工程抗震原理試題

1、工程結(jié)構(gòu)抗震理論與應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)抗震理論與應(yīng)用課程論文學(xué)號： 姓名： 1. 工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響因素有哪些，各自又是如何影響的？（不少于600字）地震反應(yīng)是指建筑結(jié)構(gòu)由地震引起的振動反應(yīng)稱為地震反應(yīng)，包括地震在建筑結(jié)構(gòu)中引起的內(nèi)力、變形、位移、速度和加速度等。其影響因素包括結(jié)構(gòu)自身的動力特性，即自振周期、振型、阻尼和結(jié)構(gòu)所在的場地，以及地面運(yùn)動的強(qiáng)弱。（1） 從結(jié)構(gòu)自身來看： 自振周期。由于場地土的濾波和放大作用，會在既定的場地上形成某種頻率占主導(dǎo)地位的波形，而建筑結(jié)構(gòu)的周期要避開這種波的卓越周期，以免發(fā)生共振。當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振周期與場地的特征周期相同或接近時，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)最大。 振型和阻尼。振

2、型階數(shù)越高，振型反應(yīng)越小。結(jié)構(gòu)的總地震反應(yīng)以低階振型反應(yīng)為主，而高階振型反應(yīng)對結(jié)構(gòu)總地震反應(yīng)的貢獻(xiàn)較小。結(jié)構(gòu)阻尼比越小，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)越大。 場地。建筑物的選址對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有重要的影響，應(yīng)選擇有利場地，避開不利場地，杜絕危險(xiǎn)場地。斷層帶、突兀地等場地對結(jié)構(gòu)的危害較平坦場地為重。（2） 從地面運(yùn)動來看： 地震動的幅值。幅值是描述地震地面運(yùn)動強(qiáng)烈程度的最直觀參數(shù)。通常情況，幅值越大，地面運(yùn)動越強(qiáng)烈，相應(yīng)的震級也越大，從而帶來的建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)也越大。 頻譜。地震發(fā)生時，其加速度波形含有多種頻譜成分，并在不同的場地土和地基上表現(xiàn)出不同的特性。一般的，軟土地基上，加速度波形長周期分量比較顯著，對此類

3、地基上自振周期較長的結(jié)構(gòu)有較重的影響：反之，在硬土地基上，短周期波形比較顯著，對上部自振周期較短的結(jié)構(gòu)物有更不利的影響。持時。地震加速度波形的持續(xù)時間對結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有重要的影響，并且，這種影響主要表現(xiàn)子結(jié)構(gòu)開裂后。在結(jié)構(gòu)物已開裂時，持續(xù)時間越長，引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)也越大，造成結(jié)構(gòu)損害的可能性就越大。2. 工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法有哪些，線性分析與非線性分析方法的區(qū)別？（不少于800字）（1） 地震反應(yīng)分析可分為確定性地震響應(yīng)分析和隨機(jī)性地震響應(yīng)分析；也可以分為線性分析和非線性分析。（2）確定性地震響應(yīng)分析基本方法包括： 線性分析：集中質(zhì)量法、有限單元法、廣義坐標(biāo)法、時域分析法、頻域分析法、振型疊

4、加法和底部剪力法。集中質(zhì)量法：離散化方法的一種。在連續(xù)結(jié)構(gòu)體系的動力反應(yīng)分析中，慣性力由結(jié)構(gòu)運(yùn)動產(chǎn)生，反過來結(jié)構(gòu)的運(yùn)動又受慣性力大小的影響。若要確定連續(xù)結(jié)構(gòu)的全部慣性力，則必須確定每一個點(diǎn)的位移、加速度。此時結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的位置及時間都必須看作獨(dú)立變量，故此必須用微分方程描述。有限單元法：從物理上看，有限元就是把連續(xù)結(jié)構(gòu)化成離散化單元，而單元大小有限，故稱為有限元。各單元在其相鄰邊界點(diǎn)上相連，只在有限個點(diǎn)上有聯(lián)系的離散模型。通常以這些廣義節(jié)點(diǎn)位移為未知量，按節(jié)點(diǎn)平衡條件建立運(yùn)動方程。一般采用位移法，也可采用力法。廣義坐標(biāo)法：假定結(jié)構(gòu)質(zhì)量各處都是均勻的，為了限制自由度，可取假定的結(jié)構(gòu)變形形狀用一系列規(guī)

