，在建筑结构中应用的每片摇摆墙在具体应用中的有效预应力大小约为7.5MPa。 在该建筑结构中，摇摆墙与基础底部的铰接，通过齿状铰支座完成。对于摇摆墙两侧选用的钢阻尼器的能耗腹板应用SLY225型低屈服点钢材。在该结构中，剪切屈服强度大小为132MPa，剪切模量大小为78.5GPa。考虑到建筑结构的实际情况，使用的能耗腹板厚度都为0.6cm，长度沿着建筑楼层逐渐改变，由75.0cm到145.0cm不等。具体情况如表1所示。 表1 钢阻尼器的耗能腹板长度 设置楼层 能耗腹板长度（cm） 中部摇摆墙 尾部摇摆墙 12、13层 75.0 - 9、10、11层 105.0 75.0 6、7、8层 120.0 105.0 2、3、4、5层 145.0 105.0 1层 - - 通过对建筑的钢阻尼器进行往复加载试验分析，通过试验结果︱86︱2017年3期 可以发现，剪力达到了9.5%的情况下，阻尼仍然处于稳定保持其名义受剪承载力，其承载力并不会发生明显退化，确保了结构的安全性和稳定性[4]。 在采用摇摆墙对结构进行加固后，在不同的地震下，结构的变形，模式趋于一致，建筑结构底部楼层的变形最大，向上逐渐减小，与原有结构相比，在同等地震作用下，变形情况明显变弱，由此可见，建筑的抗震性得到了明显提高。 3 摇摆墙加固设计要点分析 3.1 依据刚度需求确定截面大小 摇摆墙的一项重要特征就是通过具有较强抗侧刚度构件，对结构的损伤机制和变形模式进行合理控制。由此可见，在具体设计过程中，需要依据结构层数，对摇摆墙的刚度需求进行估计，然后依据再依据刚度的需求情况，对其截面尺寸大小进行明确。 3.2 检查加固后的结构的抗震性能 完成对结构体系的抗震加固后，要对加固后的结构的体系的性能进行验证。检查工作要依据计算结果进行：（1）结构出现的变形情况是否与规范要求范围内。（2）在发生地震时，结构中的阻尼器的能耗情况是否在要求范围内。（3）结构层间变形集中是否满足要求[5]。 3.3 加强对摇摆墙和既有结构连接的重视 在问题分析过程中确定摇摆墙的承载力需求，将此作为基础对摇摆墙中的配筋问题进行准确记录，并且在该过程中，还需要对摇摆墙施加预应力使其开裂承载力得到进一步提升。摇摆墙是充分发挥结构抗震能力和实现预期损伤模式的一项关键构件，因此在具体设计过程中可以适当保守一些，避免结构的抗震性能无法达到标准要求，从而导致地震发生时，建筑结构遭受破坏。 此外，在利用摇摆墙对建筑结构抗震加固过程中，摇摆墙与基础之间形成的支座结构，一方面需要允许有限转动，另一方面在抗侧承载力上也必须要满足工程结构的需求，齿形铰支座就是一种不错的结构，在许多建筑框架结构加固中都起到了不错的效果，应当对其进行合理应用。需要特别注意的是，摇摆墙同既有结构的具体连接，应当确保两者在变形上保持同步，从而使摇摆墙可以实现对整建筑整体结构变形的合理控制，并且连接构件并不会引其既有结构和摇摆墙的损坏。 4 结束语 虽然人们对摇摆墙技术的应用研究已经取得了不错的成绩，但是需要相关工作人员注意，我国对摇摆墙技术的研究还处于起步阶段，许多方面并不成熟，因此相关人员需要加强对摇摆墙与主体结构连接的细节问题，以及摇摆墙的承载力等方面的研究，从而使摇摆墙在框架结构加固抗震中的作用能够得到充分发挥。 参考文献： [1]吴守君,潘鹏,张鑫.框架-摇摆墙结构受力特点分析及其在抗震加固中的应用[J].工程力学,2016,06:54-60+67. [2]杜永峰,祁磊,黄小宁,等.基于变形和能量双参数损伤的消能摇摆架-框架结构抗震性能分析[J].工业建筑,2016,10:59-64+88. [3]王伟.摇摆墙体外加固中小学校框架结构抗震性能分析[J].山西建筑,2015,02:34-36. [4]裴星洙,王佩.混凝土框架-摇摆墙体系抗震性能研究[J].工程抗震与加固改造,2013,02:19-28. [5]贾剑辉,闫路路,杨树标,等.不同层数框架摇摆墙结构抗震性能研究[J].地震工程与工程振动,2014,02:97-103.