我国建筑物隔震与减震研究的现状与展望

抗震 隔震 减震

第20卷　第1期　　　　　　　　　河　北　建　筑　科　技　学　院　学　报　　　　　　　　　Vol120　No112003年3月　　　　　Journal　of　Hebei　Institute　of　Architectural　Science　and　Technology　　　　　Mar12003文章编号:1007-6743(2003)01-0062-03

我国建筑物隔震与减震研究的现状与展望

孟美莉,张德强

(中国建筑西南设计院,广东　深圳　518031)

摘要:介绍了减震、隔震的方法及其在我国建筑领域的应用情况成及其特点。指出了隔震和耗能减震亟待解决的问题。关键词:建筑物;减震;结构工程

中图分类号:TU352　　　　　　　　文献标识码,是造成地震灾害的直接原因。,即由结构本身储存和消耗能量,。性,,因此在这种不确定性的地震作用下,结构不能满足安全性的要求,隔震、经济、简单、可靠的抗震方法。它通过在结构上设置控制机构,由控制机构与结构共同控制、抵御地震等动力荷载,使结构的动力反应减小。结构控制是人的主观能动性与自然的高度结合,是结构对策进程中的里程碑性事件,它已经并将继续对结构工程产生重要影响。

1结构体系地震反应控制方法

地震发生时,地面的地震反应引起结构物的地震反应。基础固结于地面的建筑物,如同一个地面地震反应的“放大器”,结构物的地震反应沿纵向从下到上逐级放大,如果结构物某部分的地震反应过大,可使建筑饰面、装修等非结构构件毁坏室内昂贵仪器或设备遭受破坏,甚至使主体承重结构严重破坏或倒塌,为免上述震害,人们必须对结构体系的地震反应进行控制。目前采用的主要方法有:

①刚性结构体系。它能大大增加结构物的刚度,使结构的地震反应接近地面地震反应。这种结构体系较难实现,也很不经济。②柔性结构体系。它能大大降低结构物的刚度,使结构的地震加速度反应减少,地震作用减少。但这种体系位移过大,使建筑装饰等破坏严重,并且在风荷载或轻微地震作用下刚度不足,影响正常使用,因此在很多情况下这种体系是不现实的。③延性结构体系。它能适当控制结构物的刚度,使结构构件在地震作用时进入非弹性状态,且具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物裂而不倒,这也是目前世界各国普遍采用的抗震方法。这种方法在很多情况下是有效的,但也存在前述的局限性。④柔性底层结构体系。它能保证结构上部的刚度,减小结构底层的刚度,使结构底层在地震时进入非弹性状态。震害表明,这种体系虽能减少上部结构的地震反应,但底层柱列变形过大,破坏严重,甚至倒塌。

随着社会的发展,对建筑物抗震设计的安全性和适用性提出了更为严格的要求,特别是工业向高精度技术发展,采用上述那些传统的抗震设计方法有时不能适应工程的实际需要,这样,隔震体系、耗能减震体系及其它结构控制体系就应运而生了。

2隔震体系及应用

为保留柔性底层结构体系的特性、避免底层结构构件的损坏,可采用隔震结构体系。隔震装置须具备三项特性:①能大大延长结构体系的自振周期,使地震时的变形集中到隔震装置上。②具有足够的初始刚度,在荷载或轻微地震作用下,能满足正常使用要求。③提供较大的阻尼,具有较强的耗能能力。

收稿日期:2002-12-28

作者简介:孟美莉(1970-),女,山西繁峙人,一级注册结构师,从事结构工程的设计与研究。

抗震 隔震 减震

第1期孟美莉等:我国建筑物隔震与减震研究的现状与展望63

与传统的抗震结构体系比较,隔震结构体系具有下列优越性:①有效减轻上部结构的地震反应,从地震模拟试验结果可知,隔震结构体系的加速度反应只相当于一般基础固结构体系(未隔震)加速度反应的1/10—1/4。②在地面剧烈震动时上部结构虽缓慢平动,但仍能处于正常的弹性状态,从而能非常有效保护结构物或内部设备在强震冲击下免遭损坏,这特别适用于某些重要结构物和重要设备。③上部结构设计更加灵活,抗震设计的对象从考虑整个结构物的复杂的不明确的抗震措施转变为只考虑隔震装置,简单明了。④震后修复方便,只对隔震装置进行必要的检查更换,无须考虑建筑结构物本身的修复,地震后可很快恢复正常生活和生产,这将产生明显的社会效益和经济效益。

