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所屬欄目:建筑設計論文 發布日期: 熱度:
摘要:隨著社會的發展與進步,我們越來越重視隔震技術的應用,隔震技術對于現實生活中具有重要的意義。本文主要介紹八度抗震區隔震技術的應用的有關內容。
關鍵詞:八度,抗震區,隔震,技術,設計
引言
地震是由于地面的運動,使地面上原來處于靜止的建筑物受到動力作用而產生強迫振動,因而在結構中產生內力、變形和位移。經過簡化后的模型動力學分析和建筑抗震經驗設計,即對一次次的震害分析進行修正、補充,得到一些建筑物在地震作用下的反應機理及破壞形式,提出了一些建筑物抗震的計算方法及設計的基本原則。這些在實際應用中得到了很不錯的效果。但是,針對某些重要的建筑物安全性較高的要求和對一些建筑物的修復加固改造的問題,在建筑設計和施工中逐漸地采用隔震的減震技術。隔震即是隔離地震,在建筑物和構筑物的基底或某個位置設置控制機構來隔離或耗散地,以避免或減少地震能量向上部結構的傳輸,使結構振動反應減輕,實現地震時建筑物只發生較輕微的運動和變形,從而保障建筑物的安全。隨著科技發展,這種技術越來越來受到人們的重視。本文主要針對8度抗震區的隔震技術應用進行探討。
1 隔震技術的優點
隔震主要分為:積極隔震(對動力設備采取隔振措施)、消極隔震(對建筑結構采取隔震措施)。無論積極隔震還是消極隔震,采取隔震措施就是在基底和結構之間設置減振器或減振材料。在隔震設計時,要經過計算,進行多方案比較選擇最佳方案。不經過計算而直接采取隔震措施,有時會導致隔震效率不高或者不經濟。當處理不好時,還可能產生共振,不僅無益還會加大震害。與以往的建筑結構抗震設計,采用隔震技術的建筑物具有以下優點:
(1)提高地震時結構的安全性;
(2)設計自由度增大;
(3)防止內部物品的振動移動和翻到;
(4)防止非結構構件的破壞;
(5)抑制振動的不適感;
(6)可以保證機械器具的使用功能;
2.房屋建筑中隔震結構設計
2.1 隔震層的位置
隔震層一般設置在建筑物最底層的基礎隔震和設置在建筑物中間層的中間層隔震。在實際工程中,主要根據建筑物的用途、性能、造價等因素來進行綜合判斷確定合適的隔震層位置。如將隔震構件用于較大范圍若干棟中低層住宅的底下部分,其空間可作為設備用房,停車場和共用管道溝,這樣可有效利用城市空間。
2.2 隔震層水平剛度的結構方案
為了提高隔震效果,隔震層的水平剛度應十分低,使建筑物的自振周期增大。在實際中可以采用大間距、大直徑多層橡膠的結構方案,使得每個隔震器的受荷面積增大,而總數減少。
2.3 多層橡膠層不產生拉力的結構方案
多層橡膠受拉剪的試驗資料比受壓剪的少,應保證其受力可靠。因此,多層橡膠與上部分結構不采用螺栓連接而采用鉸接連接,使多層橡膠層不產生拉力。
2.4 隔震構件的置換
隔震建筑中,變形和能量吸收都集中在隔震層,因此隔震層構件有可以置換的隔震結構的優點。特別是與隔震器獨立的阻尼器的置換一般較為方便。由于隔震器承受建筑物的重量,不如阻尼器置換容易。一般采用在建筑物或局部設置千斤頂來置換隔震器或對其加固。
3、疊層橡膠支座隔震技術的應用
疊層橡膠支座(原名夾層橡膠隔震墊)由多層橡膠和多層鋼板或其他材料交替疊置結合而成。是一種豎向承載力極大、水平剛度較小、水平位移容許值較大的裝置。它既能化解水平地震作用,又能承受豎向地震作用。這種“疊層橡膠支座”在91年獲美國發明專利,它的構造是一層橡膠一層鋼板的多層反復重疊,并在其中心部鉆孔安放鉛芯棒所組合成裝置的圓柱形支座。疊層橡膠支座形式見圖1.2。

3.1疊層橡膠支座隔震技術標準
3.1.1疊層橡膠支座隔震技術的國際標準發展情況
作為對導致一萬七千人死亡的1999年土耳其地震的回應,國際標準化組織ISO廠rC45開發了《彈性體隔震支座》國際標準項目。該項國際標準分三個部分,編號為22762.1,-2,和.3,其名稱為:
ISO/FDIS 22762.1彈性體隔震支座一第l部分一試驗方法
ISO/FDIS 22762.2彈性體隔震支座一第2部分一建筑物用一規范
ISO/FDIS 22762.3彈性體隔震支座一第3部分一橋梁用一規范
3.1.2我國疊層橡膠支座隔震技術標準發展情況
目前我國夾層橡膠墊隔震技術相關標準主要包括:
a、國家規范、標準、規程:
《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010):
《疊層橡膠支座隔震技術規程》(CECSl26:2001);
《建筑隔震橡膠支座》(JGl 18.2000)。
b、疊層橡膠隔震支座性能檢驗:
檢驗分出廠檢驗和型式檢驗。型式檢驗包括:
豎向力學性能(豎向剛度、豎向極限壓應力、豎向極限拉應力);
水平力學性能(水平剛度、等效粘滯阻尼比);耐久性(老化性能,徐變性能,疲勞性能);耐火性能和各種相關性能.