5、定的位移曲線的和來表達(dá)，這些曲線則構(gòu)成結(jié)構(gòu)的位移坐標(biāo)，也稱廣義坐標(biāo)。時域分析法：對于一個多自由度體系，采用有線元方法離散化可以得到體系的動力平衡方程。對上述微分方程組初值問題，采用時域積分法求解。頻域分析法：對于線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，由于存在疊加原理，其時域解與頻域解是完全等價的。頻域分析方法的基本思路是利用傅氏分析原理，首先計(jì)算結(jié)構(gòu)體系的頻域傳遞函數(shù)，由此求得問題的頻域解，最后疊加獲得問題的時域解。振型疊加法：振型疊加法則通過對結(jié)構(gòu)振型特征的離散化來實(shí)現(xiàn)體系動力反應(yīng)的離散化。利用多自由度彈性體系振型正交性求解體系振動反應(yīng)的時域解。利用系統(tǒng)正交特性可將維運(yùn)動方程組解耦，轉(zhuǎn)換為個單自由度系統(tǒng)的運(yùn)動，分別

6、求解各單自由度體系反應(yīng)后再進(jìn)行疊加即得原結(jié)構(gòu)反應(yīng)。該法廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析。底部剪力法：將結(jié)構(gòu)第一振型的最大響應(yīng)視為結(jié)構(gòu)的總地震最大響應(yīng)，按靜力方法求解。適用范圍很有限，屬振型分解法的特例。 非線性分析：時程分析法、簡化方法、等效線性化方法。（3）隨機(jī)性地震響應(yīng)分析均可采用統(tǒng)計(jì)近似方法，其余基本方法包括： 線性分析：振型分解法，將結(jié)構(gòu)離散為經(jīng)典振型，按單自由度體系計(jì)算各振型響應(yīng)的譜密度函數(shù)和相關(guān)函數(shù)，依振型迭加得出結(jié)構(gòu)總響應(yīng)的概率特征。 非線性分析：攝動法（小參數(shù)法）、等效線性化法、Markov矢量法和Fokker-Planck 方法、Wiener-Hermite展開式法。（3） 線性分

7、析和非線性分析的區(qū)別線性分析在結(jié)構(gòu)方面就是指應(yīng)力應(yīng)變曲線剛開始的彈性部分，也就是沒有達(dá)到應(yīng)力屈服點(diǎn)的結(jié)構(gòu)分析。非線性分析包括狀態(tài)非線性，幾何非線性，以及材料非線性。這種方法能比較確切地、具體地和細(xì)致地給出結(jié)構(gòu)彈塑性地震反應(yīng)；能給出結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件和桿件出現(xiàn)塑性鉸的時刻和順序，從而可判明結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制，對于非等強(qiáng)結(jié)構(gòu)能找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，并能計(jì)算出柔弱樓層的塑性變形集中效應(yīng)，更接近實(shí)際情況。 3. 如何減輕或抑制工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，減震措施與控制措施的概念區(qū)別如何？（不少于800字）為了減輕或抑制工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，應(yīng)該采取抗震設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)振動控制。傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)是依靠結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和延性來防御地震

