[發明專利]基于文物安全的館舍結構抗震性能提升方法

有效

• 申請號: 201410043273.4
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103793568A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 葛家琪;馬伯濤;張玲;張國軍;付仰強;王樹;管志忠;王明珠;張曼生
• 申請（專利權）人: 中國航空規劃建設發展有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 李聚

技術領域

本發明涉及結構工程技術領域與文物保護技術領域，具體涉及一種基于文物安全的館舍結構抗震性能提升方法。?

背景技術

博物館、紀念館、文物保護與文物管理單位作為展現城市文明和歷史發展全過程的窗口，收藏著歷史各時代的代表性實物、藝術品、文獻、手稿、圖書資料等館藏文物，該類型建筑結構承擔著館藏文物的修復儲存和日常防護管理的責任，對于文明傳承和文化傳播有著重要意義，是城市文化建設不可或缺的一部分。歷史文物及重要展品的集中存放與管理也增加了在突發災害（如地震）下館藏文物大規模損毀的可能，如2008年5.12汶川特大地震，四川、甘肅、陜西及重慶災區共計481件珍貴文物、3710件一般文物受損，受損嚴重的館藏文物或完全破碎，或殘破斷裂，受損輕者亦出現裂縫及局部殘壞，造成了極大的物質文化遺產損失。究其原因，首先文物館所房屋建筑的破壞勢必造成館藏文物的嚴重損壞，其次，建筑結構設計時缺乏對文物的存放安全需求的量化考量也是造成損毀的重要原因，因此，結合文物防震安全需求提高文物館舍結構的抗震性能對于歷史文物的保護與傳承具有重要意義。?

目前，國內外相關規范標準及研究成果中雖涉及文物館舍結構與館藏文物地震防護設計考慮，但現有館藏文物防震研究成果大多是以文物館舍結構自身安全為前提的，而文物館舍結構的設計按照“小震不壞、中震可修、大震不倒”的三水準進行抗震設計，并未充分考慮地震動傳播全過程中館舍主體結構、樓層、展柜及其與文物結構的動力耦合等因素對文物安全的影響，現有結構抗震設計方法難以滿足文物防震安全的需求。同時，現有標準規范和相關研究成果并未就館藏文物抗震安全性控制給出量化指標，尚不能保證館藏文物在地震作用下的安全，存在很大的安全隱患。?

發明內容

本發明目的在于提出一種基于文物安全的館舍結構抗震性能提升方法，解決現有結構抗震設計未充分考慮地震動傳播全過程中館舍主體結構、樓層、展柜及其與文物結構的動力耦合等因素對文物安全的影響、難以滿足文物防震安全的需求的問題；同時，解決現有技術并未就館藏文物抗震安全性控制給出量化指標、不能保證館藏文物在地震作用下的安全、造成館藏文物存在極大安全隱患的問題。?

為解決上述技術問題，本發明的主要技術方案是：?

一種基于文物安全的館舍結構抗震性能提升方法，其特征在于：主要包括如下步驟：

步驟一、確定地震動輸入參數：根據館舍場地的實際情況及地震動設計基本參數的要求，確定地震動實際輸入參數；

步驟二、建立主體結構的有限元模型；

步驟三、分析模型得到抗震性能化指標的量值：對主體結構的有限元模型進行常規設計及動力時程分析，得到抗震性能化指標的量值，所述抗震性能化指標包括地基基礎性能指標、主體結構抗震性能指標、展廳或庫房的樓層性能指標、展柜或底座的指標及文物安全指標；

步驟四、將步驟三中得到的抗震性能化指標的量值與預先確定的相應的限值進行比較；

步驟五、依據比較結果調整主體結構的設計使抗震性能化指標滿足限值要求：若量值大于限值，則采取常規的隔震、消能減震或增加約束阻尼等調整措施，或直接調整主體結構的設計方案，重復步驟二到步驟四，直至量值不大于其限值，即地基、主體結構及樓層結構的性能都滿足抗震強度及變形要求；

步驟六、通過動力實驗獲得展廳或庫房的樓層加速度指標的限值：根據館藏文物存放方式的不同，通過地震振動臺模擬試驗及數值分析，考慮文物安全等級、材料強度折減等，同時考慮文物-結構的動力耦合效應，得到展柜、收藏柜及文物安全指標的限值；

步驟七、比較展廳或庫房的樓層加速度指標的實際量值與限值的大小：將步驟三中展柜或底座的指標及文物安全指標量值中的加速度指標的量值與步驟六得到的限值進行比較；

步驟八、依據加速度響應的采取調整措施使展柜、收藏柜及文物滿足抗震要求：需根據具體情況采取隔震、消能減震或增加約束阻尼等措施，或調整主體結構設計方案，重復步驟六至步驟七，直至展廳或庫房的樓層加速度指標滿足要求；

步驟九、結構非結構構件的抗震施工：將結構非結構構件與主體結構進行可靠連接，滿足在超越概率3%地震作用下，非結構構件采用金屬防墜網，金屬防墜網與主體結構構件可靠連接；

步驟十、展廳的抗震布置：根據館藏文物自身動力特性及樓層動力特性，針對不同的館藏文物確定不同的存放或陳列區域，考慮到自下而上樓層加速度存在放大趨勢，對于雕塑等高寬比較大的藏品應置于較低樓層的展廳；文獻、手稿及圖書資料置放于較高樓層；