隔震技术的基本原理范例6篇

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隔震技术的基本原理

隔震技术的基本原理范文1

论文摘要:笔者经过实践并进行理论总结后,在本文中就房屋基础隔震技术的原理和施工技术要点做了详细和系统的介绍,并且通过比较将房屋基础隔震技术抗震性能好和节约成本等优越性展现出来。最后笔者还就目前该技术的应用情况做出了总结。

2008年的5·12汶川地震在给我们带来伤痛的同时也引起了各界对房屋建设的关注,对于每一名房屋设计和建设者来说如何提高房屋的抗震能力成了必须思考和探索的问题。广木线穿心店站的货运楼在其周围房屋基本倒塌的情况下仍然可以保持房屋上部结构的基本完整性这一特殊的现象为我们有效提高房屋抗震性能提供了一种可能。经过调查发现该楼房在修建过程中应用房屋基础隔震技术,这就提示我们房屋基础隔震技术能有效提供房屋抗震性能,而这一点在国家现行的GB 50011.2001建筑抗震设计规范中得到证明。下面就介绍一下房屋基础隔震技术的基本原理和优越性,并且探讨一下其应用的方法。

1 房屋基础隔震技术的基本原理

房屋基础隔震技术的基本原理就是在房屋的上部结构同地基之间实现柔性连接——一般是在上下结构的中间增加水平刚度低且具有适当的隔震和增加结构系统的柔性,使上部结构得以同可能造成破坏的地面运动分离,以达到降低房屋上部结构的地震能量加速,且提高房屋对于地震的抵抗能力的目的。可以说基础隔震技术通过“以柔克刚”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。当地震破坏程度较小时,“隔震装置的初始刚度足以使房屋屹立不动”[1],在遇到破坏性大的地震时这种设计就可以保持房屋的基本结构让房屋不至完全倒塌,就像5·12地震中的广木线穿心店站的货运楼。

房屋结构应用基础隔震措施后,其周期是没有应用基础隔震结构的2~3倍,依据反应谱理论可知较长的隔震建筑的周期可以使地震对房屋的影响大幅度减小。但就传统对原理的解释来看,这种隔震设计一般多用于层数较少的楼房,而目前我国在高层建筑中也开始了基础隔震技术的使用。虽然,这用传统的理论很难解释其合理性,但是从实际运用中来看,我们仍旧可以发现其合理因素所在,即就隔震能力本身而言基础隔震技术降低房屋上部结构的地震能量加速。

2 房屋基础隔震设计的优越性

无论是从理论上还是实践中基础抗震设计较传统抗震设计在抗震能力和节约成本方面都有很大的优势。

2.1 抗震能力更好 明显有效地提高了地震对房屋结构的影响。基础隔震技术使得房屋结构的加速度降低60%左右,也就是相当于没有运用基础抗震技术结构的1/10~1/4。如此一来房屋上部结构的地震反应也刚体平动十分类似,从而能让房屋的整体结构得到有效的保护,同时也因结构的震动得以保持在较为轻微的水品内而让房屋的内部设施。同时在地震时,应用了基础抗震设计的房屋能够保持上部结构的弹性工作状态的正常运作,这可以给某些重要的建筑物以可靠的保护。

2.2 节约成本 从目前国内的房屋建设实例来看,采用了基础隔震设计的房屋在初始造价上往往较非基础隔震设计的房屋高,但是我们在计算隔震设计的经济性时不能只考虑初始的工程费用,而应该从其抗震性能、抗震安全性、震后维护等方面来进行评估。首先,房屋基础隔震可以有效的保护房屋内部的浮放设备,防止内部物品的破损,减少了受灾群众的经济损失和次生灾害的发生。其次,抗震措施简单明了,隔震设计仅考虑隔震装置,“这样就可以把设计、试验、制造的注意力集中到这些构件上”[2],因此建筑结构的设计与施工得以简化。最后,地震后无需对隔震建筑进行过多的维修。

3 房屋基础隔震设计的应用方法

3.1 隔震装置的选择 现阶段常用的隔震装置有:加铅芯的多层橡胶支座、橡胶隔震支座、摩擦滑动层隔震装置、阻尼器。这些隔震装置都各有其优缺点,具体什么选择还得按照房屋的总体设计需要来,但总的来讲要想隔震装置在地震中发挥作用,保证房屋整体的抗震性能和安全性,就必须就有适当的阻尼及消能能力基础隔震装置必须具有一定的阻尼、消能能力和竖向承载能力。下面我们就以叠层橡胶隔震支座为例。叠层橡胶隔震支座一般用天然橡胶或者人工合成橡胶制作,呈圆柱形,直径在300mm以上1000mm以下,单个可以承重500KN到700KN。其有点是有很好的自复能力。其缺点是“由于上部结构的粱是由叠层橡胶支座为其竖向支座的,为了减小梁的跨度,就需要放置比较多的叠层橡胶支座,那么就提高了整个隔震体系的成本。”[3]   3.2 确定水平向减震系数 水平向减震系数取值必须大于等于0.25,而且隔震作用发挥后,地震作用的总水平应该是隔震结构相对的减震系数的百分之七十。为了更加合理化水平向减震系数,我们要根据具体情况配合相应的防烈度,具体来说可看下表:

水平向减震系数 防裂度

0.25 6-7

0.38 6-8

0.5 6-8

0.75 7-9

3.3 基础设计要点 当我们进行抗震设计的基础设计时可以不考虑隔震产生的减震效果,只需按原设防烈度着手设计即可。

3.4 隔震层设计要点 隔震层能在地震中起到应有作用是设计的根本,因而就必须确保整体隔震结构得以协调工作,这样一来我们在将具有合适刚度的梁板体系安排在隔震结构的项部的同时要做到让该层隔震装置的两种负荷——永久、可变负荷的“竖向平均压应力限值不超过相关规范规定,且在罕遇地震下不出现拉应力。”[4]还有一点需要我们注意,就是虽然在前面已经列出了防烈度的相应系数,但是考虑到在遇到竖向地震是隔震层的相对无力,在上部结构设计是我们有必要把水平向换算烈度提高。基础隔震设计不是单靠哪一个部分就能够完成的,要想使得隔震设计的性能得到良好的发挥,就必须保证设计的每个部分都不能脱节,要重视连接点的重要性,从全局出发着手设计。

