基础隔震综述
国内外基础滑移隔震与应用现状综述
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文章编号:1009-6825(2012)28-0045-03国内外基础滑移隔震研究与应用现状综述收稿日期:2012-07-25作者简介:吴延辉(1987-),男,在读硕士吴延辉李玉荣陈翠翠(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:介绍了隔震结构的概念及滑移隔震的特点,从能量角度分析了滑移隔震作用机理,对国内外基础滑移隔震的应用研究现状作了综述分析,阐述了在分析过程中所发现的问题,提出了解决办法,对滑移隔震技术理论研究及推广应用具有一定指导意义。
关键词:滑移隔震,隔震装置,系统模型,理论分析中图分类号:TU973.31文献标识码:A0引言所谓隔震,就是在建筑上部结构与下部结构之间加设隔震层的抗震方法,其将地震作用下结构的变形集中于隔震层,有效避开地震卓越周期,隔断地震能量直接向上部结构传递,并且通过塑性变形和阻尼耗散能量。
有效降低上部结构最大加速度和层间位移,大大降低地震响应,使建筑物即使在超设防烈度地震作用下,依然有足够安全储备保障人们的生命财产安全。
按隔震层构造不同主要可分为叠层橡胶垫隔震和滑移隔震。
滑移隔震由于施工简单、取材容易、造价低廉、性价比高,特别适合我国国情[1]。
1滑移隔震结构研究现状滑移隔震结构自1881年由日本学者河合浩藏提出以来,历经美国、日本、中国、新西兰、法国等多国学者研究创新,现已日趋完善。
研究工作主要集中于滑移隔震装置和计算理论分析两个方面。
1.1基础滑移隔震装置滑移隔震装置作为结构实现滑移隔震最关键的部分,主要由两部分组成:滑移支承材料和限位消能元件。
1.1.1滑移隔震支承元件滑移隔震材料主要有:砂垫层(精选砂砾)、石墨垫层(石墨泥膏)、钢珠、聚四氟乙烯、石蜡、滑石粉、不锈钢板、带二硫化钼涂层的钢板、云母等。
国内外专家学者对滑移材料的隔震性能进行了大量的研究。
在这方面的研究,一方面是隔震材料在不同参数影响下的隔震效果;另一方面是研究新型滑移隔震支承元件。
浅谈基础隔震技术
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浅谈基础隔震技术建筑学082 王子敏摘要:阐述了基础隔震技术的基本原理及其特征,简要介绍了几种较成熟的基础隔震系统,通过与传统抗震体系的比较,说明了基础隔震技术的优越性,经济性及其在我国的广阔的应用前景。
关键词:基础隔震;原理;优越性;基础隔震系统1、引言当地壳中的岩石破裂,错动,地表塌陷,火山爆发时,产生剧烈的震动,并以波的形式传到地球表面,引起破坏,这就是地震。
日本是世界上有名的地震多发国家,从1923 年的关东大地震到1955年的阪神大地震, 6.8 级的大地震约有30 次,而每当发生地震时,就有人会想:如果在建造这些建筑物的时候,可以把它与地面的连接切断的话,简单的说,就是把建筑物上部结构和基础隔开,就不会有这么大的损失了。
基于这种构想,“以柔克刚”的免震建筑诞生了。
2、基础隔震技术基本思想和原理在中国,我们将免震称为隔震。
隔震是一种革新的抗震方法,它的基本思想是在建筑物和构筑物的基底或某个位置设置控制机构来隔离或耗散地震能量,以避免或减少地震能量向上部结构的传输,使结构振动反应减轻,实现地震时建筑物只发生较轻微运动和变形,从而达到预期设防目标,使建筑物的安全得到可靠保证,下表比较了隔震房屋与传统抗震房屋的设计理念。
衣I 隔霊房屋和抗震房屋设计理念比较 顶目隔夷另越 整构体系上都结构和基砒牢车连接 酗弱匕部结构与基础的有关连接 科学恩想提离删自身的抗JS 能力 瀚羸地震徒量向建筑物输入 方法帶施强化绘构刚度和lift 滤波 结构隔震体系是指在结构物底部某层间设 置隔震装置而形成的结构体系它包括上部结构, 隔震层和下部结构三部分。
典型的隔震体系如右 图所示,图中隔震设置在结构的首层柱顶。
现在在隔震建筑中以所谓基础免震的方式 较多。
而本文也主要描述基础免震技术。
基础免震是指在建筑物底部与基础之间设置一层具有 足够可靠性的“隔离层”来控制地面运动向上部 结构的传递。
普通中低层建筑的刚度大,周期短, 其基本周期正好在地震输入能量最大的频度上, 因此相应的加速度反应比地面放大的多 (见图2 中A 点)。
国外木结构房屋隔震技术研究综述
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国外木结构房屋隔震技术研究综述近年来,由于强震频繁发生,国外各个国家对于木结构房屋的隔
震技术进行了广泛的研究。
本文将对于国外木结构房屋隔震技术进行
综述。
首先,美国在木结构房屋的隔震技术方面取得了很大的成果。
美
国研究人员开展了一系列的实验和研究,针对不同规模、不同结构的
木结构房屋,提出了多种隔震技术,包括基础隔震、加固与增高、减
震墙体等多种方法。
这些技术的应用使得木结构房屋的抗震能力得到
了极大的提高。
其次,日本也进行了大量的木结构房屋隔震技术研究。
日本的研
究成果主要集中在创新型的隔震结构和隔震器设计,包括了立柱式隔
震器、框架隔震器、铰链隔震器等多种类型。
这些隔震器的设计能够
有效地吸收地震能量,降低木结构房屋的结构损伤。
最后,欧洲地区也在木结构房屋的隔震技术研究领域进行了深入
的探索。
欧洲的研究成果主要集中在灰空间结构的设计和材料的研究上。
这些研究成果不仅提高了木结构房屋的抗震能力,而且还能够更
加美化房屋的外观。
综上所述,国外在木结构房屋隔震技术研究方面取得了丰硕成果,并且不断创新并完善隔震技术,提高木结构房屋的抗震能力。
国外木结构房屋隔震技术研究综述
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国外木结构房屋隔震技术研究综述
随着人们对于建筑安全性的要求越来越高,隔震技术逐渐成为了建筑领域的热门话题。
在国外,木结构房屋隔震技术已经得到了广泛的应用和研究。
木结构房屋是一种以木材为主要结构材料的建筑形式,具有轻质、环保、施工方便等优点。
然而,由于木结构房屋的刚度较小,容易受到地震的影响,因此隔震技术的应用就显得尤为重要。
国外的木结构房屋隔震技术主要有三种:基础隔震、框架隔震和屋面隔震。
其中,基础隔震是最常见的一种技术,其原理是在建筑的基础上设置隔震层,通过隔震层的缓冲作用来减少地震对建筑的影响。
框架隔震则是在建筑的框架结构上设置隔震层,通过隔震层的减震作用来保护建筑。
