對我國建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題探析

1、<p>　　對我國建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題探析</p><p>　　摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,破壞性地震造成的經(jīng)濟損失會越來越大.本文分析了隔震設(shè)計的優(yōu)點及隔震建筑技術(shù)的基本原理并針對建筑隔震設(shè)計中的一些關(guān)鍵問題進行研究探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；隔震；設(shè)計；分析 </p><p>　　Abstract: with the deve

2、lopment of social economy, destructive earthquake economic loss will be more and more big. This paper analyzes the advantages and isolation of vibration isolation design of architectural technology and the basic principl

3、e of building research, this paper discusses some key problems in the design of vibration isolation. </p><p>　　Key words: building structure; Isolation; Design; analysis </p><p>　　中圖分類號：TU2文獻標識碼

4、：A文章編號：2095-2104(2013) </p><p>　　近三十年來,由于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)試驗及實際地震中表現(xiàn)出的優(yōu)良的耐震性能,引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的廣泛關(guān)注?；A(chǔ)隔震技術(shù)己成為一種新的抗震對策,不僅適用于新建房屋設(shè)計,而且也為舊房加固和珍貴歷史文物的護開辟了新的途徑。采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)是工程結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的有效途徑之一。它是在基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層,通過減小地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞而有效的保

5、護上部結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部設(shè)施在強震中的安全。 </p><p>　　一、隔震設(shè)計的優(yōu)點 </p><p><b>　　1、隔震的有效性 </b></p><p>　　隔震明顯有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。從振動臺地震模擬試驗結(jié)果及美國，日本建造的隔整結(jié)構(gòu)在地震中的強震記錄得知，隔振體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)固定）加速度反應(yīng)的1/3-1/1

6、0。這種減震效果是一般傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)所望塵莫及的 。從而能非常有效地保護結(jié)構(gòu)物或內(nèi)部設(shè)備在強地震沖擊下免遭任何毀壞。 </p><p><b>　　2、隔震的安全性 </b></p><p>　　在地面劇烈震動時，上部結(jié)構(gòu)仍能處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)， 確保居民在強地震中的絕對安全， 也適用于某些重要結(jié)構(gòu)物和重要設(shè)備保安全。 </p>

7、;<p><b>　　3、隔震效果 </b></p><p>　　基礎(chǔ)隔震技術(shù)與傳統(tǒng)的抗震措施相比更為有效,隔震層的側(cè)向剛度一般只有上部結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的1/50-1/150，隔展結(jié)構(gòu)的周期可達1.5s以上。這樣,不但有效地避開了場地的特征周期,使結(jié)構(gòu)的水平地震作用降低約50%一70% ,同時,整個結(jié)構(gòu)的水平變形絕大部分集中在隔震層。因此,上部結(jié)構(gòu)基本上是剛體運動,層間相對位移很小

8、。由于隔展結(jié)構(gòu)具有上述震動特征,因此,地震發(fā)生時隔展結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和內(nèi)部設(shè)備一般不會破壞,人員也無需疏散。即使是強震發(fā)生,結(jié)構(gòu)也只需簡單維修或無需修理仍可正常使用。 </p><p>　　4、造價低、施工方便 </p><p>　　隔震結(jié)構(gòu)在強烈地震中的良好表現(xiàn),證實了隔震技術(shù)的安全性和有效性,得到了建筑開發(fā)商和用戶的歡迎,這不僅歸功于它良好的抗震性能,還應(yīng)歸功于該技術(shù)在造價方面的優(yōu)越性：隔震

9、技術(shù)與一般結(jié)構(gòu)相比,有些費用可以減少。費用減少的部分包括：地震作用的減少使結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面減小,層間變形很小使設(shè)備和裝修等方面的連接合理,砌體結(jié)構(gòu)可減小構(gòu)造柱和圈梁等,若考慮利用隔震層作為設(shè)備層或停車場,可抵消隔震構(gòu)件和隔震層費用的增加。 </p><p>　　另外,在強烈地震中,隔震結(jié)構(gòu)不但可以保證人們的生命安全,而且可節(jié)省大量的震后維修等費用。這樣,總造價會有所降低在施工方面,與一般建筑相比,上部結(jié)構(gòu)的施工費用明