3.5 隔震层设计注意事项 隔震层的抗震性能还收其以下结构的影响,因此我们要注意一下的设计要点:①对于支柱、支墩等地相连且有相当大的承重任务的结构,在设计时要以高标注也就是罕见破坏性地震作为隔震底部相关力如竖向力和水平力的计算依据。②要具体问题具体分析,不同的地区对于隔震建筑地基有这不同的要求和标准,所以我们在作出精确计算和设计时不能忽略相应地区抗震防烈度。

4 房屋基础隔震设计在我国的应用情况和前景展望

基础隔震的概念早在1881年就已提出,但其真正开始在工程上运用是到上世纪20年代才开始。而我国却是到了60年代才开始有学者关注这一技术,所以该技术的应用在我国起步较晚,不过经过不断的推广,目前国内已经有包括北京、天津、汕头、西安、南京、深圳等在内的地方进行了基础隔震技术工程的试点建设和推广。但是我们发现在西部,这一技术的应用并不充分,而我国西部一些人口密集的城市地处地震带,汶川、玉树的地震给我们提了个醒,我们应该重视推广该技术的应用辐射地区,特别是西部地区。

参考文献:

[1]张文福.房屋基础隔震的概念与设计方法.石油规划设计.1998年第3期

[2]岑巍.浅述房屋基础隔震技术的应用.山西建筑.2010年第20期

隔震技术的基本原理范文2

关键词:抗震设计;基本原则;隔震技术

Abstract: At present, a new type of seismic isolation technology -- a killing with kindness, people pay more and more attention. Based on the analysis of the basic principle of seismic structure design, mainly introduced the principle, advantages and application of seismic isolation technology architecture design method in seismic zone.

Key words: seismic design; basic principle; isolation technology

中图分类号:TU74

1、建筑抗震结构设计的基本原则

1.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。②对可能造成结构的相对薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

1.2 尽可能设置多道抗震防线。①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架―剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成,双肢或多肢剪力墙体系组成。②强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。③适当处理结构构件的强弱关系,同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后,其他抗侧力构件仍处于弹性阶段,使“有效屈服”保持较长阶段,保证结构的延性和抗倒塌能力。④在抗震设计中某一部分结构设计超强,可能造成结构的其他部位相对薄弱,因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小,改变抗侧力构件配筋的做法,都需要慎重考虑。

1.3 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。①构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。②要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(部位)的比值有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。③要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

2、建筑隔震结构设计分析

2.1 结构设计参数。建筑隔震橡胶支座结构设计时的主要参数有:

①形状系数,第一形状系数S1主要体现薄钢板对橡胶板的约束效果,第二形状系数S2主要反映橡胶支座在受压时的稳定性。根据国内外研究成果和工程经验,一般取S1≥15,S2=3~6。

②外形尺寸。已有研究结果表明:橡胶支座发生的水平变形在高达支座平面尺寸的60%时也是安全的,因此推荐的支座直径为D=DT/O.6(DT为最大水平位移)。实际应用中,一般取D=DT/O.55。橡胶支座的高度日可以根据形状系数和其他有关参数设定,对于Φ400、Φ500、Φ600的支座,一般H分别采用150mm、175mm和200mm比较合适。

③夹层钢板厚度。橡胶支座的破坏表现为夹层钢板的断裂,钢板越厚,钢板发生屈服强度和屈服的位移量越大。钢板的厚度t。一般为2~4mm。

④胶层厚度及层数。在一定范围内,橡胶支座夹层钢板与胶层厚度之比越大,则支座的竖向承载力越大。

⑤铅芯直径。铅芯的大小直接影响到支座的阻尼,可以根据设计的阻尼性能选定。

2.2 性能设计参数。橡胶支座的性能设计指标主要是指承载能力、刚度、阻尼特性等。

①竖向承载力。橡胶支座的S1越大,或者钢板抗拉强度越高、钢板与橡胶板的厚度比越大,则竖向承载力越大。

②压剪承载力与水平位移。压剪承载力是指橡胶支座在发生某一规定的水平变形下的竖向承载力。在竖向压应力为10~15MPa情况下,一般要求当支座的极限水平剪切变形达到350%时,橡胶支座也不会出现压剪破坏。

③水平刚度。橡胶支座的水平刚度KH.受橡胶材料性能、支座形状系数及压剪条件等诸多因素的影响。当支座S1≥15,S2≥5,竖向压应力≥15MPa,设计剪切应变≤350%时,可以按剪切情况计算KH。

④竖向刚度。为确保支座在使用中不产生过大的竖向压缩变形,必须保证支座有足够大的竖向刚度Kv,一般由建筑结构设计时提出。影响Kv的主要因素有橡胶的硬度及弹性模量、支座形状系数(S1、S2),以及竖向压应力和水平剪切变形。

⑤阻尼特性(阻尼比)。橡胶支座的阻尼比基本上代表了隔震结构体系的阻尼比。MRB、HD-MRB和LRB的阻尼比分别为3%~5%、10%~15%、20%~30%,因此LRB不需匹配阻尼器便可单独使用。

2.3 橡胶与钢板的黏合技术。隔震橡胶支座是由薄钢板和薄橡胶板交互叠合、模压硫化而成,钢板与橡胶板的黏合强度关系到支座在承载时钢板对胶层的约束效果及在发生地震时的变形能力,因此黏合强度极为重要。目前钢板采用喷砂处理,涂上由含卤聚合物弹性体、黏合增进剂和偶联剂等组成的热硫化胶黏剂。双涂比单涂更佳,黏合强度一般都在15kN・m-1以上。

3、建筑隔震技术设计要点

3.1 “基础隔震”的基本原理

现代建筑“基础隔震”概念的基本原理是在建筑物上部结构与基础之间设置安全可靠的隔震柔性底层,使建筑物与基础隔开。这样,支撑在隔震系统上的整个建筑物在地震时便具有较大的剪切变形能力,使地震的各种破坏力对上部建筑物的直接拉力降至最小,减小上部结构的地震反应(一般可减小至1/5左右),确保建筑物在任何突发强地震中不被破坏和倒塌,是一种立足于“隔”的以柔克剐、以隔减震的积极抗震的方法。可以说,从“抗”到“隔”,是抗震设防策略的一次重大改变和飞跃。

3.2 隔震体系的优点。

①明显有效地减轻结构的地震反应。隔震体系的结构加速度反应只相当于传统结构(基础固定)加速度反应的l/3~1/10。这种减震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的。从而能非常有效地保护结构物或内部设备在强地震冲击下免遭任何毁坏。