8、，通過增強(qiáng)自身的抗震能力如加大構(gòu)件尺寸，提高材料強(qiáng)度等來抵御地震，通過結(jié)構(gòu)損傷來耗散地震能量。結(jié)構(gòu)振動控制包括隔震、減震和振動控制等方法。通過附加裝置和措施削弱結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。隔震是通過某種裝置，將上部結(jié)構(gòu)與地震地面運(yùn)動分離或切斷，削減地面運(yùn)動向上部結(jié)構(gòu)的傳輸，主要有基底隔震和懸掛隔震。減震包括結(jié)構(gòu)消能減震和阻尼減震，把結(jié)構(gòu)物的某些構(gòu)件(如支撐、剪力墻、連接件等)設(shè)計(jì)成消能桿件，或在結(jié)構(gòu)的某個部位(層間、節(jié)點(diǎn)、聯(lián)結(jié)縫等)裝設(shè)消能裝置。在風(fēng)或小震時，這些消能構(gòu)件或消能裝置具有足夠的初始剛度，處于彈性狀態(tài)，結(jié)構(gòu)物仍具有足夠的側(cè)向剛度以滿足使用要求。當(dāng)出現(xiàn)中、強(qiáng)地震時，隨著結(jié)構(gòu)側(cè)向變形的增大，消能構(gòu)

9、件或消能裝置率先進(jìn)人非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量，使主體結(jié)構(gòu)避免出現(xiàn)明顯非彈性狀態(tài)，并且迅速衰減結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而保護(hù)主體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件在強(qiáng)震中的安全。振動控制包括被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制，結(jié)構(gòu)被動控制是指在建筑物特定部位附加子結(jié)構(gòu)，改變結(jié)構(gòu)的動力特性，達(dá)到降低結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的目的。如調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD），調(diào)頻液體阻尼器（TLD）等。隔震、減震技術(shù)也屬此范疇。結(jié)構(gòu)主動控制是指利用外部能源，在結(jié)構(gòu)振動過程中瞬時改變結(jié)構(gòu)的動力特性，并施加控制力以衰減結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，如主動調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（AMD）、錨索控制等。半主動控制是一種主動改變裝置的參數(shù)，僅需少量外部能源

10、的控制，它符合工程應(yīng)用的實(shí)際情況且可實(shí)現(xiàn)較有效的控制；混合控制則是主動控制和被動控制的有機(jī)結(jié)合，可充分發(fā)揮主動控制和被動控制各自的優(yōu)點(diǎn)。減震措施與控制措施的最終目的都是減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，達(dá)到減震的目的。減震措施具有一定的被動性，其內(nèi)容寬泛，包括傳統(tǒng)抗震、基礎(chǔ)隔振和消能減震等?？梢岳萌哂嘟Y(jié)構(gòu)減震，或在結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位設(shè)置吸能器，也可在主體非承重構(gòu)件中設(shè)置耗能材料，或采用合理的結(jié)構(gòu)布置方式或基礎(chǔ)隔振技術(shù)等。結(jié)構(gòu)振動控制具有主動性的特征，其是當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程的高科技領(lǐng)域之一，指在結(jié)構(gòu)中引入控制理論和控制系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)共同抵御外界動荷載的作用，達(dá)到控制結(jié)構(gòu)形態(tài)，減輕結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的目的。4. 請依

11、據(jù)自己的專業(yè)研究方向，撰寫約于4000字綜述性論文，以工程結(jié)構(gòu)的抗震理論及其應(yīng)用為主題，題目自擬。淺談建筑隔震技術(shù) （天津大學(xué)，天津市 300072）摘要：本文簡要介紹了隔震技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀，闡述了隔震機(jī)理與隔震體系的基本特性，指出隔震技術(shù)的一些問題，最后對隔震技術(shù)的發(fā)展做了展望。關(guān)鍵詞：隔震技術(shù)；隔震體系；發(fā)展現(xiàn)狀；基礎(chǔ)隔震；橡膠支座中圖分類號：TU352.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：APreliminary analysis of seismic isolation of buildings (Tianjin University ，Tianjin 300072，China) Abstract:

12、:This paper reviews the development and research of seismic isolation system for civil engineering structures .The control mechanism of the isolation system is investigated, and some major problems of seismic isolation are pointed out. Finally, expectation the development of the buildings seismic is

