基于减隔震技术的某既有钢筋混凝土框架医疗建筑抗震性能提升分析

基于减隔震技术的某既有钢筋混凝土框架医疗建筑抗震性能提升分析

王华明

云南怡境生态环境工程有限公司 云南昆明 650032

摘要：本文以某地某既有钢筋混凝土的框架医疗建筑为例子，来进行基于减隔震技术的抗震性能的提升。分别使用ETABS以及 Perform-3D研究分析医疗建筑的隔震结构以及减震结构。结果显示，基于隔震技术的某既有钢筋混凝土框架医疗建筑的抗震性能提升方案能够使结构的抗震性能明显提升，在经历地震时结构的上下部是一个弹性的状态，楼面的加速度的最大平均值可低至1. 69 m/ s 2，能够使一些医疗重要设备的损坏情况得到有效解决，使该医疗建筑的震后救灾功能得到保障。而基于减震技术的某既有钢筋混凝土框架医疗建筑的抗震性能提升方案同样可以将结构的抗震性能较好的提升，使医疗建筑主要结构的损伤程度得到有效控制。

关键词：减隔震技术；某既有钢筋混凝土；医疗建筑；抗震性能

前言

当发生地震的时候，医疗建筑除了是受灾的对象之外，更是承担着抗震救灾的重任。而医院的医疗卫生系统在一个城市的生命线系统中是一项极其重要的工程，因此，在地震发生后，对于顺利进行医疗应急救援工作而言，医疗建筑能够正常使用运行是其中一项关键因素。当前，大部分医疗建筑都已经使用了较长的时间，而且大多都是使用混凝土框架结构。根据相关记录文件表明，当前的医疗建筑的抗震性能还有待提升，医疗建筑楼面的最大加速度平均值高于3 m/s²，重要设施在经历地震后难以正常工作。在2013年发生的芦山地震中，当地的人民医院的墙面受到了较为明显的损坏，内部的医疗设施等也受到了一定的影响，虽然达到了“大震不倒”的基本要求，但是依然无法进行震后应急救援工作。所以，随着社会的进步发展，当务之急就是将既有混凝土框架医疗建筑的抗震性能提升。

1. 减震设计方案

1.1地震动的选取

在模态分析上，可以选择PKPM来构建该医疗建筑的弹性分析模型。采用两条由SIMQKEGR软件生成的人工波以及来自某国地震研究中心数据库中的天然波。在一阶的周期点上，各个地震动的加速度反应谱值和建筑抗震相关的规范标准的反应谱值的平均误差低于百分之二十，而最大误差低于百分之三十五。对以上地震波在发生常遇地震时的时程进行分析，根据相关实验研究可以知道，结构在各个地震动下的基底剪力全都高于反应谱法所进行分析的结果的百分之六十五，但是都不超过百分之一百三十五；而另外的时程所进行计算产生结果的基底剪力平均值则高于反应谱法所计算的百分之八十，但是都不超过百分之一百二十，达到相关标准。
1.2多遇地震作用下结构弹性时程分析

选择Perform-3D来构建一个原结构以及使用减震相关技术进行加固以后的结构模型，此模型与PKPM模型的前三阶周期误差没有高于百分之六，说明这个模型具备合理性，能够在分析减震方案的有效性时使用。以结构的X轴方向做例子，根据相关实验可以看出^[1]，在使用减震技术进行加固过的结构的楼层剪力,层间位移角以及加速度都有了一定程度的下降。以X方向举例，基底剪力下降了百分之二十八，楼层的加速度下降了百分之十六，层间位移角下降了百分之三十三。

1.3罕遇地震作用下结构弹塑性时程分析

在分析建筑结构遇到罕遇地震时的弹塑性时的过程中，可以使用 Perform-3D 。根据相关实验数据显示^[2]，在罕遇地震的影响下，和原结构相比，X方向的减震结构的加速度下降了百分之十六，最大的层间位移角下降了百分之二十一。

2.结构隔震设计

2.1 隔震方案

经过反复的计算，确定隔震支座的分布、规格以及数量。支座使用70个，其中包括三十二个天然橡胶隔震支座以及三十八个铅芯隔震支座。隔震结构的屈重比是百分之四，而这些隔震支座的面压是7. 8MPa，达到丙类建筑不高于15 MPa的标准。

2.2 隔震方案分析结果

使用ETABS 软件来对结构时程进行分析，结构的上部使弹性模型，而隔震层使用的是弹塑性模型。结构的隔震支座使用Gap单元和Rubber Isolator单元来进行并联组合模拟。由相关的实验结果可以知道^[3]，在进行隔震加固后,隔震结构的周期有了一个比较明显的增大，其在隔震结构周期与非隔震结构周期的加速度反应谱值和标准的平均误差值全都没有高于百分之二十，而反应谱值的误差全都没有高于百分之三十五，达到相关的标准。接着使用上文讲到的地震动来分析隔震结构的弹塑性时程。参考相关研究数据，发现减震系数的相关平均值是0.25，达到相关标准。在遇到罕遇地震时，隔震层的位移最大值是一百八十七毫米，低于三倍隔震支座厚度的较小值以及隔震支座直径的百分之五十。隔震支座的面压是11.48MPa，并未高于最大限值。

结语

综上所述，为了使医疗建筑在经历地震后的震后应急救援功能得到有效保障，相关部门应当积极的应用基于减隔震技术的某既有钢筋混凝土框架医疗建筑抗震性能的提升方案，以使医院的医疗人员以及医疗设备得到可靠保护，同时强化医疗建筑的震后应急救援功能。

参考文献：

[1]郑文.桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用[J].低碳世界,2019,9(06):197-198.

[2]李爱群,陈敏,曾德民,解琳琳,陈越.基于减隔震技术的某既有钢筋混凝土框架医疗建筑抗震性能提升[J].工业建筑,2019,49(05):184-188.

[3]康凯,石诚,张兴.减隔震技术在医疗建筑中的应用——以北京同仁医院、唐山市妇幼保健院为例[J].城市与减灾,2016(05):37-40.