②确保安全。在地面剧烈震动时,上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。这既适用于一般民用建筑结构,确保居民在强地震中的绝对安全,也适用于某些重要结构物和重要设备。

③减低房屋造价。采用隔震技术建造的房屋比传统抗震房屋节省房屋土建造价:7度区节省3%-6%,8度区节省8%~14%,9度区节省15%~20%。并且安全度大大提高。

④抗震措施简单明了。抗震涉及的对象从考虑整个结构物的复杂的不明确的抗震措施转变为只考虑隔震装置,简单明了。结构物本身与一般非地震区的做法无疑,设计施工大大简化。

⑤震后修复方便。地震后,只对隔震装置进行必要的检查更换。而无需考虑建筑结构物本身的修复,地震后可很快恢复正常生活或生产,这带来极明显的社会效益和经济效益。

3.3 建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理

在众多基础隔震构件中,建筑隔震橡胶支座是应用比较广泛的。隔震橡胶支座是由柔软的薄橡胶板和坚硬的薄钢板分层交替叠合、模压硫化而成。其中橡胶层与钢板紧密黏结,当橡胶支座承受上部结构的自重和使用荷载时,橡胶层的横向伸展受到钢板的约束,竖向刚度增大,使橡胶支座具有足够的竖向刚度和承载能力,有利于稳定地支承建筑物;当橡胶支座承受水平荷载时,其橡胶层的相对位移大大减小,使橡胶支座可达到很大的位移而不致失稳,并且保持较小的水平刚度。

4、结束语

综上所述,建筑隔震橡胶支座隔震技术不仅可以保证建筑物结构的整体安全,并且能够防止非结构部件的破坏,避免建筑物内部装修、室内设备的损坏及由此引发的次生灾害。加快这一技术的推广应用,特别是在高烈度地震区的应用具有重要意义,市场前景也十分广阔。

参考文献:

隔震技术的基本原理范文3

【关键词】隔震结构;基础隔震;隔震支座;结构设计

随着我国经济的飞速发展,工程建设的规模之大、发展之迅速也前所未有。作为一个幅员辽阔、人口密集的国家,高层建筑、大跨桥梁、超长隧道等一系列大型工程结构的建造如火如荼。我国作为世界地震多发地之一,建筑结构抗震的研究也一直没有停止[1-2]。传统抗震结构的抗震设防目标为“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”,这要求结构应具有相当的承载力和塑性变形能力,从而抵抗地震作用和吸收地震能量。

1.结构隔震原理及应用特点

所谓隔震,是在结构的基础或其它部位设计隔震层来隔离或消耗地震能。由于隔震层水平刚度较小,延长了结构的自振周期,避开了地震动的卓越周期,使结构的加速度反应明显降低,而结构的位移反而增大;同时,由于隔震层具有较大的阻尼,使结构的加速度反应进一步减小,而结构的位移反应也有所减小;并且,结构的位移主要集中在隔震层,上部结构类似整体的水平运动,上部结构的层间位移较小,从而起到保护上部结构及其内部设施的作用。

国内外大量的理论与实验及结构的实际地震记录表明:隔震技术一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右[3],从而消除或有效减轻结构和设施的地震损害,不但提高结构及其内部设施和人员的安全性,也提高了震后建筑物继续使用的能力。隔震结构以其优良的减震效果、安全性、耐久性、经济性、适用性,得到地震工程界的认可。

隔震技术可用于对抗震安全性和使用功能要求较高或特定要求的建筑,如城市生命线工程及重要建筑(核电站、医院、消防、电力、通信、指挥中心、机场航站楼等)和各类一般工业与民用建筑。此外,隔震结构还可用于旧有工程结构的抗震加固。根据隔震结构的特点,《抗震规范》将隔震结构分为隔震层以上结构、隔震层和隔震层以下结构和基础等几部分分别进行抗震设计。

2.常见隔震技术分类

隔震系统一般由隔震支座、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分构成。应用较为广泛的隔震系统主要包括橡胶支座隔震系统、滑移支座隔震系统和摆动隔震系统[4],另外还有比较新的混合控制隔震系统。

2.1 叠层橡胶支座隔震系统

叠层橡胶支座是由薄橡胶板和薄钢板分层交替叠合,经高温高压硫化粘接而成。在竖向荷载的作用下,橡胶层的横向变形受到上下钢板的约束,从而使支座具有较大的竖向承载力和刚度。在水平荷载作用下,薄钢板不影响橡胶板的剪切变形,使支座具有较小的水平刚度,并使橡胶层的相对位移大大减小,从而使橡胶支座在较大水平变形状态下不会发生失稳。叠层橡胶支座根据使用的橡胶材料和是否加铅芯可以分成低阻尼天然及合成橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。

叠层橡胶支座抗老化能力强,具有很好的耐久性,主要适合于隔离一定高度的砌体或钢筋混凝土结构,在一般情况下,这类结构不会出现竖向提离问题,风载问题也不占动载荷的主要地位。由于采用了抗拉拔力的高强度橡胶支座和巧妙的设计方法,隔震技术已能用于高宽比3~5,高度60~120m的超高层建筑上[5]。据统计,国内使用叠层橡胶支座的房屋的建筑面积在(1.50×l06)m2以上[6],日本、美国、新西兰、法国、意大利、智利等国家建造了大量的这类隔震建筑和桥梁。

2.2 滑移支座隔震系统

滑移支座隔震系统也是一种应用广泛的隔震体系,包括摩擦摆系统、Electricite-de-France系统(EDF)、恢复力-摩擦支座隔震系统等[l].基础滑移隔震的基本原理是把建筑物上部结构做成一个整体,在房屋上部结构与基础之间设置滑移隔震装置及限位装置组成的隔震层;当发生一定强度的地震时,上部结构相对于基础作整体水平滑动,通过控制隔震装置的大小隔震层的滑动错动隔离了传向上部结构的地震力,限制基础传给建筑物底部的摩擦力及输入建筑物的能量,并将已输入结构的能量反馈到隔震缝处,使得变形及能量耗散主要在隔震缝处,从而大大减少了上部结构的地震反应。我国较早对该技术进行应用,1997年太原建成一栋九层摩擦滑移隔震房屋,并于1998年成功进行了侧推滑移试验。