13、olation technology is made in the paper.Key words: seismic isolation; isolation system; current development; base-isolation; rubber bearing 1 引言地震是一種危害性極大的自然災(zāi)害，往往會造成極大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其原因主要是由于地震會引起地面運(yùn)動，使地面上的建筑物受到動力作用而產(chǎn)生振動，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力、變形和位移，而發(fā)生破壞、倒塌。為了盡可能的減輕地震災(zāi)害，工程結(jié)構(gòu)必須采取合理的抗震技術(shù)。隔震技術(shù)是20世紀(jì)最具代表的革新性結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)之一， 其構(gòu)造簡

14、單，性能穩(wěn)定，造價相對低廉，早已成為國內(nèi)外結(jié)構(gòu)工程和防災(zāi)工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向，也是應(yīng)用于高烈度區(qū)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)減震控制最為常用的減震技術(shù)之一。在1994年的美國加州北嶺地震和1995年日本兵庫縣南部地震中有幾棟橡膠支座隔震房屋經(jīng)歷了強(qiáng)烈地震的考驗(yàn)，促進(jìn)了隔震技術(shù)的發(fā)展和推廣。自這兩次地震以后，應(yīng)用橡膠支座的基礎(chǔ)隔震技術(shù)已獲得工程界的認(rèn)同，相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)業(yè)已付諸實(shí)施1。2 隔震技術(shù)的發(fā)展與研究1881年，日本學(xué)者河合浩藏首先提出了基礎(chǔ)隔震的概念，他的做法是先在地基上設(shè)置幾層圓木，圓木上做混凝土基礎(chǔ)，再在混凝土基礎(chǔ)上蓋房，以削弱地震傳遞的能量，這是一種滾軸隔震的思想。1909年，美國的J.A.卡蘭

15、特倫茨提出在基礎(chǔ)與上部建筑物之間鋪一層滑石或云母，這樣地震時建筑物會發(fā)生滑動，實(shí)現(xiàn)隔震，這是一種滑移隔震的思想。1921年美國工程師F.L. 萊特設(shè)計(jì)了最早的隔震建筑日本東京帝國飯店，他采用密集的短樁穿過表層硬土，插到軟泥土層底部，利用軟泥土層作為隔震層，這在當(dāng)時引起了很大的關(guān)注。1923年關(guān)東大地震以后，該建筑保持完好，而周圍其他建筑破壞嚴(yán)重。1924年，日本的鬼頭健三郎提出了在建筑物的柱腳與基礎(chǔ)之間插入軸承的隔震方案。1927年, 日本的中村太郎認(rèn)識到了吸收地震能量的重要性，首次提出加裝阻尼器以吸收能量。雖然限于當(dāng)時的理論與技術(shù)水平，這些方案大都沒有實(shí)施，但是隔震的概念和思想已經(jīng)比較清晰。

16、20世紀(jì)60年代以來，美國、日本、新西蘭等多地震國家對隔震技術(shù)開展了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，研發(fā)了多種有效的隔震體系, 如疊層橡膠墊隔震體系、砂墊層滑移摩擦體系、石墨砂漿滑移體系、懸掛隔震結(jié)構(gòu)體系、滾動隔震體系等，并廣泛應(yīng)用于30 多個國家數(shù)千幢房屋、橋梁等結(jié)構(gòu)物中。20世紀(jì)70年代起，新西蘭學(xué)者 W.H.Robinson 等開發(fā)出了鉛芯橡膠支座，這是一種可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的隔震元件，大大推動了隔震技術(shù)的應(yīng)用。此后，新西蘭、日本、美國陸續(xù)建成了多座隔震建筑，隔震技術(shù)越來越成熟。現(xiàn)代隔震技術(shù)包括橡膠隔震技術(shù)、摩擦隔震技術(shù)、懸掛隔震技術(shù)和組合隔震技術(shù), 其中研究得最成熟且在工程中應(yīng)用最廣泛的是疊層橡膠隔

