建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)

1、1 建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)2建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)一、抗震與隔震一、抗震與隔震1、抗震：、抗震：地震是由于地面的運(yùn)動，使地面上原來處于靜止的建筑物受到動力作用而產(chǎn)生強(qiáng)迫振動，因而在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力、變形和位移。經(jīng)過簡化后的模型動力學(xué)分析和建筑抗震經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，即一次次的震害分析進(jìn)行修正、補(bǔ)充，得到一些建筑物在地震作用下的反應(yīng)機(jī)理及破壞形式，提出了一些建筑物抗震的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)的基本原則。這些在實(shí)際應(yīng)用中得到了很不錯(cuò)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(fù)加固改造的問題，在建筑設(shè)計(jì)和施工中逐漸地采用隔震和消能減震技術(shù)。 3建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技

2、術(shù)2、隔震：、隔震：隔震即是隔離地震，在建筑物和構(gòu)筑物的基底或某個(gè)位置設(shè)置控制機(jī)構(gòu)來隔離或耗散地震能量，以避免或減少地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳輸，使結(jié)構(gòu)振動反應(yīng)減輕，實(shí)現(xiàn)地震時(shí)建筑物只發(fā)生較輕微的運(yùn)動和變形，從而保障建筑物的安全。隨著科技發(fā)展，這種技術(shù)越來越來受到人們的重視。二、傳統(tǒng)的抗震方法二、傳統(tǒng)的抗震方法 傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)主要利用結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件屈服后的塑性變形和耗能來耗散地震的能量，因此對這些區(qū)域的耗能性能要求特別重要。一旦由于某些因素而導(dǎo)致這些區(qū)域產(chǎn)生問題，則就會嚴(yán)重的影響結(jié)構(gòu)的抗震性能，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。在以往的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，主要通過在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)置多道抗震設(shè)防線、選用耗能構(gòu)件和對

3、結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、延性的合理匹配來提高結(jié)構(gòu)抗震性能。4建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)三、隔震技術(shù)與作用機(jī)理三、隔震技術(shù)與作用機(jī)理 1、 隔震技術(shù)尚屬新興學(xué)科，它能有效地吸收地震能量，減少結(jié)構(gòu)的水平地震作用，從而消除或減輕結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的地震損壞，增強(qiáng)建筑物及內(nèi)部設(shè)施和人員的地震安全性，提高建筑物的抗震能力。與以往的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，采用隔震技術(shù)的建筑物具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）、提高地震時(shí)結(jié)構(gòu)的安全性； （2）、設(shè)計(jì)自由度增大； （3）、防止內(nèi)部物品的振動移動和翻到； （4）、防止非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞； （5）、抑制振動的不適感； （6）、可以保證機(jī)械器具的使用功能；5建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技

4、術(shù) 2、隔震主要分為：積極隔震（對動力設(shè)備采取隔振措施）、 消極隔震（對建筑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)之間設(shè) 置減振器或減振材料。在隔震設(shè)計(jì)時(shí)，要經(jīng)過計(jì)算，進(jìn) 行多方案比較選擇最佳方案。不經(jīng)過計(jì)算而直接采取隔 震措施，有時(shí)會導(dǎo)致隔震效率不高或者不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)處理 不好時(shí)，還可能產(chǎn)生共振，不僅無益還會加大震害。 6建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù) 四、隔震方案設(shè)計(jì)四、隔震方案設(shè)計(jì) 1、基礎(chǔ)隔震、基礎(chǔ)隔震 ：在建筑物或構(gòu)筑物的基底設(shè)置隔震裝置。1.1 隔震器隔震器 （1）、橡膠支座）、橡膠支座 它是由多層橡膠和鋼板相互疊加而成，在施加豎向荷載時(shí)，由于橡

5、膠受到鋼板的約束，不會產(chǎn)生很大的橫向變形，即具有很強(qiáng)的抗壓能力；水平方向有很大的變形能力，在地震作用下，橡膠墊可以隔離水平方向的運(yùn)動分量。最初是在1965年用于倫敦的地鐵車站上面的建筑，采用多層橡膠支座防止了地鐵的振動傳給上部建筑物。 7建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)（2）、鉛心橡膠墊）、鉛心橡膠墊 它是對橡膠支座的一大改進(jìn)。在橡膠支座中心鉆孔，插入一個(gè)鉛芯，利用其塑性變形能力把支座的臨界阻尼從3增加到1015。因此，在低阻尼要求的情況下，可以不使用阻尼器。（3）、柔性樁結(jié)構(gòu)）、柔性樁結(jié)構(gòu) 它是采用立在套管中的樁來隔震，樁頂鉸接，使樁在水平方向有一定的柔性，套管和樁之間有一定的間隙，使樁可以

