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建筑隔震技术

前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇建筑隔震技术范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。

建筑隔震技术

建筑隔震技术范文第1篇

关键词:村镇建筑、橡胶垫隔震支座、纤维橡胶隔震支座

中图分类号:TS958文献标识码: A

1、引言

根据近年来地震灾害引起的人员伤亡及倒塌的房屋,数据显示有近九成的房屋倒塌和人员伤亡发生在村镇,如2008年5月12日汶川8.0 级特大地震,夺去了近10万同胞的宝贵生命,直接经济损失近万亿人民币。地震中倒塌的房屋536.25万间,超过9成为村镇建筑;2010年4月14日青海玉树7.1 级地震,州府所在地九成房屋倒塌,地震造成2698人遇难, 失踪70人, 受伤12135人;等等。而大多人员伤亡由房屋倒塌引起,故加强村镇房屋的隔震势在必行。

2、村镇建筑的特点及破坏形式

2.1村镇建筑的特点:①村民自行出资建设,具有单体规模小、就地取材、造价低等特点;②一般不进行正规的设计;③由当地建筑工匠按传统习惯进行施工的。

2.2村镇建筑常见的破坏形式如下图所示:

图1 木屋架普遍破坏坍塌

图2 预制板屋顶塌落

图3 老旧砌体房屋破坏严重,大部分倒塌

图4砌体房屋沿楼梯发生裂缝

村镇建筑的特点及其常见的破坏形式致使其缺乏经济、有效、适合于各类村镇建筑的实用的抗震技术

3、隔震技术分析

3.1现有的橡胶垫隔震支座

现有的橡胶垫隔震支座如图5所示

图5现有橡胶垫隔震支座

此支座性能虽然较好,但价格高昂,在村镇较难推广。

村镇隔震技术要求:⑴具有足够竖向刚度和竖向承载能力;⑵具有足够小水平刚度;⑶确保震后房屋不需人工复位;⑷构造简单,造价低廉;⑸具有足够的耐久性;⑹隔震系统不需进行针对性设计;⑺施工不需大型起重机械,手工操作即可;⑻操作技术要求简单。

3.2新近的纤维橡胶隔震支座

纤维橡胶隔震支座的结构图及隔震砖如图6、7、8所示

1――橡胶层2――纤维层3――保护层

正方形纤维橡胶支座(SFRB)

长方形纤维橡胶支座(RFRB)

图6 新近的纤维橡胶隔震支座

图7 隔震砖(1g) 塑料板橡胶隔震支座

图8隔震砖(2g) 塑料板橡胶隔震支座

塑料板橡胶隔震支座的特点:⑴ 塑料板作为加劲层平面外刚度更大;⑵承载力及水平极限变形能力改善明显;⑶支座上下部采用凹槽设计;使结构能更好地嵌固该隔震支座;

3.2工程塑料板的类型与力学性能试验

图9 (a)方格玻纤布+树脂

图9(b)方格玻纤布+不饱和聚酯

对两种板材进行弯曲和拉伸性能试验,试验结果如下列表1、表2、表3、表4所示。

表1 树脂工程塑料板弯曲实验报告

表2 不饱和聚酯工程塑料板弯曲试验报告

表3树脂工程塑料板拉伸实验报告

表4不饱和聚酯工程塑料板拉伸试验报告

试验测试结果表明:树脂和不饱和聚酯工程塑料板的弯曲强度和拉伸强度均满足隔震支座对加劲材料的力学性能要求,可作为加劲板替代普通叠层橡胶支座中的钢板。

4、结语

现有的橡胶垫隔震支座由于此支座价格高昂,农村较难推广。而新近的纤维橡胶隔震支座和塑料板橡胶隔震支座价格较低,制作简单,合理的设计,力学性能亦能满足要求,故而能在村镇广泛推广,对村镇房屋的抗震减灾可起到巨大作用。

参考文献

[1] 曹万林,周中一,王卿,董宏英,张建伟. 农村房屋新型隔震与抗震砌体结构振动台试验研究[J]. 振动与冲击. 2011(11)

[2] 潘从建,孟履祥,张吉柱. 汶川地震中砌体结构楼梯间震害分析[J]. 工程抗震与加固改造. 2009(06)