17、震技術(shù)。1984年新西蘭建造了世界上第1座以鉛芯疊層橡膠墊作為隔震元件的4層建筑物。1985年美國建成第1座4層的疊層橡膠墊隔震大樓加州·圣丁司法事務(wù)中心，這是美國的第一座隔震建筑。我國1993年在汕頭市由周福霖教授主持完成了第1棟橡膠隔震支座房屋(8層框架)，并于1994年9月16日臺灣海峽地震中經(jīng)受考驗(yàn), 被譽(yù)為世界隔震史上的第3個里程碑2 。截至目前, 世界上大約已建成了5 000 多幢隔震建筑, 目前隔震技術(shù)的應(yīng)用程度在日本等國已成為建筑的主導(dǎo), 我國設(shè)計(jì)和建成的隔震房屋也有3000多幢，僅次于日本。隔震技術(shù)最高已應(yīng)用于50 層以上的超高層建筑中。我國目前最高的隔震建筑為20

18、14年在山東濰坊建成某建筑物，該建筑從隔震層底面到屋頂高度106.6米。3 隔震原理隔震是利用隔震支座和阻尼器，將上部結(jié)構(gòu)與地震地面運(yùn)動分離或切斷，通過增加結(jié)構(gòu)的柔性與提供附加阻尼來減小輸入到結(jié)構(gòu)中的地震作用。從能量守恒的角度，可以認(rèn)為隔震建筑是利用濾波的原理，把不規(guī)則、不均勻的高頻地震振動能轉(zhuǎn)化為建筑主體的低頻平動能，從而減少建筑損壞3。影響地震反應(yīng)的主要因素包括結(jié)構(gòu)的自振周期和阻尼，中低層非隔震建筑物的剛度大、周期短，其基本周期恰好對應(yīng)于地震輸入能量最大頻段，也就是卓越周期，使得加速度反應(yīng)要比地面運(yùn)動大得多。通過延長結(jié)構(gòu)的周期并給予較大的阻尼，就可以明顯降低結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)。結(jié)構(gòu)的較大位移

19、可由設(shè)置在上部結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)頂部之間的隔震層來承擔(dān)，上部結(jié)構(gòu)在地震過程中就會發(fā)生接近剛體平移的運(yùn)動4。當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生地震時 ,隔震支座在地震動力的作用下會發(fā)生水平位移且反復(fù)位移的方向和地震反復(fù)產(chǎn)生的動力方向相反, 不僅能消耗地震能量,而且能使建筑物上部結(jié)構(gòu)從劇烈的 、由下到上不斷放大的晃動變?yōu)橹蛔鏖L周期的 、緩慢的、整體水平平動 , 因而上部結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下基本上處于彈性狀態(tài)，這樣既能保證結(jié)構(gòu)本身 ,又能保證結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的裝修和精密儀不遭損壞 ,從而來保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性和適用性5。隔震結(jié)構(gòu)工作原理示意圖如圖1。 圖1 隔震結(jié)構(gòu)工作模型圖4 隔震體系4.1 隔震體系的基本概念及其特性結(jié)構(gòu)隔震體系

20、是指在結(jié)構(gòu)物底部或某層間設(shè)置隔震裝置而形成的結(jié)構(gòu)體系。隔震裝置應(yīng)當(dāng)具備以下特性(1) 能使能使結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)面上發(fā)生柔性滑動，使結(jié)構(gòu)體系的自振周期大幅增加，遠(yuǎn)離場地的卓越周期，把地面運(yùn)動隔開, 有效降低結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)。(2) 具有足夠的初始剛度，在風(fēng)荷載或輕微地震作用下，體系具有足夠的彈性剛度，以滿足正常使用要求，當(dāng)強(qiáng)震發(fā)生時，裝置柔性滑動，體系進(jìn)入消能狀態(tài)。(3) 具有足夠的阻尼, 可進(jìn)一步耗散輸入到上部結(jié)構(gòu)的地震能量，同時可使隔震層的位移明顯減少。(4) 復(fù)位特性，隔震裝置具有水平彈性恢復(fù)力, 使隔震結(jié)構(gòu)體系在地震中具有瞬時自動“復(fù)位”功能。地震后, 上部結(jié)構(gòu)回復(fù)至初始狀態(tài), 滿足正常使用要

