對(duì)建筑物的抗震之隔震設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　對(duì)建筑物的抗震之隔震設(shè)計(jì)分析</p><p>　　摘要:地震是具有隨機(jī)性、有難于把握的復(fù)雜性以及不確定性，要想準(zhǔn)確的掌握和預(yù)測地震的特性和參數(shù)，科學(xué)界目前尚無法做到。而在建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方面，未能充分考慮到結(jié)構(gòu)空間的空間作用、材料實(shí)效以及阻尼變化等因素，因此也存在著不準(zhǔn)確性。綜上所述，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該立足于工程抗震的基本理論與長期的抗震經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在這里我僅提出隔震設(shè)計(jì)。 <

2、/p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);隔震設(shè)計(jì) </p><p>　　Abstract: The earthquake is random, it is difficult to grasp the complexity and uncertainty, in order to accurately grasp and predict the earthquake characteristics

3、 and parameters, the scientific community is still unable to do. In summary, seismic design should be based on the basic theory of earthquake engineering and seismic experience, here I only present the isolation design.

4、</p><p>　　Key words: structural design; seismic isolation design </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU973+.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是依靠增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身的抗震性

5、能（例如強(qiáng)度、剛度、延性）即通過結(jié)構(gòu)本身來儲(chǔ)存和消耗地震能量來抵抗地震的作用，這也就是說傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)是被動(dòng)的、消極的抗震設(shè)計(jì)。隔震設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)為減輕地震災(zāi)害而采用的設(shè)計(jì)新技術(shù)，實(shí)踐證明，有條件的利用抗震技術(shù)來減輕地震造成的建筑災(zāi)害是完全有可能的。 </p><p><b>　　隔震設(shè)計(jì)的概念 </b></p><p><b>　　1.1隔震設(shè)計(jì) <

6、/b></p><p>　　隔震設(shè)計(jì)是在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置由隔振器、阻尼器等組成的隔振層，隔離地震能量向上部傳遞，減少輸入到上部結(jié)構(gòu)的地震能量，降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，以達(dá)到預(yù)期的防震要求。 </p><p>　　隔震設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)比較表 </p><p>　　傳統(tǒng)抗震 隔震設(shè)計(jì) </p><p>　　結(jié)構(gòu)體系 加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)與基

7、礎(chǔ)的連接 削弱上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接 </p><p>　　設(shè)計(jì)思想 提高自身的抗震能力 隔離地震能量的輸入 </p><p>　　方法措施 強(qiáng)化結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和延性 濾波 </p><p>　　1.2隔震設(shè)計(jì)原理 </p><p>　　大家都知道，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)體系的總水平力超過結(jié)構(gòu)基底的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)體系就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，反之，結(jié)構(gòu)體系的總水平力

8、小于結(jié)構(gòu)基底的滑動(dòng)摩擦力時(shí)，結(jié)構(gòu)體系就不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。對(duì)于以剪切變形為主的建筑結(jié)構(gòu)，地震作用可以通過結(jié)構(gòu)的基底剪力來進(jìn)行衡量。也就是說當(dāng)F1/F2>1時(shí)(在這里F1表示采用滑動(dòng)減震措施后的最大基底剪力，F(xiàn)2表示表示該結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生滑動(dòng)的條件下地震時(shí)可以出現(xiàn)的最大基底剪力。)，表示結(jié)構(gòu)雖然采用了隔震設(shè)計(jì)，但是結(jié)構(gòu)本身未發(fā)生滑動(dòng)，也就是說隔振措施未產(chǎn)生實(shí)際效果，這樣的效果等價(jià)于傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)。因此隔振措施起作用的先決條件是F1/F2<