2.3 混合控制隔震系统

混合控制隔震系统是将叠层橡胶支座与电、磁流变阻尼器等半主动控制装置(或称智能阻尼器)或主动控制装置混合在一起使用,发挥被动控制和主动控制(半主动控制)的综合优势,既能控制隔震系统上部结构的地震加速度反应和层间变形,又保证隔震层不会发生大位移。该隔震系统的主动作动器需要的能量小,适应性强,控制效果好,被认为是有发展潜力的新一代隔震系统。

3.结构隔震技术的应用和展望

早在1千年前,中国人就开始应用各种隔震技术建造房屋。如柱基“铰接”隔震和墙基设滑移层等。这些采用了隔震技术的古代文物建筑,历经多次大震而至今屹立不倒。近20年来,现代隔震技术在土木工程中得到了较大规模的应用。在美国,第一幢采用基础隔震技术的4层结构于1984年初开始建造,并于1985年中期完成。在日本,目前采用基础隔震技术的结构己经超过1000幢。目前隔震结构发展所面临的问题也是未来一段时间需要研究解决的重点问题,主要集中在以下几个方面:首先,隔震支座是隔震系统的重要部件,它的安全性、耐久性、经济性决定着隔震技术的应用与推广程度。对所有隔震系统来说,未来研究最重要的领域是隔震器及其组成材料的力学性质的长期稳定性。其次,隔震技术已发展得较为成熟,但在推广应用方面,仍存在不少问题。为了推动隔震结构的广泛使用,在降低隔震系统造价的同时,必须能对隔震结构的经济性能进行准确的定量评估,综合考虑隔震结构的功能、安全、经济因素之间的平衡。过去隔震结构的优化设计大多是仅针对隔震器、阻尼器参数进行优化,但是上部结构与控制器是整体协调作用的,应该将上部结构与控制器组成的隔震系统进行一体化优化设计,以避免出现“顾此失彼”的优化设计[6]。

参考文献

[1] 周福霖.工程结构减震控制[M].北京:地震出版社, 1977.

[2] 苏经宇,曾德民.我国建筑结构隔震技术的研究与应用[J].地震工程与工程振动[J], 2001, 21(4): 94-101.

[3] 王建强.建筑结构抗震设计[M].中国电力出版社,2011,9.

[4] Naeim F,Kelly J M.Design of Seismic Isolated Struetures:from Theory to Practiee.New York:John Wiley and SonsInc,1999.

[5] 侯宝隆.日本隔震技术的新发展与控震技术的实际应用[J].工业建筑,2000,30(11):74-78 .

隔震技术的基本原理范文4

关键词:滑移隔震;摩擦摆;基本性能;发展前景

中图分类号:TU834.3+6文献标识码:A 文章编号:

1引言

地震作用是一种自然现象,是一种突发性毁灭性的自然灾害。世界上破坏性的强地震平均每年约18次,仅上个世纪,由地震引起的伤亡数超过5万人的强震就多达近20次[1]。1999年8月17日,在土耳其西北部科贾埃利省(KOCAEL)省会伊兹米特市(Izmit)发生7.4级大地震,死亡人数13992人,受伤26400人,倒塌房屋11.5万间,直接经济损失100亿美元以上[2]。2008年5月12日,四川省汶川县8.0级特大地震,死亡和失踪近9万余人,数百万人失去住所。2011年日本9级大地震死亡失踪近2万,造成损失达3500亿美元。

摩擦滑移隔震系统研究概况

摩擦滑移隔震的基本原理是在建筑物的基础和上部结构之间设置一种可以产生相对滑移的滑板,对滑板之间的滑移摩擦力进行控制,保证建筑物在地震时其上部结构相对于地基基础作整体的水平滑动。

经过长期研究,摩擦滑移隔震装置的构造形式也在不断的变化,如纯摩擦隔震系统(P-F)、恢复力摩擦隔震系统(R-FBI)[3][4]、法国EDF摩擦隔震系统[5]、摩擦摆隔震系统(FPS)、滑动恢复力-摩擦隔震系统等。

2.1 纯摩擦隔震系统(P-F)

该系统是一种纯摩擦型的基底滑移隔震系统,上部结构和基础之间设有摩擦板或者砂垫层,地震作用下通过滑移摩擦来耗散地震能量,是最简单的一种隔震措施,该隔震结构有一个缺点,就是地震作用下没有限位功能,会有一定的残余位移,由于其形式简单,工程造价较低,工程施工上比较容易实现,纯摩擦基础隔震系统建筑在我国已经有很多工程实例。其原理简图见图2.1所示。

2.2 恢复力—摩擦隔震系统(R-FBI)

这种隔震系统由橡胶和摩擦板两部分共同组成,摩擦板通过摩擦消耗地震能量,橡胶受到水平作用变形后具有很好的弹性恢复能力,自动复位能力较强,但是这种隔震技术工程造价很高,不利于隔震技术的向工程实践推广,有待进一步的深入研究。该隔震系统的原理简图如图2.2所示。

2.3 法国EDF摩擦隔震系统( EDF)

该隔震系统由摩擦板和橡胶支座两个部分构成,摩擦板位于上部,橡胶支座在其下部。在遭受地震作用时,如果地震作用较小,该系统的橡胶支座起主要作用,但在强地震作用下,上部的摩擦板开始滑动,摩擦板的滑动可以消耗地震能量,减小上部结构地震作用。橡胶支座和摩擦板共同作用时,摩擦板的滑动摩擦还会对橡胶支座起到保护作用。该隔震系统原理简图如图2.3所示。

2.4 滚轴隔震[6]

滚轴隔震是滚动隔震的一种形式,在建筑物基础和上部结构之间有两层相互垂直的滚轴,滚轴在椭圆形的沟槽内滚动、摩擦,消耗地震能量,但是这种隔震结构自身不能提供弹性恢复力,缺少自动复位性能,使得由于滚动所产生的位移无法恢复。为了解决这个问题,西安建筑科技大学的姚谦峰教授等专家学者提出了一种改进的隔震系统,叫做球形基础隔震系统,该系统具有一定的自动复位能力,他们对该隔震系统进行了较为深入的研究和探讨。这两种隔震系统的原理简图如图2.4、2.5所示。

2.5 摩擦摆隔震系统(FPS)

摩擦摆隔震系统是一种经过改良的摩擦滑移隔震装置,隔震装置中滑道和滑块半径相同,滑道是一个凹形不锈钢做的球形表面,滑块是一个向下凸起滑移块,表面涂有一层特殊的材料(Teflon 材料),其中凹形球面能够提供弹性恢复力,是建筑物上部结构能自动复位,地震作用后的残留位移也可以得到有效控制。摩擦摆隔震装置的原理简图如图2.6所示。