10、顯降低。只是因為 上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸可以統(tǒng)一,便于模板的周轉(zhuǎn)和裝修工程的簡化 在工業(yè)化施工中,可以增加預(yù)制構(gòu)件的長度,縮短施工周期 由于層間變形很小,大面積的玻璃幕墻等方面的施工和固定變得簡單。增加工期的部分包括 隔震構(gòu)件的設(shè)置,隔震層上下樓板的施工,隔震層的施工。 </p><p>　　二、隔震建筑技術(shù)基本原理 </p><p>　　隔震建筑是結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)運用的其中一種, 在日本

11、叫“免震建筑” , 其原理為:采用隔震裝置改變建筑物與地基之間連接方式。首先,通過在建筑物底部和基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置隔震裝置,延長結(jié)構(gòu)的自振周期,使結(jié)構(gòu)避開地震波的高能頻帶;其次,提供適當阻尼使建筑物的地震反應(yīng)大大減弱。簡單來說,就是用隔震裝置將地震時建筑物的擺動轉(zhuǎn)換為建筑物對地面的橫向位移,地震能量由隔震裝置自身的變形來吸收。如此隔震建筑物就大大的降低扭曲及彎曲,也會明顯的降低搖擺程度(地震加速度),因而降低構(gòu)造及設(shè)備的破壞。隔震技術(shù)主要

12、應(yīng)用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震設(shè)防烈度為8、9 度的建筑。其主要特征是地震時繼續(xù)保持建筑物的性能,即地震時不僅要確保建筑結(jié)構(gòu)上的安全,還要使作用于建筑物上的水平重力加速度盡可能小,避免室內(nèi)設(shè)施、器具、物品等移動翻倒。由此可見,此類建筑是更注重于建筑使用功能的維持,其設(shè)防目標高于“小震不壞,中震可修,大震不倒”的規(guī)定。 </p><p>　　三、建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計的注意要點 </p><p&

13、gt;　　1、采用基礎(chǔ)隔震設(shè)計上 </p><p>　　應(yīng)注意：在建筑物周邊， 隔震層部分要比基礎(chǔ)大一圈 ，因此場地要寬裕， 隔震層的周圍設(shè)擋土墻 ，其上部有墻外狹道等。 因此要確保地震時不因上部結(jié)構(gòu)的移動而帶來其它問題， 方便檢查和更換隔震裝置 。為使設(shè)備管線適應(yīng)隔震層的位移和變形，常采用柔性連接或球型接點 ，但要考慮安放裝置及檢修的空間，隔震建筑物與其它建筑物之間的聯(lián)系通道要適應(yīng)相對變形 ，確保暢通無阻。 &

14、lt;/p><p>　　2、采用中間層隔震設(shè)計上 </p><p>　　采用中間層隔震,設(shè)計上應(yīng)注意:為適應(yīng)隔震層的移動變形,該部分的建筑外墻應(yīng)設(shè)水平縫, 但要考慮防水、隔音、防火等,也要注意立面的協(xié)調(diào)美觀。解決樓梯、電梯井、機器升降、設(shè)備管線等貫穿隔震層的問題,并考慮防火區(qū)間的劃分。便于檢查、更換隔震裝置及耐火材料等。 </p><p>　　隔震裝置布置和選取的一般原

15、則為：（1）隔震層具有適當?shù)乃絼偠?。在強風(fēng)作用下，隔震層具有足夠的初始剛度， 在較大地震作用時， 隔震層產(chǎn)生柔性變形 ，能大大減小水平地震作用。（2）隔震層的水平剛度中心宜與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心基本一致。（3）隔震裝置具有足夠的豎向承載力和水平變形能力，在發(fā)生大震時，可安全穩(wěn)定地支撐建筑物 ，不會出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，能發(fā)揮隔震功能。（4）隔震裝置具有良好的自動復(fù)位功能， 在發(fā)生大震后，可基本復(fù)位到初始位置，當發(fā)生余震時可繼續(xù)有效發(fā)揮隔震作用。（5

16、）隔震裝置具有較大的豎向剛度，在設(shè)計豎向荷載作用下， 豎向位移被控制在允許值以下。（6）隔震裝置的剛度和阻尼具有較好的穩(wěn)定性 ，在可能出現(xiàn)的荷載和溫度范圍以內(nèi) ，其變化較小。（7）具有良好的耐久性， 具有良好的抗老化、抗疲勞、抗徐變等性能，在建筑物的使用期內(nèi)能有效發(fā)揮隔震作用。 </p><p>　　綜上所述，隔震應(yīng)用的注意點主要是：（1）隔震實際上會使原有結(jié)構(gòu)的固有周期延長，在下列情況下不宜采用隔震設(shè)計；a基礎(chǔ)