中国安部耐震补强技术A设计施工进め方-C研究报告

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1、日本的抗震加固技术,抗震加固设计、施工的进行方法 20101110 安部重孝 中国建筑抗震技术人才培训项目 日本建筑结构技术者协会(JSCA) 安部重孝北村春幸 寺本隆幸深泽义和,1,内容,1现有建筑物的抗震性 2抗震诊断 3. 抗震加固 3.1 抗震加固计划 3.2 抗震加固设计 3.3 抗震加固施工,2,1现有建筑物的抗震性,1.1兵库县南部地震的教训 大损建筑物 1971年以前的第1代 123 19721981年的第2代 91 1982年以后的第3代 24 清除古旧而抗震性较低建筑物的“负面遗产”,3,图兵库县南部地震造成不同竣工年代的受损,4,倒塌,大损,中损,小损,轻微,基础部份,无

2、受损,楼数,竣工年代,6,1. 2 对建筑物要求抗震性能,容许应力度等计算, 现行法律的思路 在现行的建筑基准法中，为了防止在烈度超过6的大地震中建筑物发生崩塌，并保证居住者的生命安全，对以下抗震强度提出要求。 抗震强度 1.0,上式中，最大水平强度（Qu）为根据各建筑物的结构体的截面形状算出的值，必要最大水平强度（Qun）如右图所示，为当发生大地震时，当1000gal的应答作用在建筑物上时，考虑到各建筑物的变形能力（Ds），各建筑物所必需具有的强度。 该值与在旧标准设计建筑物的抗震性能评估中使用的结构抗震指标（Is）有如下式所示的对应关系。 抗震强度 ,400gal左右,Qun,建筑物的塑性

3、变形 Ds,弹性应答 1000galRt（Qud）,地动（烈度6强左右）,变形,Qud,Qun,必要强度,1000galRt 作用时的地震力,建筑物的变形能力 ,因变形能力减低的地震力,Ds（结构特性系数）,7,2抗震诊断,8, 什么是抗震诊断 是对按旧标准设计的建筑物的抗震安全性能的大小，通过数值计算，作为结构抗震指标（Is）进行评估，并与新抗震设计法水平的抗震性能（Iso）进行比较研究的一种方法。, 什么是Is指标 在诊断计算中，将具有各种强度（Cy）及变形能力（F）的建筑物的力学性状，与假设其为弹性体情况下的线性强度进行置换。 该线性强度就是Is指标，数值越大，意味着抗震性能就越高。,

4、诊断水平 抗震诊断包括计算精度各不相同的13级诊断水平，在下方诊断中合格的建筑物可以省略上方的诊断。,变形能力F,强 度 Cy,Is,建筑物的性状,抗震诊断标准的思路,2.1抗震诊断的概要,9,对象建筑物,抗震诊断标准,诊断次数,第1级诊断,从柱、墙的混凝土截面积进行诊断,钢筋混凝土结构 （RC结构）,现有钢筋混凝土结构建筑物的抗震诊断标准 （2001年日本建筑防灾协会）,钢骨钢筋混凝土结构 （SRC结构）,现有钢骨钢筋混凝土结构建筑物的抗震诊断标准 （1997年日本建筑防灾协会）,第2级诊断,从柱、墙的混凝土截面积及配筋量进行诊断,钢 骨结 构 （S结构）,为抗震改建促进法而制定的现有钢骨结

5、构建筑物的抗震诊断及抗震改建方针 （1996年日本建筑防灾协会）,第3级诊断,从架构的极限强度及破坏模式进行诊断,仅作第3级诊断,室内运动场,室内运动场等的抗震性能诊断标准 （2006年文部科学省大臣官房文教设施企划部）,抗震诊断标准,2.1抗震诊断的概要,10,标准性调査、诊断项目,2.1抗震诊断的概要,11, 抗震改建促进法 若满足以下的条件则判定为“安全”。 1级诊断Is 0.8 2级诊断Is 0.6 3级诊断Is 0.6,结构抗震指标及有关最大水平强度的指标,在结构强度方面主要的部分对于地震的安全性,(1),对于地震的震动及冲击，发生倒塌或者崩塌的危险性较高,Is不足0.3的情况或q不