2.6 滑移复位摩擦系统(SR-F)

这种隔震装置是将恢复力-摩擦基础隔震装置和法国EDF摩擦基础隔震系统组合起来得到的一种新型隔震装置,主要是在恢复力-摩擦隔震装置上面增加一个摩擦板,把两个隔震装置的性能综合起来,使其具有两个隔震装置的优点。当遇到小地震作用时,该组合系统的工作性能和恢复力-摩擦隔震系统一样,当遇到强烈地震作用时,上面的摩擦板受到地震作用就会发生摩擦滑移,吸收地震能量保证结构的安全使用。该系统的原理简图如图2.7所示。

2.7 限位滑移隔震装置(S-LF)

该隔震系统有滑移支座和限位支座联合组成,地震作用较小时,该系统具有足够的初始刚度,当受到较大的地震作用时,它就会有弹性工作状态转变为非弹性工作状态,吸收耗损地震能量。强震作用下限位器也容易进入塑性工作状态使上部结构产生残余位移,不能恢复到初始状态。其原理简图如图2.8所示。

图2.1 摩擦隔震结构原理简图图2.2 R-FBI 原理简图

图2.3 法国EDF原理简图 图2.4 滚轴隔震原理简图

图2.5 球形基础隔震结构简图图2.6 摩擦摆原理简图

图2.7 SR-F隔震系统原理简图 图2.8 限位滑移隔震系统简图

摩擦摆支座的构成和基本性能

摩擦摆(Friction Pendulum System,FPS)是一种改进的滑移隔震系统,是一种有效的干摩擦滑移隔震体系,其实际上是依靠重力自动复位的摩擦摆滑动机构,1985年由美国的Dr.Victor Zayas首先提出,后来Zayas博士创办了EPS公司专门做摩擦摆隔震产品。由于其具有良好的性能,受到了国内外学者较为深入的研究,并在国外已成功地应用许多实际工程中。图3.1为摩擦摆支座的构造示意图,支座各组成部分的名称如图所示。上滑动面FPS支座主要用于层间隔震,下滑道面支座主要用于基底隔震。

(a)上滑动面支座 (b)下滑动面支座

(c)支座的变位情况

图3.1 摩擦摆支座构造示意图

摩擦摆隔震支座由滑块和圆弧形滑道组成,滑块有一使滑块在滑道中滑动时能够保证上部结构整体水平滑动的装置,滑块和滑道之间涂有聚四氟乙烯摩擦材料,这种材料有抗压强度比较大,磨损较小,对温度的变化也不敏感等优点,所以一般的摩擦型隔震器都使用这种材料。摩擦摆隔震支座由于其特殊的圆弧形构造使其能够依靠其自身的重力进行自动复位。

当受到地震作用时,摩擦摆支座开始滑动,此时摩擦摆支座能够使隔震体系的水平刚度中心和上部结构的质量中心保持一致,能够极大的减小结构扭转反应。摩擦摆隔震支座将建筑物以地面隔离开,充分利用滑块和滑动面之间的摩擦来消耗地震能量,大大减小上部结构地震能量的输入。但是,和橡胶支座一样,摩擦摆隔震支座也有其缺点,一般的摩擦摆支座没有竖向抗拔能力,支座受拉力作用时,滑块和盖板两者之间很容易脱离。轻型结构建筑物由于自重较小,结构在风载或者是地震作用下,摩擦摆支座由于拉力其盖板和滑块可能就会脱离,使建筑物倾覆,造成严重后果,所以在这种情况下就必须对摩擦摆支座加以改进,安装防倾倒装置,或者使用一种专门的竖向抗拔摩擦摆支座。

国内外研究和应用现状

4.1 研究现状

摩擦摆是一种有效的干摩擦滑移隔震体系,目前国内外学者对其进行了较为深入的研究。其中Mokha、Tsopelas[7]对摩擦摆隔震系统的隔震效果进行了试验研究,并将其应用到房屋加固改造中; R.S. Jangid[8]对地震作用下最优摩擦摆隔震系统进行了研究; V.R. Panchal、R.S. Jangid[9]对VFPS隔震系统进行了研究,相比普通的摩擦摆隔震系统(FPS),起具有更好的隔震效果。

在国内,周锡元院士等对摩擦摆隔震结构进行了系统分析与论述[10]。李大望[11]推导了摩擦摆隔震结构的二阶振动微分方程,计算分析了水平地震作用下FPS 的隔震效果和结构的水平和竖向振动响应规律,并对其非线性振动性态和隔震效应进行了研究。王建强[12]采用空间杆系-层模型对摩擦摆进行了双向地震反应分析,认为应考虑双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构地震反应和隔震支座性能的影响。杨林[13]成功地完成了4 层钢框架模型的振动台试验,采用加速度和层间位移主要指标来评价结构的性能,试验结果表明,FPS 能有效减少上部结构动力反应,隔震效果良好。

4.2 工程应用现状

FPS主要应用于建筑结构隔震、桥梁结构隔震以及一些工业结构的隔震。FPS在建筑结构方面的应用主要有以下几个工程实例。

旧金山机场国际航空港

旧金山国际机场终端有广阔的内部空间,80英尺高柱,700英尺长屋顶精架以及玻璃外墙。该建筑设计抵抗圣安德列斯地区8级地震,共有267个摩擦摆支座用于这个地标性建筑,它是目前世界上最大隔震建筑,有超过2200万立方英尺的超大内部空间。

② 土耳其阿塔图尔克国际机场

该机场为250万平方英尺的建筑结构,位于土耳其伊斯坦布尔,使用摩擦摆支座的主要结构是柱顶有三角天窗的820英尺 x740英尺的锥形屋顶空间框架,摩擦摆支座用于保护屋顶玻璃、玻璃幕墙、及悬臂柱免于8级地震的破坏。

③ 西雅图美式足球场

该足球场位于华盛顿州西雅图市,其结构使用摩擦摆支座来保护大跨度桁架屋顶,支座安置于4个屋顶支撑塔上。

④ 旧金山公寓建筑

马里纳公寓位于加州旧金山市,为4层木框架结构,摩擦摆支座置于基础车库层钢结构柱底,使该结构可承受7级的地震。摩擦摆的使用避免了使用剪力墙的需要,能够保证车库大空间的需求。

