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奧運場館改造:“硬抗”與“軟抗”相結(jié)合
2008年奧運會北京32個比賽場館中,現(xiàn)有場館改擴建13個。此外,還要改造59個訓練場館,同時配套建設殘奧會專用設施。北京被歷代帝王視為風水寶地,實際上這塊土地處于8度抗震設防的高烈度地震區(qū)。但由于歷史原因,現(xiàn)有場館大多數(shù)無抗震設防設施,防火標準很低。為了確保這些場館正常使用和抗震、防火安全,在對場館進行改造以滿足奧運會功能要求的同時,還需要對結(jié)構(gòu)進行抗震加固和防火改造。
與三大場館的抗震技術(shù)不同,在現(xiàn)有體育場館加固改造中,在“強化”建筑自身的同時,還引入了“軟抗”技術(shù)。一方面“強化”結(jié)構(gòu),采用粘鋼、碳纖維片和擴大截面法,對鋼筋混凝土構(gòu)件進行加固,采用粘鋼板和角鋼對梁、柱節(jié)點加固,對工人體育館三層看臺斜梁采用高強鋼絞線-聚合物砂漿面層加固。另一方面“軟化”結(jié)構(gòu),大量采用消能減震技術(shù)。結(jié)構(gòu)消能減震和阻尼減震體系是把結(jié)構(gòu)的某些非承重構(gòu)件設計成消能部件,或在結(jié)構(gòu)物的某些部位(如節(jié)點和連接處)裝設阻尼器,發(fā)生地震時,阻尼器大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量,從而保護主體結(jié)構(gòu)在強震中不被破壞,不產(chǎn)生過大變形。與傳統(tǒng)抗震相比,結(jié)構(gòu)消能減震可使地震反應減小40%~60%.因此,結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù)是一種非常安全可靠的抗震技術(shù)。
由于使用需要,工人體育館屋面要增加20噸懸吊荷載,在原有輪輻式懸索屋面結(jié)構(gòu)與新增懸吊承載體系之間設置粘滯阻尼器,在首都體育館和奧體中心主體育場看臺部分設置軟鋼阻尼器,達到大震下抗倒塌要求。
總體而言,奧運三大標志性建筑基本上都是采用了傳統(tǒng)的抗震技術(shù),在結(jié)構(gòu)選型、材料應用等方面有一些創(chuàng)新,尤其是“鳥巢”所使用的特種鋼材和“水立方”的空間結(jié)構(gòu)形式,將對未來大型場館建設起到很大的推動作用。
相比之下,奧運場館改造過程中采用的抗震加固的技術(shù)實用性和可操作性極強,會對民用建筑抗震安全起到立竿見影的促進作用。據(jù)有關(guān)專家介紹,北京目前有30%的建筑物沒有設防或沒有達到新的抗震設防標準,國內(nèi)其他城市更是如此。作為首都圈防震減災示范區(qū)的地標建筑,北京火車站、北京飯店、北京展覽館等建筑內(nèi)的人流密集,但這些建筑均未經(jīng)抗震設防或達不到北京地區(qū)8度抗震設防要求,一旦發(fā)生地震將產(chǎn)生嚴重后果。此外,一些學校、醫(yī)院等對災后緊急救援起關(guān)鍵作用的建筑,也存在同樣的問題。因此,抗震減災技術(shù)的市場前景非常廣闊。這些大型公共建筑的抗震加固改造技術(shù)的開發(fā)及應用,對提高建筑物功能和地震安全性、保障人民生命財產(chǎn)、維護社會穩(wěn)定和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
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