6、足0.5的情况,(2),对于地震的震动及冲击，存在发生倒塌或者崩塌的危险性,除(1)及(2)以外的情况,(3),对于地震的震动及冲击，发生倒塌或者崩塌的危险性较低,Is超过0.6且q超过1.0以上的情况,抗震性的判定, 文部科学省,结构抗震指标及有关最大水平强度的指标,判定,(1),需要重建,Is 0.3 或者 q 0.5,(2),需要进行抗震加固,0.3 Is 0.7 或者 0.5 1.0,(3),抗震方面没有问题,Is 0.7 且 q 1.0,Is：结构抗震指标 表示建筑物的抗震性能的指标，值越大抗震性越高 q：有关最大水平强度的指标 表示作为框架的水平强度的值,2.1抗震诊断的概要,12

7、,在普通建筑物的情况下，若满足以下的条件则判定为“安全”。 1级诊断Is 0.8 2级诊断Is 0.6 3级诊断Is 0.6,0.00,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40,1.60,1.80,2.00,2.20,2.40,0.00,0.20,0.40,0.60,0.80,1.00,1.20,1.40, 受灾建筑物 的Is值分布,（现有建筑物的Is分布）,Is指标值（2级诊断）,相对频率,0.6Is的建筑物没有出现中损以上的受损。,十胜近海地震(烈度)宮城县近海地震(烈度),0.0,0.0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,EW方向Is,0

8、.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,NS方向Is,Is0.7的建筑物，即使在阪神大地震(烈度)中也没有出现中损以上的受损。,阪神大地震(烈度),Is=0.6,2.2RC结构建筑物的抗震诊断标准, 诊断标准的概要,P.178, Is指标与地震受损的关系,13,推荐2级诊断的理由（3）,梁极度脆弱的建筑物,翼墙,变动轴向力较大的建筑物,具有无墙架构的建筑物, 诊断次数的选定, 需要3级诊断等的架构,2.2RC结构建筑物的抗震诊断标准,14, 诊断标准的概要,2.2.1普通,T指标的设定,START,SD指标的设定,构件强度(C)的计算,构件变形能(F)的计算,分组计算 强度贡献系

9、数（） E0指标 Is指标 CT值,支撑能力极限(Fu)的计算,Is指标，CTuSD指标的确定,END,对于建筑物的各层的梁间及桁行方向，将分别通过下式计算结构抗震指标(Is) 。 IS E0SDT 在这里，IS：结构抗震指标 （Seismic Index of Structure） E0：最大性能基本指标 SD：形状指标 T：历年指标 Is的计算将基于第1级，第2级或者第3级诊断法的其中之一。 以下将对第2级诊断法进行记述。,诊断的顺序,2.2RC结构建筑物的抗震诊断标准,15,2.2.2结构抗震判定指标Iso,（1）不论层的位置，均以下式求出结构抗震判定指标Iso。 IsoEsZGU 第1

10、级诊断用Es0.8 第2级诊断用Es0.6 第3级诊断用Es0.6 Z：为地区系数，是根据该地区的地震活动度，及设想的地震动的强度得出的修正系数 G：为地基系数，是根据表层地基增幅特性、地形效果、地基与建筑物的相互作用等得出的修正系数 U：为用途指标，是根据建筑物的用途等得出的修正系数 （2）若要在第2级、第3级诊断中被判定为“安全”，其条件是要满足下式。 CTUSD0.3ZGU CTU：构造物的最大极限中的累计强度指标 SD：形状指标, 诊断标准的概要,2.2RC结构建筑物的抗震诊断标准,P.178,16,(5)架构及墙的模型化1,a 架构的模型化,在抗震诊断软件上，由于是根据墙开口的大小等

11、自动进行架构的模型化，所以需要在了解各软件特点的基础上制作输入数据作成，注意在系统中进行合适的模型化。 特别是在3级诊断的情况下，由于存在无法计算的墙形状，所以要以对诊断结果进行修正为前提，对整体架构的性能进行适当的评估，并且要建立较容易对计算结果进行修正的形态的模型进行输入。,b 柱与墙的区分,根据以下4式进行抗剪强度计算，根据得到最大值的式子对墙、翼墙附柱、柱进行区分。,c 桁架面外的杂墙,在抗震诊断中，连接上下层地板的墙，即使是在楼板上的墙也认为有效，原则上在诊断计算中加以考虑。,Qsu1 ：翼墙式 Qsu2 ：承重墙式 Qsu3 ：柱式 Qsu4 ：墙式 墙：Qsu2orQsu4为最大

