基于文物安全的馆舍结构抗震性能提升方法

摘要

为了避免地震作用下馆藏文物的损失及破坏，本发明提出了一种基于文物安全的馆舍结构抗震性能提升方法，涉及结构工程技术领域与文物保护领域。主要步骤包括确定地震动输入参数、建立主体结构有限元模型、对有限元模型进行常规设计及动力时程分析、依据抗震性能化指标的量值与抗震性能化指标限值的关系进行调整使满足要求以及相关抗震施工工序如结构非结构构件的抗震施工、展厅的抗震布置和馆藏文物保存微环境施工等。本发明从地震传播的全过程对馆藏文物的地震作用进行了有效控制，大大减小了地震对馆藏文物造成大规模损坏的风险，有效降低了博物馆建筑的全寿命费用。

主权项

一种基于文物安全的馆舍结构抗震性能提升方法，其特征在于：主要包括如下步骤：步骤一、确定地震动输入参数：根据馆舍场地的实际情况及地震动设计基本参数的要求，确定地震动实际输入参数；步骤二、建立主体结构的有限元模型；步骤三、分析模型得到抗震性能化指标的量值：对主体结构的有限元模型进行常规设计及动力时程分析，得到抗震性能化指标的量值，所述抗震性能化指标包括地基基础性能指标、主体结构抗震性能指标、展厅或库房的楼层性能指标、展柜或底座的指标及文物安全指标；步骤四、将步骤三中得到的抗震性能化指标的量值与预先确定的相应的限值进行比较；步骤五、依据比较结果调整主体结构的设计使抗震性能化指标满足限值要求：若量值大于限值，则采取常规的隔震、消能减震或增加约束阻尼等调整措施，或直接调整主体结构的设计方案，重复步骤二到步骤四，直至量值不大于其限值，即地基、主体结构及楼层结构的性能都满足抗震强度及变形要求；步骤六、通过动力实验获得展厅或库房的楼层加速度指标的限值：根据馆藏文物存放方式的不同，通过地震振动台模拟试验及数值分析，考虑文物安全等级、材料强度折减等，同时考虑文物‑结构的动力耦合效应，得到展柜、收藏柜及文物安全指标的限值；步骤七、比较展厅或库房的楼层加速度指标的实际量值与限值的大小：将步骤三中展柜或底座的指标及文物安全指标量值中的加速度指标的量值与步骤六得到的限值进行比较；步骤八、依据加速度响应的采取调整措施使展柜、收藏柜及文物满足抗震要求：需根据具体情况采取隔震、消能减震或增加约束阻尼等措施，或调整主体结构设计方案，重复步骤六至步骤七，直至展厅或库房的楼层加速度指标满足要求；步骤九、结构非结构构件的抗震施工：将结构非结构构件与主体结构进行可靠连接，满足在超越概率3%地震作用下，非结构构件采用金属防坠网，金属防坠网与主体结构构件可靠连接；步骤十、展厅的抗震布置：根据馆藏文物自身动力特性及楼层动力特性，针对不同的馆藏文物确定不同的存放或陈列区域，考虑到自下而上楼层加速度存在放大趋势，对于雕塑等高宽比较大的藏品应置于较低楼层的展厅；文献、手稿及图书资料置放于较高楼层；步骤十一、馆藏文物保存微环境的施工：在不影响文物保存质量的情况下对文物采取一定的防倾覆、滑移、摇动及抛出的措施，该措施不同于临时固定措施，应能保证在遭遇超越概率3%的地震作用时不发生松动、脱落或失效。