⑤ 美国加州海沃德礼堂

海沃德大会堂为政府建筑,其位于地震带附近,为4层结构,为保证结构安全,其主要使用摩擦摆和粘滞阻尼器末抵抗该地区强烈的近场地趁动。

⑥ 美国听证法庭

该听证法庭位于加州旧金山市,具有悠久的历史,面积为350,000平方英尺。该听证法庭结构基础为摩擦摆支座基础,外部为花岗岩,内部为大理石,装饰有石膏和硬木。

5 问题及展望

对滑移隔震技术, 国内外已进行了较多研究, 证实其在强震作用下的有效性。然而,摩擦摆隔震是滑移隔震技术的改进,由于基底和支撑面之间摩擦力的复杂性摩擦摆隔震结构在动荷载作用下的动力响应表现为高度的非线性特征,其理论研究还不够深入和成熟。在应用方面,仍有大量的技术问题有待解决,如高层建筑隔震措施的研究,摩擦摆隔震结构在滑道半径、摩擦系数共同影响下的研究,不规则框架结构的研究,以及结构在多维地震作用下的研究等等。随着人们认识的加深和社会的发展, 走抗震与减震相结合的道路是结构发展的必然趋势。摩擦摆基础隔震技术大大提高了大震下结构的可靠性,采用摩擦摆支座的隔震建筑也是越来越多,其发展前景是十分广阔的。至今我国还没有正式的技术规范来指导这类隔震建筑的设计,因此对其进行研究有着较大的实际价值。

参考文献

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[7] Tsopelas P,Constantinou M C,Kim Y S,Okamoto S.Experimenta study of FPS system in bridge seismic isolation[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics,

[8] R.S. Jangid. Optimum friction pendulum system for near-fault motions.Engineering Structures,2006,27:349-359.

[9] V.R. Panchal、R.S. Jangid. Variable friction pendulum system for seismic isolation of liquid storage tanks. Nuclear Engineering and Design 238 (2008) 1304–1315

[10] 周锡元,吴育才.工程抗震的新发展[M].北京:清华大学出版社,2002.

[11] 李大望,赵卓等.摩擦摆系统稳态随机响应预测[J].世界地震工程,2000,16(3): 49~52.

隔震技术的基本原理范文5

关键词:隔震原理 基础隔震 隔震试用范围 隔震稳定 经济性

建筑隔震减震技术是通过在建筑物底部或某高度处设置侧向刚度较小且变形能力大的隔震装置,以减小地震对上部楼层的能量输入,从而减小上部楼层的地震响应。

1.建筑隔震的原理

建筑隔震就是在建筑物的基础或下部结构和上部结构之间设置隔震装置(或系统),形成隔震层,以达到阻隔地震时地面振动向上部结构传递地震力(或振动能量),降低结构在地震下的振动反应的目的。

建筑结构采用隔震措施后,与相同的非隔震结构相比,将具有较长的周期(通常是原周期的2~3倍) 。根据反应谱理论,层数较少的非隔震结构周期较短,地震作用较大,而隔震建筑的周期明显延长,使得地震作用显著减小。这是目前对隔震建筑原理的一般解释,并由此认为隔震建筑一般适用于层数用隔震技术,我国也开始高层建筑隔震的研究和应用。但传统的基于延长周期的隔震原理似乎无法解释隔震技术在高层建筑中应用的合理性,而实际高层建筑隔震的动力分析结果又表明高层建筑隔震仍具有明显的减震效果 。隔震技术在高层建筑中应用的合理性来源于多个方面,其中比较主要的方面在于隔震层同时也是绝好的消能减震层,结构的大部分变形集中在隔震层,使得隔震层中阻尼器的消能作用具有更高的效率。除此之外,即使只考虑隔震本身,高层建筑隔震仍具有其他优势,主要体现在上部结构绝对加速度响应的降低。

2.隔震建筑的形式

2.1 基础隔震

所谓基础隔震,就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮, 具有足够可靠性的隔震层,控制地面运动向上部结构传递,地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收,以大大减小结构及构件的地震反应,确保建筑物的整体安全,其内部设备不发生破坏或丧失使用功能,室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。同时,还可防止结构内部的次生灾害。主震后无需避震疏散,即使发生罕遇大震隔震房屋也不会倒塌。

在其中使用的橡胶隔震垫不仅有良好的隔震性能,而且该技术在造价方面也有其优越性。隔震结构与一般结构相比,费用增加的部分包括:隔震构件、隔震层上面的楼面、设备管道的柔性接头及相应的设计费用和施工费用。如果上部结构仍然按传统的抗震设计,其总工程费用略有增加。

基础隔震技术是用水平力很“柔”的隔震元件将上部建筑与基础隔离,由于隔震层的刚度很小,当地震发生时,隔震层将发挥“隔”的作用,承受地震动引起的位移运动,而上部结构只作近似平动。原来的“刚”“性”“抗震”结构的地震反应是“放大晃动型”,而基础隔震结构的地震反应只是“抗震结构”的1/4-1/12,大大提高了结构的安全度。“抗震结构”的层间位移大,所以造成建筑的开裂、破坏甚至倒塌。基础隔震结构的层间变形很小,这样不仅建筑结构不会破坏,而且建筑内的装修,设施也保持完好。

目前应用较多的隔震元件是建筑隔震橡胶支座,隔震橡胶支座是由一层钢板一层像胶层层叠合起来的,并经过加工将橡胶与钢板牢固地粘结在一起,首先,隔震支座有很高的竖向承载特性和很小的压缩变形,可确保建筑的安全;第二,隔震支座还具有较大的水平形能力,剪切变形可达到25%而不破坏;第三,橡胶隔震支座具有弹性复位特性,地震后可使建筑自动恢复原位。采用隔震橡胶支座的建筑物,设防目标一般可以提高一个设防等级。传统建筑的设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,而设计合理的基础隔震建筑通常能做到“小震不坏,中震不坏或轻度破坏,大震不丧失功能”。此外,采用隔震橡胶支座建造的房屋,可适当降低上部结构的设防水准(一般可降低一度到一度半),这样就有可能使建筑布置更加灵活,并可减少一些结构的构造措施或减少一些结构件的尺寸或配筋(如墙体厚度),从而使上部结构能节约部分土建造价。现代科技的发展已解决了橡胶的老化等耐久问题,完全可以使橡胶隔震支座的寿命满足建筑使用的要求。