屋面隔震则是在建筑的屋面结构上设置隔震层,通过隔震层的缓冲作用来减少地震对建筑的影响。
除了以上三种技术,国外还有一些新型的木结构房屋隔震技术,如基础隔震+框架隔震、框架隔震+屋面隔震等。
这些技术的应用,不仅可以提高木结构房屋的抗震能力,还可以减少地震对建筑的破坏,从而保护人们的生命财产安全。
木结构房屋隔震技术是一项非常重要的技术,其应用可以提高建筑的抗震能力,保护人们的生命财产安全。
随着科技的不断发展,相
信这项技术在未来会得到更加广泛的应用和研究。
土木工程隔震方法综述
![土木工程隔震方法综述](https://img.taocdn.com/s3/m/06783dd3b52acfc788ebc996.png)
土木工程隔震方法综述摘要:目前工程常见的隔震系统有叠层橡胶支座隔震系统、滑移支座隔震系统、套管桩隔震系统、弹簧隔震系统、摆动隔震系统。
文章将对叠层橡胶支座隔震系统和滑移支座隔震系统进行概述关键词:隔震;橡胶支座;滑移支座隔震、耗能减震与其他结构控制技术能为结构控制提供有效、经济、简单、可靠的抗震新方法。
隔震技术是采用一种特殊的措施来隔离地震对上部结构的影响,使建筑物在地震时只产生很小的振动,不致造成结构和设施的破坏,并能保证结构物上的重要设备和仪表正常运行。
1 隔震系统概述1.1 叠层橡胶支座隔震系统。
叠层橡胶支座隔震系统是目前工程中最常用的隔振系统,该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互叠置,经过专门的硫化工艺粘合而成,其结构、配方、工艺需要特殊的设计,属于一种橡胶厚制品。
隔震橡胶支座的力学性能如下:第一,受压性能。
隔震橡胶支座的受压性能的纵向承载能力比橡胶自身大得多,与同样截面的钢筋混凝土柱子相当。
第二,受拉性能。
隔震橡胶支座受拉时的弹性刚度只有受压时的1/10左右。
多层橡胶经过较大的受拉变形后再压缩时,受压刚度降低为初期刚度的1/2左右。
第三,耐久性。
隔震橡胶支座的耐久性能取决于橡胶。
采用耐久性能好的橡胶作保护层,以NR表面覆CR和聚四氟乙烯的橡胶符合支撑体的耐久性可长达100年。
因此,隔震橡胶支座作为结构构件,其耐久性能与建筑物寿命相当。
常用的橡胶隔震支座有:天然橡胶支座(NB,Nature Rubber Bearing)、铅芯橡胶支座(LRB,Lead plug Rubber Bearing)、高阻尼橡胶支座(HDB,High Damping Rubber Bearing)等。
1.1.1 天然橡胶支座。
天然橡胶支座由连接钢板、橡胶层和夹层钢板组成。
其基本性能如下:第一,天然橡胶支座竖向承载能力。
支持垂直承载力和天然橡胶轴承基本相同;第二,天然橡胶支座的水平变形能力。
天然橡胶支座的水平变形能力也很出众,剪切变形达到300%仍能保持稳定.无故障,因此,其抗震能力不错;第三,天然橡胶支座的复位能力。
隔震结构抗震分析方法综述
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隔震结构抗震分析方法综述刘畅土木工程2014105110隔震结构抗震分析方法综述摘要:作为突发的自然现象,地震给人们造成了不可挽回的巨大损失,文章通过介绍地震的危害,引出新技术隔震结构。
指出了隔震结构的基本构成以及其对比传统的抗震结构体系的优越性,并总结了近些年在期刊、专著或者是学位论文中在隔震结构的抗震分析中使用到的几种基本方法。
文章最后,辩证的指出了目前隔震结构研究还存在的问题,展望了不久的将来。
关键词:地震、隔震结构、抗震分析;地震是一种突发性的自然现象,地震时释放的地震能量造成了人类生命和财产的巨大损失,是人类所面临的最主要的自然灾害之一。
传统的抗震设计致力于保证结构本身具有足够的强度、刚度和延性,使建筑做到“小震不坏,中震可修,大震不倒”,从而达到减轻地震灾害的目的。
但是,从最近几年发生的四川汶川地震和海地地震造成的巨大灾难来看,原有抗震模式在强震下的不足,并且随着社会经济的快速发展,大量不同性质,不同类型的建筑物如雨后春笋般拔地而起。
如何最大限度的确保在强烈地震作用下此类结构的安全,不致使人民生命安全和财产遭受重大损失;如何保证地震发生时建筑物内精密技术设备能够正常运行而不会由于遭受建筑物的地震反应而破坏,这些都是结构工程技术人员面临的一个现实而又重大的课题,而我们称之为“工程结构的减震控制技术”的出现及其应用(即隔震技术),同时满足了结构的使用性和安全性要求,也为解决这类特殊问题开辟了新的途径,各种隔震结构的研究和应用也成为一种未来结构抗震的趋势和潮流。
隔震是一种革新的抗震方法,它旨在解除结构与地面运动的耦联关系,通过增加结构的柔性与提供附加阻尼来减小输入到结构中的地震作用。
我国的隔震研究开始于上个世纪70年代,早期主要是针对砂垫层滑移隔震的研究,并在云南和四川进行了小型工程试点。
80年代后,开始了采用多种隔震装置的隔震结构工程应用尝试,并陆续建成了沙垫层隔震建筑、滑移块隔震建筑、石墨砂浆层钢棒消能隔震建筑,并且于1994年建成了第一幢叠层橡胶支座隔震住宅楼。
例谈建筑基础隔震技术
![例谈建筑基础隔震技术](https://img.taocdn.com/s3/m/af9c1d8b58fafab068dc0262.png)
例谈建筑基础隔震技术1、隔震技术及其基本原理1.1隔震技术的发展传统抗震结构主要利用结构主体结构抗侧力构件屈服后的塑性变形和耗能来耗散地震的能量,因此对这些区域的耗能性能要求特别重要。
一旦由于某些因素而导致这些区域产生问题,则就会严重的影响结构的抗震性能,甚至产生严重破坏。
在以往的结构抗震设计中,主要通过在结构设计中设置多道抗震设防线、选用耗能构件和对结构的刚度、承载力、延性的合理匹配来提高结构抗震性能。
隔震技术就是在此基础上发展起来的一门新兴学科,它能有效地吸收地震能量,减少结构的水平地震作用,从而消除或减轻结构和非结构的地震损坏,增强建筑物及内部设施和人员的地震安全性,提高建筑物的抗震能力。
与以往的建筑结构抗震设计,采用隔震技术的建筑物具有以下优点:(1)、提高地震时结构的安全性;(2)、设计自由度增大;(3)、防止内部物品的振动移动和翻到;(4)、防止非结构构件的破坏;(5)、抑制振动的不适感;(6)、可以保证机械器具的使用功能;1.2 隔震技术基本原理隔震设计的基本原理就是通过在场地与主体之间或基础与主体之间设置刚度较小、阻尼较大的阻尼隔震层,通过隔震层吸收地震力量,以减少地震能量向上部结构传输,从而有效的降低地震对建筑物的作用。