9、1。 </p><p>　　隔震設(shè)計(jì)的原理是在建筑的上部結(jié)構(gòu)與地基之間設(shè)置隔震系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)脑黾咏Y(jié)構(gòu)的阻尼，延長結(jié)構(gòu)的震動(dòng)周期，以此來降低整個(gè)結(jié)構(gòu)的加速度的反應(yīng)程度，同時(shí)又使結(jié)構(gòu)的位移集中于隔震層上，使得上部結(jié)構(gòu)自身相對(duì)位移很小，就像剛體一樣，結(jié)構(gòu)上基本處于原有的工作狀態(tài)，建筑物也就不會(huì)發(fā)生破壞或者倒塌。隔振系統(tǒng)一般具有豎向剛度大、水平剛度小等特點(diǎn)，且具有能提供較大阻尼的特點(diǎn)。但是該項(xiàng)技術(shù)有一個(gè)特殊限制條件就是：風(fēng)

10、荷載以及其他非地震作用的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的總水平力不宜超過結(jié)構(gòu)自身總重力的10%。 </p><p>　　1.3隔震層的設(shè)置與選擇 </p><p>　　1.3.1其中，隔震層的設(shè)置最適宜選在結(jié)構(gòu)第一層以下的位置，橡膠隔震層的支座間距最好不要過大，適宜設(shè)置在受力較大的位置，其規(guī)格、數(shù)量以及分布應(yīng)該根據(jù)豎向承載力、阻尼的要求以及側(cè)向的剛度三者來通過計(jì)算確定，設(shè)置的要求是在罕見地震后，隔震層

11、不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力，不應(yīng)該出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形。 </p><p>　　我們可以通過公式Kh=∑Kj以及公式￠=∑Kj(tj)/Kh來進(jìn)行計(jì)算，其中：Kh表示隔震層水平動(dòng)剛度；￠表示與隔震層等效的阻尼比；Kj表示第j層支座（包括阻尼器）由實(shí)驗(yàn)確定的水平動(dòng)剛度；tj表示第j層的隔震支座由實(shí)驗(yàn)確定的等效粘滯阻尼比，若單獨(dú)設(shè)置阻尼器時(shí)，以上公式應(yīng)該包括相應(yīng)阻尼器的相應(yīng)阻尼比；對(duì)于Kj，若試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)動(dòng)剛度與和加載頻率有關(guān)時(shí)，這

12、時(shí)最好采用與相應(yīng)的隔振體系基本自振周期相應(yīng)的動(dòng)剛度值。當(dāng)隔震支座由實(shí)驗(yàn)確定設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，豎向荷載應(yīng)保持表一的橡膠隔振支座平均壓力限值。對(duì)多地震驗(yàn)算，宜采用隔震支座的剪切變形為50%的水平剛度和等效粘滯阻尼比且水平加載頻率為0.3hz。對(duì)于罕見的地震，當(dāng)直徑小于600mm時(shí)，隔震支座宜采用水平加載頻率為0.1hz且隔震支座剪切變形為大于等于250%的水平動(dòng)剛度與等效粘滯阻尼比；當(dāng)隔震支座直徑不小于600mm時(shí)可采用水平加載頻率為0.2hz且

13、隔震支座剪切變形為100%的水平動(dòng)剛度和等效粘滯阻尼比。 </p><p>　　表一：橡膠隔振支座平均壓力限值 </p><p>　　1.3.2隔震層以上的隔振措施應(yīng)當(dāng)符合如下隔振措施要求規(guī)定：首先，上部結(jié)構(gòu)和地面之間，必須設(shè)置明確的水平隔振縫，這時(shí)若不能確定水平隔縫時(shí)，至少應(yīng)設(shè)置水滑移墊層；其次，隔震層以上結(jié)構(gòu)應(yīng)至少滿足不阻尼阻礙隔震層在罕見地震下所采取的隔振措施，也就是說上部結(jié)構(gòu)的周圍

14、應(yīng)當(dāng)設(shè)置防震縫，縫的寬度大于等于隔震支座在最大的地震作用下的最大位移的1.2倍；最后，對(duì)丙類建筑物在隔震層以上的抗震措施而言，當(dāng)水平方向減震系數(shù)為0.75時(shí)，不應(yīng)當(dāng)降低非隔振時(shí)的有關(guān)抗震措施。當(dāng)水平方向減震系數(shù)小于等于0.5時(shí)可適當(dāng)降低相應(yīng)要求，但是，這時(shí)候抵抗豎向力的抗震設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)必須不能降低。 </p><p>　　比如，根據(jù)設(shè)計(jì)驗(yàn)算隔震后現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)應(yīng)該如下表所示： </p><