c、粘彈性阻尼器性能檢驗:
主要檢驗粘彈性阻尼器的耗能性能,疲勞性能及其極限變形能力。
3.2疊層橡膠支座隔震技術的適用范圍及技術特點
疊層橡膠支座隔震技術的適用范圍:
一般來說,疊層橡膠支座隔震技術可以適合各種用途的建筑,并都能獲得較好的隔震效果。
a、疊層橡膠支座隔震技術主要適用于我國6.-一9度地震區,20層以下的各類多層房屋(混凝土框架、磚石房屋、鋼結構、內框架、混合框架等);
b、出于結構的安全性、房屋內部物品的振動翻到、防止構件二次損壞等因素,更適合用疊層橡膠支座隔震技術的建筑物有:住宅(居民住宅、養老院、療養院)、公共建筑(劇院、醫院、旅館)、防災中心建筑(學校、消防局)、核電設施(核電站、倉庫)、尖端產業設施(研究所、超精密加工廠)、紀念性建筑物(紀念建筑、寺廟),同時也適用于橋梁防震、設備隔震、地下鐵道隔震、環境振動隔震等。
3.2.1疊層橡膠支座隔震技術有以下幾大特點:
a、具有足夠的豎向剛度和豎向承載力;
b、隔震效果明顯、穩定。具有足夠小的水平剛度,保證建筑物基本周期延長至2.3秒或3秒以上,同時還具有較大的水平變形能力,剪切變形可達到250%而不破壞:
c、具有恰當的阻尼比,能有效地吸收地震能量,減少上部結構的地震反應;
d、具有穩定的彈性復位功能,能在多次地震中自動瞬時復位;
e、構造簡單,安裝檢測修復方便;
f、具有足夠的耐久性,產品正常使用壽命為60.70年;
g、充分的工程應用經驗并成功地經受了真實地震的考驗;
h、具有耐反復荷載、耐疲勞、耐老化等特性。同時,疊層橡膠支座隔震建筑還具有以下優點:首先其設防目標一般可以提高一個設防等級,傳統建筑的設防目標是“小震(小于設防烈度)不壞,中震(等于設防烈度)可修,大震(高于設防烈度)不倒’’,而設計合理的基礎隔震建筑通常能做到“小震不壞,中震不壞或輕度破壞,大震不喪失功能”。其次還可適當降低上部結構的設防水準(一般可降低一度到一度半),這樣就有可能使建筑布置更加靈活,并可減少一些結構的構造措施或減小一些結構件的尺寸或配筋(如墻體厚度),從而使上部結構能節約部分土建造價。
4、隔震技術今后的發展趨勢
a、傳統的依賴結構延性的抗震措施是以一定的損傷為代價減小地震反應,應用減震效能技術則可以減小結構本身的損傷,對各類結構基本上能使用,其減震效果對地面運動特性依賴性較小,耗資也不是很大,因此是可以廣泛使用的方法。值得注意的是增大阻尼在減小結構相對位移反應和變形的過程中有時會使結構的絕對速度和加速度增大,從而對內部設備和人員帶來某些不利影響。
b、基礎隔震技術對在短周期內地面運動影響下的中短周期結構而言,其減震效果比消能技術更好,但對地面運動輸入特性比較敏感,不能完全消除共振的危險性。半主動控制和混合控制方法可以滿足不同的設防要求,對地面運動和結構本身不確定性的地適應能力更強,可以提高結構在地震作用下的安全性,引入智能元件以后,效果會更好,因此是值得重視的新領域。此外尚應在不同學科和專業之間開展合作和交叉研究,開發使用的裝置、機構和配套技術,盡快形成新的產業,以支持新技術的推廣應用。結構振動控制的研究和應用需要講傳統的建造技術與高新技術相結合,使結構的安全保障系統成為智能結構的重要組成部分,為人類營造一個更加安全舒適的工作和生活環境。
結束語
針對8度抗震區中的隔震技術和傳統抗震方法相比,其具有巨大的優越性,在突發性的、超過設防烈度的地震中不破壞、不倒塌,既保護建筑結構本身,又保護建筑物內部的儀器設備及人員的安全,經濟適用,將成為未來建筑抗震的主體。
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文章標題:八度抗震區隔震技術的應用
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