其原理的核心是通过降低地震对建筑物的作用效应来实现减震、防震的目的。
隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作用,已被国外强震记录所证实。
国内外的大量试验和工程经验表明:隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右,从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏,提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性,增加了震后建筑物继续使用的功能。
2、基础隔震技术的分类2.1橡胶支座的基础隔震技术对于橡胶支座基础隔震技术而言,其支座通常上使用的有普通的叠层橡胶支座、铅芯的叠层橡胶支座、较高阻的尼叠层橡胶支座等等。
这些支座大都利用了叠层橡胶支座对阻尼材料有相应的约束力这一作用,使建筑结构产生剪切变形,这样就能够充分的发挥阻尼材料的良好吸收性能,从而更有效地吸收发生地震时发出的能量。
隔震综述
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隔震综述[1]1.隔震的基本原理结构隔震体系是指在结构物底部或某层间设置由橡胶隔震支座、滑板支座和阻尼器等部件组成具有整体复位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周期,减少输入上部结构的地震能量,达到预期防震要求。
2.隔震建筑的体型、场地、总水平力和竖向力要求1).结构高宽比宜小于4,其最大高度应满足抗震规范非隔震结构要求;复杂结构或高宽比比较大的结构采用隔震设计,需进行详细分析,必要时通过试验确定。
2).建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、III 类,并应选用稳定性较好的基础类型。
3).风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。
4).隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼;穿过隔震层的设备配管、配线,应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。
3.隔震层连接构造要求1).隔震支座的上下连结隔震支座的上下联结板与上下结构分别采用螺栓连接,该螺栓应该采用可拆换性的外插入螺栓联接方案,参见下图3.1图3.1 隔震支座上下连接方案所有联结螺栓或锚固钢筋,均按罕遇地震作用下产生的水平剪力、弯矩和可能出现的拉力进行强度验算。
2).人行楼梯或爬梯的隔离措施穿越隔震层的楼梯在隔震层水平处设水平缝,缝高(竖向隔离空隙)20mm ,参见图3.23).上部结构与周边的隔离措施隔震层以上的上部结构与周边任何固定物均应有隔离空隙。
竖向隔离空隙为20mm ,水平隔离空隙为1.2倍罕遇地震时隔震支座最大水平位移(建议水平空隙500mm )。
不得有任何固定物对上部结构的水平移动形成阻挡。
图3.2人行楼梯的隔离措施构造图所有竖向隔离空隙形成的水平缝均充填柔性粘结胶料,以防鼠虫等爬入或砂尘、风雨飘入,参见图3.34).上部结构与室外联结的建筑节点处理包括出入口、踏步、台阶、室外散水等建筑节点的柔性处理,其原则是不阻挡上部结构在地震时的水平摆动,参见图3.3图3.3上部结构与周边的隔离措施图 5).管线处理穿越隔震层的管线及其处理方案,参见下图图3.5穿越隔震层管线的处理方案(1)电线:在隔震层处留足多余的长度。
滑移基础隔震的综述
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基础滑移隔震技术的主要研究现状1引言基础隔震技术是一种发展较快的被动控制技术,其概念早在19世纪末就由日本学者提出,20世纪初美国的J.A卡兰特伦茨首次提出了滑移隔震的构想并获得认可。
从20世纪20年代开始,滑移基础隔震技术在土木工程中广泛应用,一次次的地震验证了滑移隔震相对于传统抗震技术的优势,隔震技术从根本上改变了传统的单纯靠增加结构强度进行硬抗的抗震方法,将上部建筑结构与下部地基结构隔离,设置隔震层,允许建筑物在发生地震时相对于基础做整体运动同时由于隔震层抗剪刚度很小,限制了地震作用向上部传递,同时建筑物在滑移过程中通过摩擦耗散了能量,从而达到了隔震的效果。
滑移基础隔震的优点有:技术简单易行,造价较低;发生滑移位移后不影响其支座承载力,不需要安全装置;受地面运动频率特性的影响较小,几乎不发生共振现象;限制了传给上部结构的最大加速度;上部结构的设计明确等。
滑移基础隔震装置通常由滑移支承元件和限位消能装置组成。
隔震房屋设计也包括滑移件和限位件的设计。
滑移支承元件的主要作用即支承上部建筑物的重量,承受地基与上部结构之间的相对水平位移,另一方面,延长建筑的自振周期,使结构系统的基频处于高能量地震频率范围之外,从而有效地减低建筑的地震响应。
设计选用时,其摩擦材料及摩擦系数应满足隔震设防要求,并应进行滑移量及竖向承载力设计,确定型号及数量。
常见的滑移支座形式有砂垫层隔震支座、石墨垫层滑动支座、回弹滑动支座、钢珠滑动支座、聚四氟乙烯滑板摩擦支座、滞变摩擦基础隔震支座、直线式滑动支座等。
限位消能元件不承受竖向荷载,其作用是保证风荷载作用下的稳定,限制上部结构在强烈地震作用下的滑动位移并吸收地震能量。
常见的限位消能装置有叠层钢板橡胶垫、钢弹簧、U形热轧钢板、变截面钢杆、液压阻尼器等。
2基础滑移隔震的研究现状2.1隔震结构的动力模型分析结构体系的运动方程为:线性问题,c、k为常数,如图2-1(a)。
非线性问题,c、k为非常数,如图2-1(b)。
隔震资料
![隔震资料](https://img.taocdn.com/s3/m/4d0f364269eae009581bec0c.png)
、结构隔震的原理与隔震结构的特点(一)结构隔震的概念与原理1、房屋基础隔震的概念:在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装置(或系统)形成隔震层,把房屋结构与基础隔离开来,利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能量向上部结构传输,以减少建筑物的地震反应,实现地震时建筑物只发生轻微运动和变形,从而使建筑物在地震作用下不损坏或倒塌的抗震方法。