基础隔震技术适用范围很广,尤其适用于量大面广的中、低层砖混房屋和钢筋混凝土房屋建筑,在高烈度地震区,采用基础隔震技术建造的房屋,可以突破现行抗震规范中对房屋层数的限制,在保证高度比的前提下可以加高一两层,这样可以增大建筑物的容积率,节省建设用地,提高土地利用率。在中低烈度地震区,采用隔震技术,投资可能会稍有增加,但建筑的品质与往日的相比已不可同日而语,更重要的是其产生的社会效益无法估量。

2.2 中间层隔震

在基础以上的中间楼层设置隔震层,下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触,因此它不存在基础隔震建筑的底部体积和墙体数量问题,但隔震层以下的楼层需要做抗震处理。在市区场地不太宽裕时,可把隔震层设计在地面以上,在空中变形有利于节约用地,同时也能有效减少地基的挖土量。

3.隔震建筑稳定性

隔震建筑稳定性隔震建筑通过隔震垫改变建筑的周期,从而减少地震能量的输入,达到减震的目的,设置隔震层,将导致减少建筑物的水平位移约束, 根据弹性稳定理论,可以肯定, 两个完全相同的上部结构,嵌入隔震层的稳定性不如无隔震层的。因此,从某种意义上说,结构减震是以降低结构稳定性为条件的。橡胶垫越扁平,隔震器稳定性越好,水平刚度越大,水平刚度大的隔震器隔震效果相对较差,在此揭示了隔震器稳定性与其隔震效果是~ 对矛盾,设计研究中,协调矛盾是重要的, 国内外文献建议s2直径与高度比取值为36;隔震建筑的稳定与隔震层位置也有关系,隔震层位置越接近地基,建筑的隔震效果越好,整体稳定性稳差,稳定性越好,隔震效果越差。为了防止隔震建筑失稳, 《规范》 规定: 隔震支座在表第l2.2.3初期值的±20% ;徐变量不超过各橡胶层总厚度的5% ;隔震层橡胶支座在罕遇地震作用下, 不宜出现拉应力。另外隔震建筑在设计施工中为防失稳都应设置沉降观测点。表3 平均压应力限值I 建筑类别 甲类 乙类 丙类建筑 建筑 建筑平均压应力限值(MPa) 10 12 15高层建筑隔震设计中隔震建筑稳定性问题更加突出,在当前技术条件下,隔震支座根本无法承受大的拔力,日本在隔震技术开发和应用中,采用了直线式滑动支座,这种支座最大抗拔力可达18000KN,还有一个新办法,就是采用柱基“活接” 隔震消能措施。但目前高层建筑隔震设计中不单只应用橡胶隔震垫,还须其他减震设计方法进行空间模型非线性时程分析,

4.隔震结构的经济性。

隔震建筑在振动性能和抗震安全性方面提高了建筑物的附加价值,因此与以往建筑物比较时,应考虑附加价值进行综合评价。在考虑隔震建筑的造价时,不仅要考虑初始造价,如果从包括建筑物在使用阶段的维修、重建、内部物品的损坏和经济损失来考虑,隔震建筑具有很好的经济性。从国内外建筑的实例来看,全部工程费用可能增加,但隔震效果好,上部结构和基础结构部分的造价减少很多。如果能有效的利用隔震层作为设备层或停车场就可以抵制隔震层的费用增加。因此,总造价可能就会降低。

参考文献:

[1]GB500112001 建筑抗震设计规范

[2]曲哲,叶列平,潘鹏,高层建筑的隔震原理与技术,清华大学土木工程系,北京100084

隔震技术的基本原理范文6

【关键词】 高层建筑 隔震构造设计

前言

我国大部分地区地处地震带上,每年发生大地震机率甚高,因此建筑物之耐震设计非常重要。目前,国内有关高层隔震建筑物设计与施工之相关研究仍相当欠缺,鉴于隔震建筑日趋普及,隔震建筑设计审查、隔震消能材料认证与验证机制、以及评定机构之指定工作,已刻不容缓。尽早订定完善之高层隔震建筑设计审查机制、隔震消能材料试验标准、以及装设前中后之检测,实为当务之急。本文主要阐述了高层隔震建筑构造设计的空间构造、规划设计、降低隔震层的水平刚度及细部结构设计等方面的内容。

一、隔震建筑的基本原理

隔震建筑是结构减震控制技术运用的其中一种,在日本叫“免震建筑”,其原理为:采用隔震装置改变建筑物与地基之间连接方式。首先,通过在建筑物底部和基础顶面之间设置隔震装置,延长结构的自振周期,使结构避开地震波的高能频带;其次,提供适当阻尼使建筑物的地震反应大大减弱。简单来说,就是用隔震装置将地震时建筑物的摆动转换为建筑物对地面的横向位移,地震能量由隔震装置自身的变形来吸收。如此隔震建筑物就大大的降低扭曲及弯曲,也会明显的降低摇摆程度(地震加速度),因而降低构造及设备的破坏。

隔震技术主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑。其主要特征是地震时继续保持建筑物的性能,即地震时不仅要确保建筑结构上的安全,还要使作用于建筑物上的水平重力加速度尽可能小,避免室内设施、器具、物品等移动翻到。由此可见,此类建筑是更注重于建筑使用功能的维持,其设防目标高于“小震不坏,中震可修,大震不倒”的规定。

二、高层震建筑构成与设计

如何响应隔震上部结构在地震时产生的大的位移,是隔震建筑在设计上最重

要的概念。关于设计位移的确定,一般地质条件(I、1I类场地),隔震建筑外周侧通常留40cm的活动空间(设计位移约25cm)134-36]。然而,实际设计位移仍需结构设计人员进行确认。

1、空间构成

1.1上部结构

上部结构位于隔震层的上方,地震时产生大的位移,此位移量取决于设计方向是前后左右全方位的。上部结构变形大而加速度小,所以居住性能良好,家具等也不易翻转倾覆。为了上部结构不阻碍隔震层在地震时发生大的变形,应采取以下措施:

(1)上部结构的周边应设置防震缝缝宽不宜小于各隔震支座在地震下的最大水平位移值的1.2倍。

(2)上部结构(包括与其相连的任何构件)与地面(包括地下室和与其相连的构件)之间,宜设置明确的水平隔离缝;当设置水平隔离缝确有困难时,应设置可靠的水平滑移垫层。

(3)在走廊、楼梯、电梯等部位,应无任何障碍物。

1.2隔震层

隔震层是指设置隔离层或阻尼装置等隔震部件的区域。隔震层的上下楼层间易发生大的层间变形,因此在必要的部位必须采取充分的隔震措施来适应这个变形。

隔震层一般规定:

(1)隔震层内部空间除放置隔震系统以及必要的管线外,不作居室或其它用途使用时,隔震层不予计入建筑面积、容积率、建筑物层数。但为确保建筑物使用安全,隔震层四周应予封闭,除必要的维修人员出入口外,不得设置其他出入口。隔震层需作停车场或仓库等其他用途时,按普通楼层对待应计入建筑面积。

(2)建筑物于隔震层的外周外墙的防护构造,如属隔震层必要的构造,例如挡雨构件未超过0.5m部分,不计入建筑面积。

(3)一般建议隔震层高度采用1.8~2.1m之间,因考虑规划等因素,隔震层应计入建筑物高度。

1.3下部结构

下部结构位于隔震层下方,是支承上部结构及隔震层的部分。在不设地下室的基础隔震类型中,基础相当于下部结构。在中间层隔震的情况下,下部结构与一般抗震结构采用相同的处理手法和设计,不同的只是受到上部作用的地震力要小。

1.4外周部

外周部是指与上部结构邻接的地表部分。外周部和上部结构之间产生40cm

左右的相对位移。为避免人员等靠近,设植栽等阻挡物。另外周边应留有足够空地,以防大地震时上部结构超越建筑红线。

1.5邻楼空间

邻楼空问是指相邻楼栋之间的人的活动空间。这部分也应考虑由于地震时上部结构晃动而采取相应的措施。还应注意的是,如果相邻的建筑不是抗震结构,而是隔震结构的情况下,则相对位移会很大。

2、规划设计

隔震建筑设置有隔震层,在地震时上部结构会产生位移。因此,外部空间应作包括邻栋间距、碰撞距离、消防及外观的舒适感等安全上的考虑。此外,建筑外墙、设施、坡地、挡土墙等,在场地规划时,也应从适应上部结构位移特性方面考虑。

确定建筑物与场地边界线的关系(图1),在可移动范围①部分要避免建筑物与边界围墙接触、碰撞。特别注意上部结构或墙外之间的距离不能过大,避免人们随意钻入,当需要进入时,要有安全措施。对建筑物有可能碰撞到人这一点要有充分认识。建筑物的长期使用过程中,其整个可移动范围内均不得堆放任何障碍物。在可移动范围②一般设有建筑的出入口,要注意不能因为上部结构的移动而使人受到伤害,为避免人、车轻易进入(出入口除外),最好设置门墙或指示标记等。

图1

3、降低隔震层的水平刚度

为了提高建筑隔震效果,使隔震层的水平刚度充分小并延长建筑物的自振周

期,这就要求设计的时候,选择适宜的隔震支座和平面柱网尺寸。

(1)如柱网尺寸小,采用数量多而直径小的隔震支座,以降低隔震层的水平刚性;但直径小的隔震支座其变形上限也随之减小(图4.9a);换用直径大的隔震支座,又反而提高隔震层的刚性(图4.9b)。

(2)加大柱网尺寸,减少隔震支座的个数,而采用直径大具有较高变形上限的支座,且不至提高隔震层的刚性(图4.9c)。

(3)上部结构的最下层采用刚性底座(图4.9d),隔震支座的设置与柱的位置无关,但与(图4.9c)相比造价较高。

(4)可利用天然叠层橡胶支座与铅芯叠层橡胶支座配合使用,用二者合理数量比例进行调整,使得隔震层同时满足刚性与变形位移的要求。

图2

三、高层隔震建筑细部构造设计

1、隔震安全间距

1.1水平移动空间(安全距离)

确定隔震建筑的可移动房屋,要考虑建筑物的所有部分,不得有遗漏。原则上可移动面(一般为水平面)是在该建筑的范围内而且只能有一个水平面。如果可移动面部分出现上下不一致,则接合部位的连续性会受到破坏,使建筑物的隔震效果大打折扣。

此外,可移动部分及空间(采光井等)的维护,在发生大地震前应事先采取什么措施等都是很值得注意的问题,最低限度要考虑不得让人们随意进入可移动范围内。

1.2外部构筑物设计

为了使树木及结构上与建筑物脱离的外部构筑物适应隔震建筑大的位移,应

在初步设计阶段就开始考虑采取相应的措施:

(1)在基地边界和围墙内,要把建筑物周围的设备台座、水池等低矮的地面突出物以及建筑物与外部结构之间所设道路的宽度作为检查对象。

(2)对靠近建筑物的树木每年的生长情况进行预测。

(3)出入口周围,门厅的台阶、入口处雨篷、伤残人专用坡道等,与建筑外部的连接应采用伸缩构造连接。

1.3隔震沟、墙外狭道

在隔震层上方外墙周边设置隔震沟作为建筑隔震的安全空间,这是隔震建筑物最基本的形式。在隔震沟上方开口处的覆盖物一般是可滑动的盖扳,或做成平台,或安放设备,或做成排水沟等。也可将外墙做成幕墙,使上层楼面向外凸,或采用阳台的形式遮盖隔震层。

(1)可移动的隔震沟盖板,由于大地震产生的变形有正有负,应注意不使隔震沟暴露。隔震沟的盖板一端在建筑外墙固定,另一端用锟轮支承,以适应变形。盖板的支承部位由不锈钢和聚四氟乙烯纤维板形成摩擦系数小,容易滑动的接触

面。

(2)伸缩连接的混凝土预制盖板,采用预制混凝土的伸缩连接盖板,在大地震时,盖板能升高并且能落下,容易复原。当采用伸缩连接的盖板时,需采取措施避免因安全距离张开过大,当建筑物向左侧移动时,导致盖板落进沟里,如果这时沟里有人会造成人员的伤害。

(3)采用阳台遮盖,采用分离型的滑动方式,把挡墙从地面标高抬高200mm以防止雨水进入隔震层,要注意的是,楼板尽端450mm以内不放置物品,也不要有人。

(4)采用植栽作为墙外窄道,同样采用分离型的滑动方式,注意与周边公共空间中的设施要拉开一定距离,考虑公共空间(人行道)上的人的安全。

结语

我国是地震多发区,造成的伤害非常大,而传统的抗震设计方法无法达到保证安全的目的。所以我们要加快隔震建筑的结构设计研究,使我们的高层建筑也不惧地震的袭击。

参考文献

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