12、的情况下 翼墙：Qsu1为最大的情况下 柱：Qsu4为最大的情况下, 注意事项,2.2RC结构建筑物的抗震诊断标准,ho,H,Lw,17,(8)追加研究事项1,a 无墙柱,对于下图所示在大地震时作用在下层无墙柱上的轴向力 （Nu2），可以作为下述，的小值进行估算。 拉伸侧柱的拉伸屈服时的轴向力（Nu2） Nu2（NL1NL2）Ag1y NL1，NL2：左右方柱的长期轴向力 Ag1：拉伸侧柱的整个主筋截面积 y：柱主筋的屈服强度 上层墙发生剪切破坏或弯曲屈服时的轴向力（Nu2） Nu2PihiLNL2 PiQu Qu：墙的极限强度 Pi：将墙达到极限强度时的外力作三角形分布时作用在各层的外力 h

13、i：从柱头到外力（Pi）的距离 L：柱跨度 对下层无墙柱的判定，原则上按以下规定。 柱环箍间隔超100mm的情况 弯曲柱：轴向力比（NubDFc）0.4：不需要加固 剪切柱 ：轴向力比（NubDFc）0.25：原则上不需要加固 柱环箍间隔不超100mm的情况 弯曲柱：轴向力比（NubDFc）0.5：不需要加固 剪切柱 ：轴向力比（NubDFc）0.3：原则上不需要加固,hi,Pi,Qu,NL1,L,NL2 （长期轴向力）,轴向力比的研究柱, 注意事项,2.2RC结构建筑物的抗震诊断标准,18,最大水平强度（u）的计算,2.3S结构建筑物的抗震诊断标准,通过节点排序法、层力矩法、虚功法等的塑性解

14、析求得最大强度。 带剪刀撑钢架的最大强度，为剪刀撑与钢架的强度之和，但压缩剪刀撑的强度使用屈曲后的稳定强度。（图-1） 若伴随有局部屈曲或横屈曲等的话，通过弹性解析进行最大水平强度的计算。（图-2） 图-1图-2,最大水平强度（Qu）的计算,Q,最大强度（）,钢架,剪刀撑稳定强度,Q,局部屈曲架构,钢架,最大强度（）,19,构件强度的计算,1）受到强轴弯曲的H形截面柱、角形钢管柱 N：轴向力 Ny：屈服强度,柱的全塑性抗弯强度：Mpc,2.3S结构建筑物的抗震诊断标准,1）抗拉强度： NyAF 2）抗压强度：屈曲后的稳定强度Nc如下式所示。 但是，若是FA级别以外的构件，则Nc为上述的70。

15、A：全截面积 E：杨氏率 ：长细比 ：一般长细比 ：屈曲长度系数。两端固定的情况为0.55， 有轻微撑板的情况为0.75。,剪刀撑的强度,20,韧性指标（F）的计算,韧性指标（F）的计算,2.3S结构建筑物的抗震诊断标准,21,3. 抗震加固 3.1抗震加固计划,22,加固方法,各加固施工法的采用建筑物数调査建筑物数（）,1996年1999年所采用的加固施工法,3.1 抗震加固计划,加固施工法的动向,P.370,23,3.1 抗震加固计划,加固设计的顺序,24,增设墙 增强浇筑墙 开口封堵 翼墙 钢骨支撑 钢板墙 外设支撑 核心的增设 巨型架构的增设 承重墙的增设 框架的增设 方格型砌块抗震墙 预制板抗震墙 非粘合支撑,现 有建物抗震性能的改善,强度加固,后筑墙的增设,钢骨框架组加固,外设钢骨加固,架构的增设 （外部增设加固）,其他 强度加固,增设墙,开口封堵,钢骨支撑,钢板墙,外设支撑,承重墙,方格型砌块,非粘合支撑,3.1 抗震加固计划,抗震加固施工