2、基础隔震的原理:通过设置隔震装置系统形成隔震层,延长结构的周期,适当增加结构的阻尼,使结构的加速度反应大大减少,同时使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小,结构基本上处于弹性工作状态,从而建筑物不产生破坏或倒塌。
3、隔震结构的组成及特性:隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所构成,它具有竖向刚度大、水平刚度小,能提供较大阻尼的特点。
基础隔震结构的模型图(a)隔震结构;(b)计算模型为达到明显减震效果,通常基础隔震系统需具备以下四种特性:(1)承载特性:具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量;(2)隔震特性:具有足够的水平初始刚度,在风载和小震作用下,体系能保持在弹性范围内,满足正常使用的要求,而中强地震时,其水平刚度较小,结构为柔性隔震结构体系;(3)复位特性:地震后,上部结构能回复到初始状态,满足正常的使用要求;(4)耗能特性:隔震系统本身具有较大的阻尼,地震时能耗散足够的能量,从而降低上部结构所吸收的地震能量。
(二)隔震结构的特点隔震结构通过隔震层的集中大变形和所提供的阻尼将地震能量隔离或耗散,地震能量不能向上部结构全部传输,因而,上部结构的地震反应大大减小,振动减轻,结构不产生破坏,人员安全和财产安全均可以得到保证。
传统抗震房屋与隔震房屋在地震中的情况对比(a)传统抗震房屋、强烈晃动;(b)隔震房屋、轻微晃动为传统抗震结构与隔震结构在地震时的反应对比。
与传统抗震结构相比,隔震结构具有以下优点:①提高了地震时结构的安全性;②上部结构设计更加灵活,抗震措施简单明了;③防止内部物品的振动、移动、翻倒,减少了次生灾害;④防止非结构构件的损坏;⑤抑制了振动时的不舒适感,提高了安全感和居住性;⑥可以保持机械、仪表、器具的功能;⑦震后无需修复,具有明显的社会和经济效益;⑧经合理设计,可以降低工程造价。
基础隔震综述
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基础隔震研究进展综述摘要:基础隔震技术是一种结构控制技术在工程中应用广泛,其有造价低廉,施工便捷、控制效果佳,受到国内外的重视。
本文综述了基础隔震的概念,以及研究进展。
关键词:基础,隔震,支座,阻尼,进展一、引言近年来我国在结构的隔震研究十分活跃,工程应用日益增多,已开始从理论和试验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究,在我国新的《建筑抗震设计规范》中,已增加了隔震专门章节。
工程结构应用橡胶支座的推荐性设计标准亦已批准。
在国际方面,自第一届国际结构控制会议于年在美国洛杉矶召开以来,大约每9 年召开一次,有关领域的文章也常见于国内外期刊和会议上。
二、概念建筑结构隔震的本质思想是通过增加能够提供柔性和适当耗能装置(阻尼)的隔震层(系统),以达到减小结构振动的目的。
基础隔震,就是在建筑物的基础和上部结构之间设置一个隔震层,延长结构的振动周期,适当增加结构的阻尼,使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小,从而使建筑物不发生破坏或倒塌。
基础隔震技术的基本原理是通过设置在结构物底部与基础顶面之间的隔震消能装置,增加结构的变形能力和滞变阻尼。
变形能力的增加,使得结构在地震作用下保持不倒;而阻尼的增大可以吸收更多的地震能量从而大大减小地震作用、基底位移和结构变形。
同时,结构变形能力的增大导致了结构产生的第一振型周期变长。
这与增大的阻尼相结合,就可以大大降低地震影响系数,并且结构底部有足够的横向变形能力和滞变阻尼,使得结构底部的应力分布较为均匀,避免了常见的结构底部首先破坏的可能性。
三、基础隔震体系的主要类型基础隔震体系按隔震机理不同可划分为橡胶支座隔震体系、滑动摩擦隔震体系、组合隔震体系、摩擦摆体系等。
基于结构安全性和经济性等原因,目前广泛应用的是橡胶支座隔震体系、滑动摩擦隔震体系和组合隔震体系。
1.1 橡胶支座隔震体系橡胶支座分铅芯叠层橡胶支座、普通叠层橡胶支座和高阻尼叠层橡胶支座。
基础隔震原理
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基础隔震原理隔震技术是一种重要的地震防护手段,它可以有效减小地震对建筑物和设备的破坏程度,保护人们的生命财产安全。
基础隔震作为隔震技术的重要组成部分,具有重要的意义。
本文将介绍基础隔震的原理及其应用。
基础隔震是指通过在建筑物的基础和地基之间设置隔震装置,使建筑物在地震作用下产生相对于地基的位移,从而减小地震对建筑物的影响。
基础隔震的主要原理可以概括为“软硬结合”,即在建筑物的基础和地基之间设置具有一定变形能力的隔震装置,通过隔震装置的变形吸收地震能量,减小地震对建筑物的冲击力,从而达到减震效果。
基础隔震的主要隔震装置包括橡胶隔震支座、钢板隔震支座等。
橡胶隔震支座是一种常用的隔震装置,它由上下两个钢板和中间的橡胶垫组成,可以在地震时产生相对位移,吸收地震能量。
钢板隔震支座则是利用钢板的弯曲变形来吸收地震能量,具有较大的变形能力。
基础隔震技术的应用范围非常广泛,可以用于各种类型的建筑物,如住宅、商业建筑、工业厂房等。
在地震频发的地区,基础隔震技术尤为重要,它可以有效减小地震对建筑物和设备的破坏程度,提高建筑物的抗震性能,保护人们的生命财产安全。
除了在新建建筑中应用基础隔震技术,对于一些现有建筑物也可以通过加固改造的方式引入基础隔震技术,提高建筑物的抗震性能。
这对于一些历史建筑或者特殊用途的建筑物来说尤为重要,可以有效延长建筑物的使用寿命,提高抗震能力。
总的来说,基础隔震作为隔震技术的重要组成部分,具有重要的意义。
它通过“软硬结合”的原理,利用隔震装置的变形能力来吸收地震能量,减小地震对建筑物的影响。
基础隔震技术的应用范围广泛,可以用于各种类型的建筑物,并且可以通过加固改造的方式引入现有建筑物中。
基础隔震技术的发展将对提高建筑物的抗震性能,保护人们的生命财产安全起到重要作用。
基础隔震原理
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基础隔震原理隔震技术是指通过一定的手段,将建筑物或设备与地面隔离,使其在地震或其他振动作用下,减少或消除对建筑物或设备的破坏。