[3] 尚守平主编.结构抗震设计[M]. 高等教育出版社, 2003

建筑隔震技术范文第2篇

Key Words:Structural Damping;Isolation Technology;High-rise buildings;Real estate

摘要:本文首先介绍我国建筑隔震发展动态:我国由原来采取传统消极被动的抗震方法向一种新型的抗震方式——结构减震控制发展。然后对烟台建筑抗震设防的现状进行了分析,隔震技术的发展已经较为成熟,但是没有在烟台得到广泛的应用。最后因隔震技术的应用不仅可以提高结构的安全性,而且能降低工程造价,增加房地产的卖点,对烟台建筑隔震提出了建议。

关键词:结构减震;隔震技术;高层建筑;房地产

中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A 文章编号:

一、我国建筑隔震发展动态

近二十年来发展形成了一种新的抗震思路,它是积极的、以柔克刚的抗震方法。简而言之,就是将地震作用拒之门外,减少地震对建筑物的破坏作用,将建筑物的振动响应(包括位移、速度、加速度、变形和变形内力等)控制在允许的范围之内,这就是现在公认的隔震、减震与控振体系,也就是结构减震控制。这种思想在实施中有很多种方案,比较典型的有2种系统:一个是由叠层钢板橡胶支座作为控制器,将控制器安装在建筑的基础和上部结构之间的基础隔震系统;另一个是安装在结构顶部的调协质量阻尼系统简称TMD。

结构减震控制是土木工程前沿领域,也是学科交叉的新技术领域。隔震技术是最近二、三十年发展起来的一种适合我国国情的新型减震控制技术。它彻底克服了传统抗震结构“硬碰硬”式抗震设计方法不足,采用“软化”结构,“以柔克刚”的方式通过在结构底部设置隔震层来避免、限制和吸收传入结构的能量。隔震结构分为基础隔震结构和层间隔震结构。

图1隔震结构示意图图2基础隔震的隔震形式

图3 隔震层在不同层间位置的隔震图4 隔震层在不同结构之间的隔震

二、烟台建筑抗震设防现状

近年来,越来越多的国家开展了隔震技术的研究,隔震技术在我国的应用范围也越来越广泛,数量也越来越多,早起主要应用于核电站等重要性建筑物,近几年已在各种民用建筑中得到广泛的应用。并且隔震建筑的结构形式也日趋多样化,已从早期主要应用于砌体结构、混凝土结构发展到钢结构、组合结构等。隔震技术的应用是有非常广的应用前景的。尽管隔震技术在全国已经开始广泛采用,但是在烟台积极性却不高。这是为什么呢?原因有四个:

1、对于新的隔震技术,对其缺乏认识,需要有个观念认识的过程。

2、采用隔震技术,需要设置隔震层,而隔震层以下的总造价比非隔震的地下室和基础的总造价要高的多,这就增加了总的造价。

3、隔震技术虽然增强了隔震层,减少了断面和配筋,增加了实用面积,但是计算复杂,一般设计院设计时未能完全掌握这个技术。

4、对隔震结构的造价分析及数据资料较少,使得在项目可行性研究阶段无法提供可靠的数据给投资方。

人们不可能轻易放弃传统设计而尝试新的技术设计。但是根据唐山、汶川大地震的发生,认为采用隔震技术提高抗震设防能力是非常有必要且非常重要的。但其推广是个很漫长的过程,需要多方位的宣传与普及的。

三、烟台建筑隔震建议

建筑隔震技术在我国是一项非常有发展潜力的技术。随着中国社会对新技术与绿色节能技术的不断重视。该技术在国内的应用也已越来越广泛。为此,提出如下建议:

1 ) 加强节能教育,贯彻绿色理念,使建筑隔震技术得到重视。由于隔震装置的使用,建筑物上部结构的地震设计力得以降低(约30%~50%),结构材料能有效地得到节省,建筑造价因此减少。从国内外建筑工程造价的经验来看,采用结构抗震装置的建筑的结构造价并不会比未采用此装置的建筑造价高。例如从汕头、广州、西昌等地建造的隔震房屋得知,多层隔震房屋比传统多层隔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%。

