隔震结构几个关键指标

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隔震结构的本质是“隔离地震”,最彻底的办法是将建筑物悬浮于空中,比如热气球、飞机等,当地面振动时,建筑物不受影响,完全隔震。但建筑物与热气球功能不同,它需要保持在原地不动,如图3-1(a)所示,如果“风吹屋动”,那么建筑物会产生极大的水平位移,人们会感觉极不安全。

隔震结构几个关键指标

如图3-1(b)所示,隔震建筑物搁置在地面,在风荷载作用下不能移动,基底最大静摩擦力应大于风荷载。传统的建筑物将基础埋置在地下,在风荷载作用下稳如磐石,但是这种做法使地震动将很大的能量传递到建筑物上。为了能抵抗风荷载同时也隔离地震,可将隔震建筑的基底最大静摩擦力设置在一定范围,这个范围要大于风荷载但是小于地震产生的基底剪力。当基底剪力达到一定限值后,建筑物发生水平滑移,传递到建筑物上的能量不再增加。可见隔震建筑的代价是在基底产生水平位移。为了保证建筑物震后能继续使用,水平位移不能过大,因此基底摩擦系数不宜过小。

隔震结构一方面要在强震下产生较大水平位移,以切断地震能量的传输通道;另一方面,又要通过基底摩擦或其他增加阻尼的方式使位移不致过大,这样必然又形成能量传输通道,可见隔震结构并不是“完全隔震结构”。完全隔震,则隔震层位移过大(理论上是无限大位移);为限制位移,则应增加阻尼;但增加阻尼会削弱隔震效果,因此设计隔震结构,就是在“位移控制”与“能量传输”二者之间找到平衡。

总结起来,隔震结构应该具备以下关键指标:

(1)具有足够的初始刚度,风荷载下不能水平移动。《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第12.2.1条指出,“隔震设计应……选择适当的抗风装置……”。

(2)地震作用下要有较大水平位移,即“隔震”;

(3)水平位移最大值应能控制并不断衰减,即“阻尼衰减”。

(4)水平位移应能恢复到平衡位置,即“复位”。

为达到上述目标,隔震结构在隔震层总是同时设置叠层橡胶隔震支座阻尼器,二者功能可单独设置,也可合二为一(如当前广泛使用的“铅芯阻尼橡胶”产品)。即使采用铅芯阻尼橡胶,某些特定结构为了有效控制位移,常常也需要额外设置阻尼器

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  • 本文由 发表于 2020年10月27日 11:40:15
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