基础隔震原理是隔震技术中的关键部分,下面将就基础隔震原理进行详细介绍。
首先,基础隔震原理是基于弹簧—阻尼系统的。
在地震或其他振动作用下,建筑物或设备受到的力会通过基础传递到地面,而基础隔震技术通过设置弹簧和阻尼器来减少这些力的传递。
弹簧可以吸收部分振动能量,从而减小地震或振动对建筑物或设备的影响;而阻尼器则能够消耗振动能量,使其不会继续传递到建筑物或设备上,从而达到隔震的效果。
其次,基础隔震原理还涉及到建筑物或设备的自振周期。
自振周期是指建筑物或设备在受到外力作用下,产生自由振动的周期。
在基础隔震技术中,设计合适的隔震系统可以使建筑物或设备的自振周期与地震或振动的周期产生错位,从而减小共振效应,减少地震或振动对建筑物或设备的影响。
另外,基础隔震原理还包括了隔震系统的水平和垂直隔离。
水平隔离是指通过设置水平方向的隔震装置,来减小地震或振动对建筑物或设备的水平位移影响;而垂直隔离则是通过设置垂直方向的隔震装置,来减小地震或振动对建筑物或设备的垂直位移影响。
通过合理设计水平和垂直隔离系统,可以更好地实现基础隔震的效果。
总之,基础隔震原理是通过弹簧—阻尼系统、自振周期错位和水平、垂直隔离等方式来减小地震或其他振动对建筑物或设备的影响。
隔震技术在地震防灾和建筑物或设备保护中起着重要作用,对于提高建筑物或设备的抗震性能具有重要意义。
希望通过本文的介绍,能够更好地理解基础隔震原理,为相关领域的研究和应用提供参考。
关于房屋隔震的文献综述
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目前对于粘滞流体消能器结构常用的消能装置根据消能机理不同主要分为以下四类:粘滞流体效能器、粘弹性消能器、金属消能器和摩擦消能器,前两类称为速度相关型消能器,后两类称为滞变型消能器[1]。
我国开展适合土木工程的粘滞流体消能器的研究和应用起步比较晚,90年代才开始对该消能器的试验研究,许多建筑物一开始建造没有应用到该消能器,由于近几年中国建筑科学院对北京的一些标志性建筑的抗震鉴定、加固和改造中采用了粘滞流体消能器,才使得该消能器开始应用于我国的房屋建设中,但并不为广泛应用,而且所用到的消能器多为国外生产。
工作原理:活塞在缸体内可做往复运动,当消能器受压,由于压力差作用,流体从油缸1以很高的速度通过阻尼孔流向油缸1,受拉同理。
由于它的粘滞性,流体在阻尼孔的这种高速流动,将产生粘滞力,粘滞力的大小与两油缸之间的压力差成正比。
图1 粘滞流体消能器结构计算模型: sgn a F ku C u u ∙∙=+ (1)F 为消能器的输出力(阻尼力);k 为消能器刚度;u 为位移;C 为主要由消能器直径和阻尼孔面积确定的阻尼系数;a 为速度指数,0.3~1.95,具体由活塞头的形状控制,用于抗震工程的a 不能太大,一般为0.3~1.0。
在(1)式中的a =1的条件下,当k =0时,这种消能器称为线性粘滞消能器;当k 0时,称为线性粘弹性消能器。
性能试验现有的应用于大跨度钢筋混凝土框架结构的技术方法主要有:(1)加大钢筋混凝土框架梁、柱的截面以及配筋;(2)采用预应力混凝土框架结构;(3)采用钢-混凝土组合框架结构;(4)采用框架梁端加腋等[3]。
带腋撑钢框架结构[2]优点:钢框架结构梁端加腋撑使梁端弯矩大大减少,使梁的弯矩分布更加合理,提高了梁端的承载力,同时使柱端弯矩明显减少,使框架体系受力更加合理,材料被充分地利用,从而减少大跨度梁的截面尺寸,是解决大跨度空间问题的有效途径。
受力特点:腋撑的设置,改变了常规钢框架结构的受力模式。
基础隔震
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(5)一般说来,隔震建筑中隔震层的抗拉能 力比较薄弱,根据剪切型结构的特点,为 了保证隔震结构的稳定性,确保隔震结构 的抗倾覆能力及地震时有效防止上部结构 与隔震层之间的提离,应对隔震结构的高 宽比加以控制。 (6)合理设置隔震结构的基本周期,避开场 地周期和上部结构的周期,有效地发挥隔 震技术的效果。
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基础滑动隔震
方法是在结构的底层与基础顶面设置沙、碎石 等柔垫层。 优点:1)简单易行、造价低廉,隔震效果受 地面运动频率特性的影响较小,几乎不会发 生共振现象。2)其隔震能力和隔震效果取 决于摩擦系数,为了减少滑移量,一般需要 同时采用阻尼器以增大隔震层阻尼。 缺点:1)不能自复位,一般需要另外的复位 系统,而复位系统将使建筑造价大大增加; 2)滑动性能离散性大,不易控制;3)基础 滑移受竖向地震作用的影响较大,分析复杂; 4)与动、静摩擦系数的差异有关。
厂家应提供的有关参数和要求
(1)形态参数 橡胶隔震支座由橡胶和薄钢板相间层叠组成,其基本形态宜 符合下列要求: S1 (d d 0 ) / 4t r S1 15 S 2 d / ntr S 5
2
式中S1、S2——分别为第一、第二形状系数; d、d0——分别为隔震支座的直径和中央开孔直径; tr——单层橡胶厚度; n——橡胶层数。
压应力分布
• 无水平变位时,叠层橡胶支座受纯竖向压 力时,其压应力分布沿直径方向接近抛物 线形型分布,在圆心处最大。 • 当发生水平变位时,局部区域压应力会升 高,局部区域压应力会下降,但不允许出 现拉应力。
橡胶隔震支座的选型与性能要求
应根据实际工程上部结构的具体结构 和隔震后设防目标,经过分析,得出橡胶 垫所需的变形能力和竖向承压能力,确定 橡胶垫的尺寸即直径大小;选用厂家提供 的标准产品或设计定制专用产品;针对实 际工程,对选用或定制的橡胶垫进行形态、 刚度、强度、变形能力及稳定性等方面的 验算。
建筑结构基础隔震技术分析及运用实践分析
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建筑结构基础隔震技术分析及运用实践分析摘要:本文对建筑结构基础隔震技术及运用实践进行了分析,阐述了建筑结构基础隔震技术的原理和结构组成,介绍了建筑结构基础隔震结构的设计及运用,最后总结了建筑结构基础隔震技术及技术运用的重点及要点,旨在促进建筑结构基础隔震技术的发展,提高建筑的防震性能。
关键词:建筑结构;基础隔震技术;运用实践一、建筑结构基础隔震技术概述(一)建筑结构基础隔震技术的原理建筑结构基础隔震技术能够通过阻尼器和隔震器的设置减少地震能量的传递,隔震层能够在一定程度上使房屋建筑上部结构的地震反应降低,隔震层一般设置在房屋建筑的基础和建筑物的上部结构之间。