21、求。(5) 具有足夠的豎向承載力，以承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)自重及使用荷載。4.2 隔震體系的構(gòu)造各國學(xué)者對隔震消能裝置進(jìn)行了大量研究，在實(shí)際工程中得到成功應(yīng)用。主要用與隔震體系的隔震消能裝置有6：(1) 隔震裝置：設(shè)置在結(jié)構(gòu)物底部并支承在基礎(chǔ)面上，承受結(jié)構(gòu)物自重并使結(jié)構(gòu)物能在其上柔性滑動。可以增大結(jié)構(gòu)的自震周期并隔離地面震動。隔震裝置有橡膠墊，滾珠（或滾軸），個別也采用懸掛隔震和套筒樁等方法。(2) 消能裝置：與隔震裝置平行設(shè)置于結(jié)構(gòu)底部與基礎(chǔ)面之間。當(dāng)結(jié)構(gòu)物水平位移較小時，保持足夠的初始彈性剛度。結(jié)構(gòu)水平位移較大時, 它進(jìn)入非彈性狀態(tài)（或產(chǎn)生阻尼），消耗地震能量。消能裝置主要有軟鋼消能桿件，鉛擠壓消能

22、器，油阻尼器，氣阻尼器等。(3) 隔震兼消能裝置：同時兼有隔震作用和消能作用，承受結(jié)構(gòu)自重, 并使結(jié)構(gòu)能在其上柔性滑動, 起隔震作用。又能在小位移時, 具有足夠的初始剛度。位移較大時, 則進(jìn)入非彈性狀態(tài), 或產(chǎn)生阻尼, 起消能作用。常用的隔震兼消能裝置有: 灌鉛橡膠墊，摩擦滑板，橡膠墊加摩擦滑板，粉粒墊層，涂層滑層，氣墊層，液墊層等。4.3 隔震體系的優(yōu)勢(1) 顯著減弱地震反應(yīng)。從振動臺地震模擬試驗(yàn)結(jié)果可知，隔震結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)基礎(chǔ)固結(jié)結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的1 /31 /10，可有效地保護(hù)結(jié)構(gòu)物或內(nèi)部設(shè)備，減震效果相比于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)勢十分明顯6。(2) 地面劇烈震動時，上部結(jié)構(gòu)仍能處

23、于正常的彈性工作狀態(tài)。這既適用于一般民用建筑結(jié)構(gòu)，確保人們在強(qiáng)地震中的安全；又適用于某些重要結(jié)構(gòu)物以及有重要設(shè)備的建筑物等。(3) 簡單明了。只需考慮隔震裝置，結(jié)構(gòu)本身設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)相比大大簡化。(4) 修復(fù)方便。地震以后，只需對隔震裝置進(jìn)行必要的檢修和更換，一般不需要考慮結(jié)構(gòu)本身的修復(fù)，為震后工作帶來方便。4.4 隔震層的布置當(dāng)采用隔震技術(shù)時, 應(yīng)根據(jù)具體情況合理布置隔震層，隔震層一般在4個不同的位置布置4。(1) 基礎(chǔ)隔震，隔震層設(shè)置在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間，這是最經(jīng)典的隔震層布置，用于新建建筑物或大型公共建筑的維修與加固。(2) 首層隔震，隔震層設(shè)置在一層頂。當(dāng)結(jié)構(gòu)首層為車庫或設(shè)備層時，