2 ) 借鉴国外经验,提升建筑隔震技术水准。借鉴国外产品开发的成功经验,引进先进技术,促进我国建筑基础隔震技术发展。

3 ) 合理制定方案,使隔震技术应用成本得到恰当控制。建筑结构的隔震设计和消能减震设计,应根据建筑抗震设防类别、 抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,确定其基础隔震设计方案。

4 ) 注重规范规程的编制,尽可能使其与国际标准接轨。在我国,隔震技术起步较晚,由此应及时学习国外的成功经验,加强国际学术交流与合作,以此增强此技术对国内的影响,编制规范规程,与国际标准接轨。

参考文献:

[1]周福霖.工程结构减震控制[M].北京:地震出版社,1997.

[2]唐家祥,刘再华,建筑结构基础隔震[M],华中理工大学出版社,1993

[3] 郭起剑,姜莹,战松梅.应用基础隔震技术的建筑工程造价分析[J].世界地震工程,2006.22(4):116-120

建筑隔震技术范文第3篇

【关键字】高层建筑结构;基础隔震技术;具体分析

中图分类号:TU97文献标识码: A 文章编号:

1前言

建筑事业在我国实行改革开放以来有着突飞猛进的发展势头,而其中的高层建筑更是以迅雷不及掩耳之势不断壮大起来。对于一个城市而言,高层建筑物多少是衡量这个城市经济发展状况好坏的一个标准,在现代的都市,最多的就是高层建筑群。而高层建筑的质量是否过关、安全性能是否达标、使用寿命情况等等已经成为现在最热门的话题。由此,我们就要对高层建筑结构进行深入的分析探究,尤其是对于高层建筑结构中的基础隔震技术展开科学具体的研究。

2基础隔震技术的基本原理

所谓基础隔震技术,就是指通过在建筑结构的底部和基础顶面之间设置隔震消能装置,从而来增强建筑结构的变形能力和增加结构的滞变阻尼。这样就可以使建筑结构在地震的作用之下保持住原来的状态,而滞变阻尼的增大就可以更多的吸收地震时所发出的能量,从而就大大的降低了地震带来的影响。与此同时,建筑结构变形能力的增强可以使建筑结构产生的第一振型周期延长,进而与较大的滞变阻尼相结合,从而就很大程度上减小了地震发生系数。

对于高层建筑的隔震技术来说,传统上通常其结构构成都是由结构本身和相关构件来完成隔震的工作,而且进行对地震中产生能量的消耗工作。因此在进行对抗震结构的具体设计时,要把地震的作用力看作是一种额外的荷载,然后再和作用在建筑结构上的其它荷载进行更好的结合,从而使设计出来的隔震结构能够满足高层建筑的相关要求。而现代的隔震技术中,对于高层建筑而言,在其建筑结构中加入了用来使建筑结构变形以及对地震时所产生的巨大能量的吸收装置。例如前面提到的橡胶隔震支座和相应的阻尼器,这样就可以给建筑结构提供良好的竖向承载能力、弹性能力以及变形能力等。

3基础隔震技术的主要分类

3.1橡胶支座的基础隔震技术

对于橡胶支座基础隔震技术而言,其支座通常上使用的有普通的叠层橡胶支座、铅芯的叠层橡胶支座、较高阻的尼叠层橡胶支座等等。这些支座大都利用了叠层橡胶支座对阻尼材料有相应的约束力这一作用,使建筑结构产生剪切变形,这样就能够充分的发挥阻尼材料的良好吸收性能,从而更有效地吸收发生地震时发出的能量。虽然此技术的隔震效果很好,结构又比较简单,性能还很稳定,但是这种技术的造价很高。

3.2滑动摩擦的基础隔震技术

滑动摩擦的基础隔震技术指的是在建筑隔震的结构中添加相应的摩擦阻尼器再进行隔震作用。这种技术是在基础面上边设置滑动层,通过滑动层的作用使得建筑结构与基础解耦之间产生一定的摩擦力。在建筑物发生很小的地震时,这种摩擦力就可以很好的对上部的结构起到一个阻力作用;而当建筑物发生很大的地震时,滑动层受到的地震作用就很大,甚至比摩擦力还要大,这样就使得滑动面会出现滑移现象,通过这种滑移现象就能够有效的消耗并且阻止了地震能量的传输,从而有效的起到了隔震的作用。

