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什么是建筑结构隔震技术?

浏览次数:2615 2016-08-31

基础隔震是在结构物地面以上部分的底部设置隔震层,使之与固结于地基中的基础顶面分开,限制地震动向结构物的传递,如上图所示。地震来临时,地动而上部结构不动。

目前采用的基底隔震主要用于隔离水平地震作用,隔离层的水平刚度应显著低于上部结构的侧向刚度,这样,延长了结构的地震周期,使结构的加速度大大减小。同时,结构在地震反应过程中大变形主要集中在基底隔震层处,而结构本身的变形很小,此时可近似认为上部结构是一个刚体,从而为建筑物的地震防护提供良好的安全保障。与传统的抗震结构相比,基础隔震结构具有以下优点:

1)提高了地震时结构的安全性及舒适感。根据基底隔震结构在地震中的强震记录和振动台模拟地震试验可知,这种隔震结构的加速度反应是传统的抗震结构的1/4~1/12

2)防止了非结构构件破坏和建筑物内物品的振动、移动和翻倒,在中小地震作用下,隔震结构基本未发生破坏,仍处在弹性阶段;在罕遇大地震作用下,隔震结构仅发生部分破坏或非结构构件破坏,而不致倒塌。上部结构近似于刚体振动。(隔震与不隔震结构的效果对比如下图所示)

3)降低了房屋结构造价。虽然隔震装置需要增加约5%的造价,但由于地震时上部结构的地震作用大大降低,使上部结构的构件截面、配筋等减少,构造措施和施工简单,隔震结构总造价仍可降低。统计表明:7度区可节省1%~3%8度区可节省10%~20%。

4)结构平立面设计较为灵活。由于上部结构地震作用减少很多,使得对建筑和结构设计时的严格限制大大放宽。

5)可以保持仪器和设备的正常使用功能。

最常用的隔震方式为橡胶支座隔震,如下图所示。用作隔震装置的橡胶支座,可用天然橡胶,也可用人工合成橡胶。为提高支座的竖向承载力和竖向刚度,橡胶支座一般由橡胶片与薄钢板叠合成,并将钢板边缩入橡胶内,以防止钢板锈蚀。当沿竖向压缩橡胶支座时,橡胶的剪切刚度限制钢板间的橡胶片外流。橡胶层的总厚度越小,橡胶支座能承受的竖向荷载越大,它的竖向和侧向刚度也越大。

隔震技术要求隔震支座的水平刚度较少,以隔离水平地震动,而隔震垫的竖向刚度应比较大,以避免上部结构的竖向不均匀变形。纯橡胶支座满足水平刚度低的要求,但是不满足紧向变形的限制。而叠层钢板橡胶支座恰巧满足这两点需求,因此在隔震中得到广泛应用,成为目录主要的隔震方式。


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