通常情况下基础隔震技术都在多层建筑和中层、高层建筑之中,而且基础隔震技术是最常用的隔震技术。
在应用基础隔震技术时会运用到隔震器,目前最广泛应用的隔震器是普通隔震橡胶支座,这是一种利用化学技术制造出来的,具体工艺就是利用化学技术将一定厚度的钢板和橡胶进行硫化,然后钢板和橡胶就会粘连在一起,这样就形成了普通隔震橡胶支座,橡胶支座分为两类,一类是有铅芯的橡胶支座,就是在支座的中心加入了铅芯,另外一类就是无铅芯的橡胶支座。
(二)建筑结构基础隔震技术的优势建筑结构基础隔震技术在实际的应用中优势十分明显,下面是对建筑结构基础隔震技术优势的具体说明:1.技术已经发展成熟,相关的学者和专家一致在努力探索建筑结构基础隔震技术,至今建筑结构基础隔震技术的理论研究和实际的应用已经发展的十分成熟了。
2.构造简单,建筑结构基础隔震构造十分简单(如下图所示),就是有两个子结构和隔震支座组合而成。
图2 建筑结构基础隔震结构体系建筑结构基础隔震结构由两部分组成,其中一部分是基础隔震的上部结构,及建筑地面一层以及一层以上的部分,另外一部分就是隔震层。
在基础隔震结构中不包括建筑结构中的下部结构,但建筑结构下部中存在隔震支座的下支墩,所以要按照相关的要求对隔震支座下支墩进行防震处理。
综述隔震技术
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综述隔震技术摘要:本文阐述了隔震结构的基本概念和类别,隔震建筑的发展,以及隔震结构在我国的应用。
最后提出关于隔震结构还存在有待于解决的问题。
关键词:隔震;基础隔震;层间隔震;一、隔震结构的概念与分类从1976年的唐山大地震到2008年的“5.12”汶川特大地震,无论是身心还是财产方面,给人们带来的伤害都是巨大的。
我国的抗震设计主要体现在“抗”,“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准设防目标和两阶段设计方法都是利用结构本身来对抗地震,为了避免建筑物在地震中不产生严重的破坏,必须加强结构的刚度,加强刚度提高造价,在不发生地震时,是一种浪费。
目前,随着社会的快速发展,建筑物的装饰及内部设备的造价要远远高于建筑物本身的造价。
而传统建筑在地震中,装饰及内部设备得不到好的保护进而损失严重。
为了解决上述问题,相关人员提出了隔震结构的概念。
近20年来,隔震技术得到了发展,它主要体现在“隔”,即将地震产生的能量与结构本身相隔离,地震的能量不能全部传到结构物中,这样就减小了地震对建筑物的影响。
经事实证明,隔震结构在地震中,其内部设备及装饰几乎很少受到破坏。
2008年汶川地震中甘肃武都县3栋隔震的6层砌体结构在地震中表现良好,屋中装饰、家具、花瓶等完好,墙体无裂缝,而临近的非隔震建筑,室内物品倾倒,墙体严重开裂[1]。
从图1可以看出,传统的抗震房屋在地震中出现门窗开裂,家具倾倒,顶棚脱落,家具翻倒等情况,而隔震技术不仅可以保护结构本身的安全,同时也保护了结构内部非结构构件、装修、家居电器以及设备设施免遭破坏。
图1:隔震结构与传统结构抗震结构比较隔震结构是指在建筑物上部与基础之间设置隔震层,利用隔震层来消耗地震产生的能量,以延长整个结构体系的自振周期,增大阻尼,减小输入上部结构的地震作用,以此达到隔震的效果。
隔震结构按照隔震层的位置分为基础隔震、层间隔震和顶层隔震。
基础隔震结构是指在结构底部设置隔震层的结构体系,隔震层的水平刚度远远小于上部结构的层间刚度,地震时上部结构的层间位移均很小,很大部分的位移都集中在刚度相对薄弱的隔震层。
建筑结构隔震技术综述
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选题意义
增强对防震建筑的了解。 加深防震常识。 微观认识防震和生活的关系。
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【关键词】 隔震控制; 地震; 时程分析; 减震 控制; 【Key words】 isolation control; earthquake; time history method; seismic co大学图书馆
中、外文关键文献
1、
来自万方数据知识平台
2、
来自中国知网数据库
检索结果分析
通过数值模拟研究了地震作用下结构隔震控制研 究。根据实际工程,利用国际通用软件 SAP2000建立了结构三维有限元模型,对结构 隔震前后进行了动力特性的分析,得到了结构的 前六阶频率;根据I、II和III类场地,选取了3条典 型的地震波;介绍了隔震支座的参数选取和有限 元模拟;运用时程分析方法,分别研究了不同地 震作用下结构有无隔震的控制反应。
制作者简介
学院:科文学院
专业班级:12机械设计制造及其自动化Z班
姓名:刘备(108321015
建筑结构隔震技术综述 课题概述
背景
内容 选题意义
背景 我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与 欧亚地震带之间,受太平洋板块、印度板块和菲 律宾海板块的挤压,是地震多发国家之一。特别 是近年的汶川地震、玉树地震,房屋倒塌造成大 量的人员伤亡。如何使建筑在地震发生时,能达 到基本的抗震设防目标,是每一个工程建设参与 人员应当充分重视的。
内容 隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构 的水平地震作为,已被国外强震记录所证实。国 内外的大量试验和工程经验表明:隔震一般可使 结构的水平地震加速度反应降低60%左右,从而 消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏,提 高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性,增 加了震后建筑物继续使用的功能。 具体是指在房 屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由 橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复 位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周 期,减少输入上部结构的水平地震作用,达到预 期防震要求。常见的建筑基础隔震系统可分为: 1)橡胶垫基础隔震系统;2)滑移基础隔