3.3复合型的基础隔震技术

复合型的基础隔震技术主要分为并联型复合基础隔震技术和串联型复合基础隔震技术两种类型。这两种类型都是由滑动摩擦基础隔震体系和橡胶支座的基础隔震体系进行并联和串联组成的。这种基础隔震技术充分的体现了前面两种隔震技术的优点,隔震的结构比较简单,隔震的效果很强。因此被广泛的应用。

4对于高层建筑的基础隔震体系说明

对于高层建筑而言,在其基础隔震体系中,通常上都是在高层建筑物的基础和上端部分结构之间设置相应的隔震层,这样就将高层建筑分为了上端部分结构、隔震层部分结构和下端部分结构三个层面。在发生地震的时候,地震所产出的能量通过下端部分结构传到隔震层部分,在能量传输到上部结构之前,很大一部分的能量就会先被隔震层部分的隔震装置所吸收,很小一部分的能量会传到上部结构。这样的话,就会很大程度的降低了地震的作用,从而能够有效的提高高层建筑的安全性能。

5高层建筑基础隔震技术的特征

5.1水平方向具有可变的刚度特性

当高层建筑物遇到的是风荷载或者较小的地震作用的时候,建筑结构的隔震系统具有良好的水平刚度特性,这样就能使得高层建筑的上部结构相对地面来说保持相对静止状态;在高层建筑物遇到中等强度的地震时,隔震层就要发生较大程度的变形,损耗了地震中的绝大部分能量,这样高层建筑的上部结构相对于地面来说就只有很小的移动,基本上处于弹性的状态。

5.2水平方向上具有的自动复位特性

在高层建筑物遇到地震时,由于建筑结构的隔震系统具有良好的自动恢复到初始状态的功能,这样就使得高层建筑能够正常的使用。

5.3可以进行对阻尼的调整

在发生地震时,可以对隔震结构中的阻尼器进行调整,改变其阻尼的大小,从而可以满足隔震层的位移在有限的控制范围内。

6.高层建筑基础隔震技术在发展中存在的主要问题

通过近些年来高层建筑基础隔震技术的不断发展,以橡胶支座隔震为主的现代隔震技术已经逐步的发展起来,并且进入到了应用的阶段。通过相关人员进行的一系列的地震测试,高层建筑的基础隔震结构已经凸显出其优良的减震抗震能力。但是对于这种新技术而言,还有很多不完善的地方,有待以后进行具体的解决。目前要解决的问题主要有以下几点:

6.1对于高层和超高层建筑其结构中隔震技术问题

对于高层和超高层建筑而言,在其结构中应用的隔震技术,可以在保持总的工程造价不变的情况下,提升其结构的安全性能,扩大其结构设计的自由空间。但是就目前来说,还存在着很多的技术性难题,比如说,在较长的周期结构中对于基础隔震技术的应用问题,再比如说,对于能够承受住巨大竖向的拉力隔震支座的开发问题等等。

6.2对于竖向隔震技术的问题

随着隔震技术的不断发展和完善,对于较强地震观测情况的数据信息的精确度也有了很大的提高。在对这些数据进行分析时,研究人员发现在有些情况之下,反而竖向的地震力会特别大,特别是在较高烈度的区域更加明显。但是目前的隔震技术对于竖向地震强度的隔震工作还没有具体的研究,这就需要具体研究开发出可以对竖向地震强度有明显作用的隔震技术。

6.3对隔震技术的规范不够完善

在高层建筑的基础隔震技术设计中还存在着很多的漏洞,不够全面,要想使得该技术能够更好的起到作用,就要对该技术的设计规范进行具体的完善,要不断的对规范设计进行补充和改进,要对进行高层建筑的隔震结构施工中的规范进行归纳,筛选。

7结束语

在我国建筑行业不断发展的前提之下,对于高层建筑中的基础隔震设计也有了很大程度上的进步,该技术的使用和推广标志着人们对于地震中确保建筑安全的意识不断提升。但是,就目前来说,这种技术还不是很成熟,它需要不断的进行完善和修改,这样才能够使高层建筑在遇到地震时能够保证其安全性,从而更加安全地保护了高层建筑中居民的人身和财产安全。

【参考文献】

[1]岳飞豹.高层建筑结构中的基础隔震技术 [J].黑龙江科技信息,2011,17(2):148-150.