6、在套管中變位，將結(jié)構(gòu)與可能發(fā)生有害地震的土層分開。當(dāng)樁頂安置阻尼器時(shí)，可構(gòu)成有效的隔震基礎(chǔ)系統(tǒng)。 8建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)1.2 阻尼器阻尼器 （1）、油阻尼器）、油阻尼器 它是比較理想的阻尼材料。根據(jù)流體動力學(xué)理論可以設(shè)計(jì)各種形式的油阻尼器。所采用的油材料很多，通常油硅油、機(jī)械油、柴油機(jī)油、變壓器油等。在設(shè)置時(shí)，一般不少于四個(gè)，對稱布置在基礎(chǔ)的四角，避免在體系質(zhì)心的坐標(biāo)軸線上布置阻尼器。（2）、摩擦阻尼器）、摩擦阻尼器 將幾塊鋼板用高強(qiáng)螺栓連在一起，可做成摩擦阻尼器。通過調(diào)節(jié)高強(qiáng)螺栓的預(yù)應(yīng)力，就可調(diào)節(jié)鋼板間摩擦力的大小。通過對鋼板表面進(jìn)行處理或加墊特殊摩擦材料，可以改善阻尼器的往復(fù)

7、摩擦性能。 9建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)（3）、彈塑性阻尼器）、彈塑性阻尼器 低碳鋼具有良好的塑性變形性能，可在超過屈服應(yīng)變幾十倍的塑性應(yīng)變上下往復(fù)變形數(shù)百次而不斷裂。根據(jù)需要，可以將鋼板（棒）彎成各種形狀做成阻尼器。2、懸掛隔震、懸掛隔震 懸掛隔震即將結(jié)構(gòu)的全部或大部分質(zhì)量懸掛起來，使地震動傳遞不到主體質(zhì)量上，產(chǎn)生較小的慣性力，從而起到隔震作用。懸掛結(jié)構(gòu)在橋梁、火電廠鍋爐架等方面有大量應(yīng)用。懸掛結(jié)構(gòu)懸桿受力較大，須采用高強(qiáng)鋼，而高強(qiáng)鋼忍性差，在豎向地震作用時(shí)易拉斷。為減小豎向地震作用，可在吊點(diǎn)設(shè)減震彈簧，并配合使用阻尼器。著名的43層香港匯豐銀行新大樓采用的就是懸掛結(jié)構(gòu)。 10建筑結(jié)構(gòu)

8、隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)五、隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五、隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、隔震層的位置、隔震層的位置 設(shè)置在建筑物最小層的基礎(chǔ)隔震和設(shè)置在建筑物中間層的中間層隔震。在實(shí)際工程中，主要根據(jù)建筑物的用途、性能、造價(jià)等因素來進(jìn)行綜合判斷確定合適的隔震層位置。如將隔震構(gòu)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(shè)備用房，停車場和共用管道溝，這樣可有效利用城市空間。 2、隔震層水平剛度的結(jié)構(gòu)方案、隔震層水平剛度的結(jié)構(gòu)方案 為了提高隔震效果，隔震層的水平剛度應(yīng)十分低，使建筑物的自振周期增大。在實(shí)際中，可以采用大間距、大直徑多層橡膠的結(jié)構(gòu)方案，使得每個(gè)隔震器的受荷面積增大，而總數(shù)減少。 11建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)

9、建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù) 3、多層橡膠層不產(chǎn)生拉力的結(jié)構(gòu)方案、多層橡膠層不產(chǎn)生拉力的結(jié)構(gòu)方案 多層橡膠受拉剪的試驗(yàn)資料比受壓剪的少，應(yīng)保證其受力可靠。因此，多層橡膠與上部分結(jié)構(gòu)不采用螺栓連接而采用鉸接連接，使多層橡膠層不產(chǎn)生拉力。 4、凈空間距、凈空間距 在遭遇特大地震作用時(shí)，建筑物的變形不能導(dǎo)致碰撞。因此，水平方向上，應(yīng)保證具有上部結(jié)構(gòu)的地震變形的1.52.1倍的凈空間距。 5、隔震構(gòu)件的置換、隔震構(gòu)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(gòu)件有可以置換的隔震結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。特別是與隔震器獨(dú)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

10、物或局部設(shè)置千斤頂來置換隔震器或?qū)ζ浼庸獭?12建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)六、隔震結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與造價(jià)六、隔震結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與造價(jià) 1、隔震結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、隔震結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 一般來說，隔震結(jié)構(gòu)可以適合各種用途的建筑，并都能獲得較好的隔震效果。出于結(jié)構(gòu)的安全性、房屋內(nèi)部物品的振動翻到、防止構(gòu)件二次損壞等因素，更適合用隔震措施的建筑物有：住宅（居民住宅、養(yǎng)老院、療養(yǎng)院）、公共建筑（劇院、醫(yī)院、旅館）、防災(zāi)中心建筑（學(xué)校、消防局）、核電設(shè)施（核電站、倉庫）、尖端產(chǎn)業(yè)設(shè)施（研究所、超精密加工廠）、紀(jì)念性建筑物（紀(jì)念建筑、寺廟）等等。13建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)2、隔震結(jié)構(gòu)的造價(jià)、隔震結(jié)構(gòu)的造價(jià) 隔震建筑在振動性能和抗震安全性方面提高了建筑物的附加價(jià)值，因此與以往建筑物比較時(shí)，應(yīng)考慮附加價(jià)值進(jìn)行綜合評價(jià)。在考慮隔震建筑的造價(jià)時(shí)，不