多层建筑结构中的基础隔震技术
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多层建筑结构中的基础隔震技术摘要:随着国家对建筑的防灾要求日益提升,抗震性能作为防灾性能的重要组成部分,其技术发展与应用效果越来越被建筑设计人员所重视。
为了最大限度较少人民群众生命财产安全的损失,抗震技术已经成为衡量一个建筑安全性的重要指标,随着建筑的高度增加、稳定性要求增加,抗震要求也随之增加。
本文以多层建筑的隔震技术为研究对象,重点以基础隔震技术作为切入点,从多层建筑基础隔震技术的设计原理、发展历程、技术影响等方面说明多层建筑基础隔震技术的优势。
关键词:多层建筑;建筑结构;基础隔震一、基础隔震技术概述1、基础隔震技术概念基础隔震技术的本质就是将建筑上部主体部分与下部基础部分作为两个独立的体系分隔开,分隔两个部分的材料不同,隔震的效果也就不同。
在应用基础隔震技术的建筑中,主要分为上、中、下三部分,上部主体部分、中部隔震部分和下部基础部分。
如此布置的好处在于,将建筑的基础部分和上部主体部分分为两个不刚性连接的部分,中部利用隔离材料与弹簧配合的方式,达到减震目的。
解除刚性连接的弊端,使得上部主体与下部基础在地震发生的过程中有不同的运动形式,将传统的刚体牵连位移转变成整体平移。
隔震体系的实质就是利用隔震系统,将地震对建筑主体的影响减到最小,将地震带给建筑的损害降到最低,保证人民生命财产安全。
真正做到小震不修、中震不坏、大震不倒。
2、基础隔震技术发展现状基础隔震技术最初起源于日本,旨在减小建筑因地震而产生的负面效应。
最初的抗震结构理论是以静力学为理论基础的,其抗震能力也因此受到很大限制。
随着抗震技术的逐渐发展,柔性结构理论体系在抗震设计中得到越来越广泛的应用。
柔性底层结构体系因此得到迅速发展,以结构底层刚度减小、上部结构强度增大为主要原理的抗震技术出现。
以此为基础,延性结构抗震技术成为目前采纳的主流抗震技术。
在这一大势下,基础隔震技术的出现和迅速发展成为柔性结构理论又一标志性创新,在中国的地震多发地区应用也不断扩大。
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基础隔震研究进展综述摘要:基础隔震技术是一种结构控制技术在工程中应用广泛,其有造价低廉,施工便捷、控制效果佳,受到国内外的重视。
本文综述了基础隔震的概念,以及研究进展。
关键词:基础,隔震,支座,阻尼,进展一、引言近年来我国在结构的隔震研究十分活跃,工程应用日益增多,已开始从理论和试验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究,在我国新的《建筑抗震设计规范》中,已增加了隔震专门章节。
工程结构应用橡胶支座的推荐性设计标准亦已批准。
在国际方面,自第一届国际结构控制会议于年在美国洛杉矶召开以来,大约每9 年召开一次,有关领域的文章也常见于国内外期刊和会议上。
二、概念建筑结构隔震的本质思想是通过增加能够提供柔性和适当耗能装置(阻尼)的隔震层(系统),以达到减小结构振动的目的。
基础隔震,就是在建筑物的基础和上部结构之间设置一个隔震层,延长结构的振动周期,适当增加结构的阻尼,使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小,从而使建筑物不发生破坏或倒塌。
基础隔震技术的基本原理是通过设置在结构物底部与基础顶面之间的隔震消能装置,增加结构的变形能力和滞变阻尼。
变形能力的增加,使得结构在地震作用下保持不倒;而阻尼的增大可以吸收更多的地震能量从而大大减小地震作用、基底位移和结构变形。
同时,结构变形能力的增大导致了结构产生的第一振型周期变长。
这与增大的阻尼相结合,就可以大大降低地震影响系数,并且结构底部有足够的横向变形能力和滞变阻尼,使得结构底部的应力分布较为均匀,避免了常见的结构底部首先破坏的可能性。
三、基础隔震体系的主要类型基础隔震体系按隔震机理不同可划分为橡胶支座隔震体系、滑动摩擦隔震体系、组合隔震体系、摩擦摆体系等。
基于结构安全性和经济性等原因,目前广泛应用的是橡胶支座隔震体系、滑动摩擦隔震体系和组合隔震体系。
1.1 橡胶支座隔震体系橡胶支座分铅芯叠层橡胶支座、普通叠层橡胶支座和高阻尼叠层橡胶支座。
橡胶支座隔震体系的周期长、阻尼比大,隔震效果明显,采用后两种橡胶支座,不需再另外附加阻尼器,便于施工。
橡胶支座隔震体系有以下性能优势:1)该体系的竖向承载力大;2)该体系的隔震层具有稳定的弹性复位功能;3)隔震器的耐久性好;4)隔震效果明显,隔震器受地基不均匀沉降的影响较小。
1.2 滑动摩擦隔震体系摩擦滑移隔震系统是在隔震结构中设置摩擦阻尼器组成的隔震系统。
该方法是在基础面上设置滑移层,利用滑移层使上部结构产生一定滑擦力。
当滑移层受地震作用大于摩擦力时,滑动面滑移,通过滑移来消耗地震能量从而起到隔震作用。
摩擦滑移隔震体系包括纯摩擦隔震体系、恢复力摩擦隔震体系及带限位装置的摩擦隔震体系。
1.3 组合隔震体系组合基础隔震系统可分为并联隔震体系和串联隔震体系,两者由滑动摩擦隔震支座和叠层橡胶支座并联或串联组成。
其中,叠层橡胶支座提供系统的恢复力,滑动摩擦隔震支座滞回耗能,隔离地震。
这种隔震系统充分利用两种隔震支座的优点,隔震机理简单明确,隔震效果好。
四、基础隔震技术的研究进展至今,最早提出基础隔震概念的专家是日本的河合浩藏。
他在1881年提出了隔震的早期概念。
其做法是先在地基上横竖交错放几层圆木,圆木上做混凝土基础,再在上面盖房,以削弱地震能量向建筑物的传递。
1906年,德国的Jacob Bechtold提出要采用基础隔震技术以保证建筑物安全的建议。
1909年,英国的医生卡兰特伦茨J. A提出了另外一种隔震方案,即在基础与上部建筑物间铺一层滑石或云母,当地震时建筑物滑动,以隔离地震。
这几种隔震方案均是在地震工程学尚未出现或萌芽时期提出的,虽不完全合理、可靠,但概念上已具备了隔震系统的重要的基本因素。
1929年,新西兰的RobertWaldislas dementak 又提出了类似的思想。
1921年,日本东京建成的帝国饭店可能是最早的隔震建筑。
该建筑地基为2~4m 厚的硬土层,下面为18 ^-21m 的软泥土层。
设计人F ·L 怀特用密集的短桩穿过表层硬土,插到软泥土层底部,巧妙地利用软泥土层作为“隔震垫”。