[2]庞会芹.高层建筑结构中的基础隔震技术 [J].城市建设理论研究(电子版),2012,6(23):72-74.

建筑隔震技术范文第4篇

关键词:高层建筑;结构设计;隔震体系;技术

建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物。这就意味着一个好的建筑,它必经得起适用性、经济性与美观性这三重考验。而伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加,高层建筑的安全性,坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。当今世界自然环境生态平衡被严重破坏,自然灾害不加发生,为了人们生活安定,家园和谐,我们专门对高层建筑的结构设计特点做了分析,并对高层基础隔震体系做了研究,为高层建筑抗震领域的研究提供的指导和帮助,以减少自然灾害对人类所造成的伤害。

一 高层建筑的结构与设计理念

现代的高层建筑变得越来越纤细,产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高,自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因为如此,抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应,可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形式的措施加以控制。因此,高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性有关,这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力,同时也决定着建筑各体量的组成。

从表象层面看,建筑表现为空间方面的概念的形式是表现总体环境的。对于某个建筑物最初方案设计.建筑师考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。但是,关于空间形式的整体设想,也要求建筑师必须考虑建筑形式中有关荷载与抗力之间关系的某些准则.即结构概念。这包括以下几方面:一是所设想的空间形式应当固定在地面上。二是所设想的空间形式必须能抵抗水平风力作用的地震作用。所以,在进行高层建筑设计时,建筑师的基本任务是;一方面要与结构工程师及其他工程技术人员协调合作,另一方面要根据建筑功能要求、建筑立意,场地情况、外力特征,施工条件及效率等因素,寻找出最经济、合理、美观的建筑方案。

二 高层建筑结构设计的特殊性

(一)水平荷载成为决定因素。一方面。因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比,而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

(二)轴向变形不容忽视。高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续粱弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大,还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整。另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。

(三)侧移成为控制指标。与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

(四)结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

三 高层隔震体系的特殊性

高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比,具有特殊性。首先对高层隔震建筑,上部结构不能满足刚体运动的假定,高振型反应分量的影响不能忽视,不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应;二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大,在较大地震和强风作用下,隔震支座可能会有拉应力的出现,如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长,所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期,以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析,具有较高的研究价值和重大的工程意义。

四 高层基础隔震系统组成

基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层,将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层,大部分被隔震层的隔震装置吸收,仅有少部分传到上部结构,从而大大减轻地震作用,提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索,如今基础隔震技术已经系统化、实用化,它包括摩擦滑移系统,叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠,采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件,该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置,经过专门的硫化工艺粘合而成,其结构、配方、工艺需要特殊的设计,属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有:天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。

五 高层基础隔震技术原理

建筑隔震技术范文第5篇

【关键词】高层建筑;结构设计;隔震体系;技术

建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物。这就意味着一个好的建筑,它必经得起适用性、经济性与美观性这三重考验。而伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加,高层建筑的安全性,坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。

1.高层隔震体系的特殊性

高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比,具有特殊性。首先对高层隔震建筑,上部结构不能满足刚体运动的假定,高振型反应分量的影响不能忽视,不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应;二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大,在较大地震和强风作用下,隔震支座可能会有拉应力的出现,如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长,所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期,以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析,具有较高的研究价值和重大的工程意义。

2.高层基础隔震系统组成

基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层,将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层,大部分被隔震层的隔震装置吸收,仅有少部分传到上部结构,从而大大减轻地震作用,提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索,如今基础隔震技术已经系统化、实用化,它包括摩擦滑移系统,叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠,采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件,该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置,经过专门的硫化工艺粘合而成,其结构、配方、工艺需要特殊的设计,属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有:天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。