24、可采用首層隔震，不必在結(jié)構(gòu)四周挖隔震溝。(3) 層間隔震，隔震層設(shè)置在一樓以上或上部結(jié)構(gòu)的某一層中。適用于重建與加固建筑物。(4) 頂層隔震隔震層設(shè)置在建筑的頂部，在既有建筑物抗震加固時在頂部增加1 層或2層，可在增加房屋使用面積的同時提高結(jié)構(gòu)的安全性。4.5 隔震體系的應(yīng)用范圍由于隔震體系相對于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)具有各種優(yōu)勢。所以，它特別適用于下述情況：(1) 地震區(qū)12層以下的中低層建筑，能確保這些建筑在地震中的安全。(2) 地震區(qū)的重要建筑或不允許在地震中出現(xiàn)裂縫或損壞的建筑，如歷史文物建筑、原子能反應(yīng)堆、導(dǎo)彈發(fā)射場等。(3) 地震中要確保安全的重要建筑結(jié)構(gòu)或設(shè)施: 電廠、水廠、電訊樞紐、廣播

25、電臺、變電站、政府辦公樓、警察局、檔案室、監(jiān)獄、消防站、醫(yī)院等。(4) 內(nèi)部有精密的或嚴(yán)格要求防震的設(shè)備儀器的建筑物: 電子計(jì)算機(jī)房、半導(dǎo)體車間、電子顯微鏡工廠、化學(xué)試驗(yàn)室、微生物試驗(yàn)室、毒品間、危險(xiǎn)材料貯藏室。(5)用于重要設(shè)備或特殊構(gòu)筑物的抗震: 油灌、水池、貯氣罐、變壓器、管道、橋梁等。(6) 局部振動環(huán)境的改善: 臨近地鐵的民房(英國等歐洲國家早就采用隔震體系來隔離地鐵的振動影響)，或在建筑物內(nèi)部某層或某部位裝有嚴(yán)格防震要求的儀器設(shè)備) 局部隔震。(7) 舊有建筑物、構(gòu)筑物或設(shè)備的抗震能力的改良、改建等7。5 隔震技術(shù)的制約目前建筑隔震技術(shù)還存在一些問題，有待進(jìn)一步的研究和解決，如:

26、(1) 無芯橡膠支座阻尼較小、耗能不足, 在工作過程中, 上部結(jié)構(gòu)和隔震層的相對變形較大, 因此, 它必須與其他阻尼器一起使用才能具有良好的減震效果, 這樣就增加了隔震層施工安裝的復(fù)雜程度；(2) 鉛芯橡膠支座在中小地震作用下可以起到較好的隔震、減震作用, 但是鉛芯變形后無法恢復(fù)原狀, 因而大震下自恢復(fù)能力差；(3) 疊層橡膠支座豎向極限拉應(yīng)力遠(yuǎn)小于豎向極限壓應(yīng)力, 隔震支座不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。特別是橡膠和鋼板的結(jié)合面是一個薄弱環(huán)節(jié), 在罕遇地震下, 豎向地震力往往很大, 使得基礎(chǔ)常有提離現(xiàn)象；(4) 橡膠支座抗老化、抗腐蝕等問題一直沒有得到較好的解決, 目前在工程中已有一些支座（如橋梁支座）因橡膠老化或變形過大不能復(fù)位而產(chǎn)生了不同程度的問題；(5) 對于高層和超高層效果不佳，由于高層及超高層建筑的水平地震力產(chǎn)生的傾覆力矩較大，在強(qiáng)地震動作用下，橡膠隔震支座容易出現(xiàn)受拉現(xiàn)象。在強(qiáng)地震動作用下，大高寬比結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生明顯的顛簸和晃動，從而會使得橡膠隔震支座的受拉現(xiàn)象更加明顯。當(dāng)橡膠隔震支座受軸向拉伸時，雖然從外觀上看并無太大損傷，但其內(nèi)部容易形成負(fù)壓狀態(tài)而產(chǎn)生許多空孔。研究表明，橡膠隔震支座經(jīng)較大受拉變形后再受壓，其豎向受壓剛度降低為初期剛度的1/2左右8。6 結(jié)語傳統(tǒng)的抗震方法是依靠主體結(jié)構(gòu)自身的非彈性狀態(tài)來消耗地震能量，但是因?yàn)榈卣鹪O(shè)計(jì)烈度在確