这种设计思路当时引起了极大的争论和关注。
但在1923年的关东大地震中该建筑保持完好,经受住了地震考验。
而其它的建筑物则普遍严重破坏。
随着地震工程学的发展,基础隔震的研究也在逐渐深入。
1924年,日本的鬼头健三郎提出了在建筑物的柱脚与基础间插入滑动或滚动轴承的隔震方案。
1927年,日本的中村太郎论述了在隔震系统中吸收地震能量的必要性,并提出在底柱上端加侧向阻尼器,做为地震时的吸能装置。
他对阻尼的认识,正是以前的各种基础隔震方案所忽视的。
1959年开始Gent 及Lindley 等最早把橡胶与钢板粘结的橡胶隔震支座作为一体性装置进行力学性能的研究,提出了相关的理论并用试验进行了验证。
上个世纪七十年代初,新西兰的R. I. Skiner 等科研人员率先开发出了可靠、经济、实用的隔震元件--一铅心夹层橡胶垫,大大推动了隔震技术的实用化进程。
1969年在南斯拉夫建成的的贝斯特洛齐小学是首座采用天然橡胶隔震垫的建筑。
1984年在新西兰建成的四层William Clayton 政府办公大楼,是世界上首座以铅心夹层橡胶垫做隔震元件的建筑物。
1985年美国建成第一座四层隔震大楼—加洲圣丁司法事物中心。
1982年,日本建成一座二层隔震住宅,采用橡胶垫加阻尼器作隔震元件;1986年,又建成五层高技术中心,采用铅芯橡胶垫;日本在高层结构隔震方面研究应用也较深入,2000年10月,总高度93. lm 共30层的东京衫并花园城竣工,成为已经建成的采用隔震技术的最高建筑物。
基础隔震技术己被广泛应用在桥梁、建筑等设施上,目前大约有三十多个国家在积极开展“基础隔震技术“的应用研究。
在上世纪全世界大约己建成200几幢基础隔震建筑,其中80%以上采用的是夹层橡胶垫隔震系。
基础隔震是限制地震能量进入上部结构的方法。
近百年来已提出了许许多多的隔震方案。
常用的隔震 机构和体系如叠层钢板橡胶支座、复位弹簧和平面滑板并联机构、摩擦摆体系和其它隔震、减振复合体系已用于许多实际工程。
FPS 实际是依靠重力复位的摩擦摆滑动机构图1,当上部结构的自振周期较短时,隔震结构的自振周期可延长至g /2R T π ,其中R 是滑动球面的半径,g 是重力加速度。
依据同样的原理,日本公司开发了将小圆柱体置于大圆柱凹面中的摆轴机构TRD 作为基础隔震装置图2。
隔震结构的自振周期g2221)(πR R T -=,其中R1和R2分分别是小圆柱和大圆柱凹面的半径,这种机构只对摆动方向起隔震作用,为满足X 、Y 两个方面的隔震要求,需要应用双层结构图3,如果将小圆柱体改成小球,大圆柱凹面改成大球凹面,可以称之为滚球机构,隔震结构周期计算公式不变,只需将R1和R2看作是小球半径和大球凹面的半径即可。
滚轴和滚球机构与FPS 同属于重力复位的隔震机构,隔震原理是相同的,采用这些隔震机构时,系统的自振周期与上部结构的荷载都无关。
但在FPS 中,摩擦滑块和滑动面是面接触,且能在滑移过程中耗散能量。
滚轴和滚球装置分别是线接触 和点接触,不利于支承上部结构很大的重力荷载,通常 只用来支承下面将介绍的调谐质量阻尼器TMD 的质量块。
平面摩擦滑动隔震方法由于造价较低,长期以来一直备受重视。
由于上述平面摩擦滑动机构本身没有自复位能力,因此应该采用弹性或弹塑性恢复元件。
在摩擦滑动隔震系统的设计中如何合理地选择或优化摩擦系数和复位刚度,保持摩擦系数长期不变等 是提高隔震效果和性能可靠度的关键。
叠层钢板橡胶支座隔震体系已相对比较成熟,对自振周期较短的房屋减振效果都是比较好的,技术经济指标一般也是可以接受的。
其不足之处是对竖向振动一般没有减振效果,对长周期水平振动存在共振危险性,前者主要影响上部结构,后者影响到隔震支座本身的安全。
近几年来国内对橡胶支座的回转刚度和系统的水平刚度和设置在底层柱顶上的橡胶支座与柱的串联刚度进行了实验和理论分析,在竖向隔震机构的研究方面现已开始受到重视。
从前面提到的两次地震中的反应和有关研究结果和经验来看,以上两个问题目前在推广应用中的主要问题还是造价与常规的抗震技术相比尚属偏高。
因此,需要继续研究开发经济高效的隔震橡胶支座及其配套机构,充图3 双向摆轴滚动机构分发挥橡胶支座的竖向承载能力和水平变形能力。
降低造价的主要途径是降低上部结构的设防标准和使用比较小的橡胶支座,但有时要承担一定风险。
为确保安全,应该开展以下研究工作:1.隔震机构在大变形和后屈曲条件下的潜力、性态和必要的保护措施;2.隔震层设置限位挡块以后可能发生的撞击作用及其影响,这些问题近几年内已取得了一些进展;3.配套的上部结构和转换层设计方法,特别是在框剪结构中剪力墙底部隔震支座的设计计算和构造要求等;4.建立相应的高技术产业,进一步提高橡胶支座的性能指标,完善质量保证体系;5.开发具有自适应能力的智能型隔震系统,此外对橡胶支座隔震体系也还有一些问题值得研究,例如由于倾覆力矩引起的局部提离和受拉,固端的转动影响,高阻尼橡胶支座,复杂结构的隔震分析方法和计算机软件等。
此外,隔震体系的优化设计方法也是值得进一步研究的问题。
五、结语通过近几十年的发展,以橡胶隔震支座和滑移隔震支座为主的现代隔震技术已逐渐走向成熟,但还有以下问题亟待解决:(1)在高层建筑中应用隔震技术,还有以下技术难点:在长周期结构中隔震技术的应用、能承受强大竖向拉力的隔震支座开发等。
(2)多维地震动控制技术的研究,现有隔震系统只能隔离水平地震,对竖向地震力减震效果不明显,需要开发出具有竖向隔震效果突出的隔震系统。
(3)研究开发隔震建筑的实用设计方法和软件,尽快完成隔震建筑设计规程的制订工作。
与隔震技术相关的规范还需不断完善,包括现有设计规范的不断补充和改进、隔震结构施工规范的颁布、隔震构件图集的发行等。
(4)由于软土场地的建筑物在地震时往往破坏严重,在软土场地中如何采用隔震技术已成为隔震研究的重要方向。
(5)新型隔震元件、隔震体系的开发。
隔震支座是隔震系统的重要部件,它的安全性、耐久性、经济性决定着隔震技术的应用与推广程度。
对所有隔震系统来说,未来研究最重要的领域是隔震器及其组成材料的力学性质的长期稳定性。
(6)隔震结构分析方法的研究。
结构的抗震设计中存在大量不确定性,如外部环境、结构本身以及计算模型的不确定性等。
因此,引入随机振动理论、可靠度理论来分析隔震结构是必要的,从而可以深入研究考虑不确定性因素对结构的动力反应和可靠度的影响。
(7)开发具有自适应能力的智能型隔震系统,此外对橡胶支座隔震体系也还有一些问题值得研究,例如由于倾覆力矩引起的局部提离和受拉、固端的转动影响、复杂结构的隔震分析方法和计算机软件等。