3.叠层橡胶垫体系的隔震原理

对建筑物地震反应有重要影响的主要因素有两个:一个是结构的周期,一个是阻尼比.普通非隔震中低层建筑物的刚度大、周期短,其基本周期正好在地震输入能量最大的频段上.因此相应的加速度反应比地面运动放大得多,而位移反应却较小,如果延长建筑物的周期,而保持阻尼不变,则加速度反应被大大降低,但位移反应却有所增加,如果继续加大结构的阻尼,加速度反应则继续减弱,且位移反应也得到明显降低,这就是说,通过延长结构的周期并给予较大的阻尼,就可使结构上的加速度反应大大降低.同时,对结构产生的较大位移可由上部结构底部和基础顶部之间设置的隔震层来提供,而不由上部结构自身的相对位移来承担.这样,上部结构在地震过程中就会发生接移的运动,大大提高了上部结构的安全度。

叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层是由若干个隔震器所组成.隔震器包括叠层橡胶垫和阻尼器,分普通叠层橡胶垫、铅芯橡胶垫和高阻尼橡胶垫.这种隔震体系的周期长、阻尼比大,隔震效果明显.尤其采用后两种隔震器,不需再另外附加阻尼器,便于施工。

4.叠层橡胶垫基础隔震体系的性能评价

在诸多基础隔震体系中,通过大量的实验和研究,根据国际上对隔震体系的评价标准,叠层橡胶垫隔震体系有下面一些性能优势:

(1)该体系的竖向承载力大。一般单个的隔震器竖向承载力设计值可达数千吨,极限承载力可达上万吨。

(2)该体系的隔震层具有稳定的弹性复位功能,能在多次地震中自动瞬时复位.这是摩擦滑移隔震体系所完全不能相比的。

(3)隔震器的耐久性好,抗低周疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均较好.通过对产品试件的各类性能测试,其使用寿命在60~80年.最近日本曾将一幢使用了10年之久的叠层橡胶垫基础隔震楼中的隔震器更换下来进行各类性能测试,结果发现,其各类指标与10年前相比,几乎没有什么变化。

(4)隔震效果明显,其加速度反应大大低于非隔震结构,且理论分析结果与实验结果比较吻合。

(5)与其它隔震体系相比,隔震器受地基不均匀沉降的影响并不十分明显,且构造简单、安装方便,传力方式简单明确。

尽管叠层橡胶垫隔震结构有诸多明显的优点,但在研究过程中发现,该体系在动力性能方面要求相当严格,不论从设计还是到施工,都与传统的非隔震结构有很大的区别.为了保证分析与计算结果的可靠性,分别采用4条途径分析了不同类型的4种结构体系的动力响应,发现:

1)叠层橡胶垫基础隔震结构的动力特性,不但随结构体系的类型不同而变化,而且与隔震器安装位置的不同也有很大关系.因此,在设计时不但要对其进行专门的概念设计,而且应从多角度进行动力分析,合理、准确地把握其动力响应,才能保证做出安全、可靠的设计。

2)在隔震结构中,为了真正实现上部结构与地面的“隔离”,还需注意一些关键部位的构造处理.如底层楼梯与主体结构的隔离处理,上下水、煤气、供暖及配电管道穿越隔震层时的柔性化问题等,有一方面疏忽都会在地震中带来巨大的灾难。

3)除此之外,叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层对施工的要求是比较严格的.隔震层的位移不能受任何原因的干扰和约束,施工时不能损伤隔震器及其附件,并要求隔震器安置有较高的水平度,以确保地震时隔震层能发生水平位移并瞬时复位。

5.结论

(1)由于叠层橡胶垫隔震体系具有竖向承载力大、弹性复位功能强、隔震效果明显等性能优势,因此在设计中,对传统楼房的高度限值和安全距离等限制条件均可适当放宽。

(2)研究结果表明,叠层橡胶垫基础隔震体系上部结构的设防烈度可降低1~2度,且仍有较大的安全储量。

(3)虽然隔震体系要增加一层隔震层,似乎造价有所增高.但随上部结构设防烈度的降低而节约的造价,可用于建造隔震层.因此,对整个隔震建筑的工程造价来说,和同类非隔震建筑相比,造价会在—5~+5之间浮动.如果把建筑物全寿命及地震时建筑结构的破坏、内部财产的损失、人员伤亡以及建筑物损坏造成的停工停产所带来的损失加起来,该基础隔震体系的经济效益和社会效益十分巨大,是一种极具推广和应用的新技术。

【参考文献】

[1]姚亚雄.建筑创作与结构形态[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2000.