15、;p>　　隔震后現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí) </p><p>　　二、其他相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定 </p><p>　　2.1隔震支座和阻尼器的連接構(gòu)造要求。 </p><p>　　對(duì)于隔震支座和阻尼器的安裝設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在便于檢修人員施工的部位。對(duì)于隔震支座上部以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的連接件，應(yīng)具有傳遞罕見地震下支座的水平剪切力的能力，抗震墻下的隔震支座的間距小于或等于2.0m。

16、最后，外露的預(yù)埋件應(yīng)具有可靠地防腐措施，其中預(yù)埋件的錨固鋼筋應(yīng)要與鋼板焊牢固，錨固筋的錨固長度不宜大于20倍的鋼筋直徑而且不應(yīng)當(dāng)小于250mm。 </p><p>　　2.2隔震層部構(gòu)造連接要求 </p><p>　　在隔振層頂部應(yīng)當(dāng)設(shè)置梁板式樓蓋，并且應(yīng)符合如下要求：當(dāng)采用裝配式或現(xiàn)澆混凝土板時(shí)，配筋現(xiàn)澆面層厚度不應(yīng)小于50mm，現(xiàn)澆板的厚度應(yīng)當(dāng)大于等于140mm。隔振支座的縱向以及橫向

17、梁應(yīng)采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)；隔震層頂部梁板的剛度以及承載力，最好大于一般樓面梁板的剛度和承載力設(shè)計(jì)要求。 </p><p><b>　　2.3特殊要求 </b></p><p>　　為使得設(shè)計(jì)的隔震機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到預(yù)期的隔震目標(biāo)，除了要滿足一般的使用要求外，還應(yīng)滿足：能夠穩(wěn)定的支撐建筑物，水平剛度適中，能夠適應(yīng)建筑物與地基之間的相對(duì)位移，在強(qiáng)震的作用下，當(dāng)隔震系統(tǒng)發(fā)生大變形時(shí)

18、不產(chǎn)生是問現(xiàn)象。 </p><p>　　隔振結(jié)構(gòu)的使用范圍。 </p><p>　　1.醫(yī)院、銀行、保險(xiǎn)、通訊、消防、電力等重要建筑物；2.首腦機(jī)關(guān)、指揮中心以及放置貴重設(shè)備、物品的書房等；3.紀(jì)念性的建筑物、一般工業(yè)與民用建筑。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　抗震設(shè)計(jì)的原則為頻繁地震

19、作用下，建筑物基本上不產(chǎn)生損壞；在罕見地震的作用下，建筑物允許產(chǎn)生破壞但是不倒塌。經(jīng)過抗震設(shè)計(jì)的建筑物，不能避免地震時(shí)的強(qiáng)烈晃動(dòng)，當(dāng)遭遇強(qiáng)大地震時(shí)，雖然可以保證人身安全，但不能保證建筑物及其內(nèi)部設(shè)備及設(shè)施的安全，而且建筑物由于受到嚴(yán)重破壞時(shí)常常會(huì)遇到不可修護(hù)的境遇，若采用隔振就可以避免這些的發(fā)生。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理運(yùn)用可行性方案，合理的選擇構(gòu)建的組成材料，做到社會(huì)與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，美學(xué)、技術(shù)、適用的有機(jī)集合。運(yùn)用新思想、新策略打造建筑結(jié)

20、構(gòu)設(shè)計(jì)第一品牌。真正做到建筑物的適用性。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]趙新銘.工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.科學(xué)出版社.2007.3. </p><p>　　[2]熊丹安.建筑結(jié)構(gòu).華南理工大學(xué)出版社.2009.1. </p><p>　　[3]董曉峰.房屋建筑學(xué).武漢理工大學(xué)出版社.