根据隔震装置所处的位置,基础隔震是目前应用最为广泛最为成熟的一项技术,它是在建筑物基底设置控制机构(隔震装置)传输,使上部结构的振动减轻,防止地震破坏。:①橡胶垫隔震装置。包括天然橡胶垫,标准多层橡胶垫,建结构,,也适用于构筑物、桥梁、铁路及地铁等土木工程;既适于砌体结构,;,也适于中高层建筑(≤20层)。此,橡胶垫隔震装置已先后在西昌、广州60余项工程中得到应用(表1)。橡胶垫隔震技术规程也已编制。②、石墨、砂料、涂层垫层及聚四氟乙烯(PTFE)等材料形成滑移层,,通过该处不连续介面的滑移错动,部分地切断地震波的传播,限制上部结构的地震反应。③滚珠及滚轴隔震。用高强合金制成的滚珠(滚轴)涂以防锈或润滑层后置于上部结构与基础之间,地震作用下,通过滚珠及滚轴滚动而达到隔震的目的,此外还有摆动隔震、悬吊隔震、螺栓钢弹簧隔震、混合隔震等装置。隔震装置除了可以设在建筑物基底,还可视需要设置在建筑物层与层之间,即形成层间隔震体系。

表1　减震、隔震技术在我国部分地区的建筑工程中的应用情况

序号

12345678910111213141516171819202122工程名称住宅楼住宅楼兼金库住宅楼(8栋)大学生宿舍交警指挥中心国税局综合楼乡镇企业综合楼

幼儿园住宅楼博物馆教学试验楼豪华饭店地震监测中心住宅楼教学楼住宅楼住宅楼住宅楼培训中心宿舍楼宿舍楼(加层)

图书馆结构类型R.C.框架砌体混合砌体混合R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架砌体混合R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架R.C.框架底框砌体结构砌体结构砌体结构R.C.框架层数866788988136497720976666高度(m)

27181723263037.225264220143021

建筑面积(m2)

31363200170044164816781937864000410016620350018000610037803500180005000880032001470446418000地　点汕头西昌西昌广州大理大理大理汕头澄海汕头北京丽江广州广州河北三河太原太原咸阳喀什喀什太原太原建成日期1993199519951995199519951995199519951996199619961998199619971997199719981998199819971998近年来隔震技术的发展呈现出如下几个特点:①隔震技术的应用范围更广,数量更多。早期主要用于核电站、电讯枢钮、医院等重要建筑物,近年来已在住宅、办公楼、学校等一般性民用建筑中应用。②隔震建筑的结构形式日趋多样化,不仅应用于砌体结构、钢筋混凝土结构,还应用于钢结构、组合结构、木结构等。③隔震装置的种类越来越多,新的隔震装置不断提出,采用混合隔震技术已成为发展趋势。④隔震设计规程日趋成熟、完善,美国、日本、新西兰、意大利四国已颁布了建筑隔震设计规程,我国已编制《夹层橡胶垫隔震技术规程》。⑤隔震技术的合作研究已成趋势。

抗震 隔震 减震

64河　北　建　筑　科　技　学　院　学　报2003年

3耗能减震体系的研究与应用

耗能减震是把结构物的某些构件(如:支撑、剪力墙等)设计成耗能元件,或者在结构的某些部位(如:

节点、连接处等)装设阻尼器。在风荷载和小震作用下,这些耗能元件与阻尼器处于弹性状态,使结构体系具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求,在强震作用下,耗能元件或阻尼器首先进入非弹性状态,产生较大的阻尼,大量耗散能量,使主体结构的动力反应减小,避免进入明显的非弹性状态,从而 …… 此处隐藏：3449字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……