叠层橡胶隔震技术

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1、简单结构隔震体系的基本特性和减震机理

结构隔震体系是指在结构物底部与基础面(或底部柱顶)之间设置某种隔震装置而形成的结构体系。它包括上部结构、隔震装置和下部结构三部分。为了达到明显的减震效果,隔震装置或隔震体系必须具备下述四项基本特性:

①承载特性:各层装置具有较大的竖向承载能力。在建筑结构物使用状况下,安全地支撑着上部结构的所有重量和使用荷载,具备较大的竖向承载力安全系数,确保建筑结构物在使用状况下的绝对安全和满足使用要求。

②隔震特性:隔震装置具有可变的水平刚度特性,在强风或微小地震时(F≤F1),具有足够的水平刚度K1,上部结构水平位移极小,不影响使用要求;在中强地震发生时,(F>F1),其水平刚度K2较小,上部结构水平滑动,使“刚性”的抗震结构体系变为“柔性”的隔震结构体系,其自振周期大大延长(例如Ts=2~4 s),远离上部结构的自振周期(Ts=0.3~1.2 s)和场地特征周期(Tg=0.2~1.0s),从而把地面震动有救地隔开,明显地降低上部结构的地震反应,可使上部结构的加速度反应 (或地震作用)降低为传统结构加速度反应的1/4~1/12。并且,由于隔震装置的水平刚度远远小于上部结构的层间水平刚度,所以,上部结构在地震中的水平变形,从传统抗震结构的“放大晃动型”变为隔震结构的“整体平动型’,从激烈的、由下到上不断放大的晃动变为只作长周期的、缓慢的、整体水平平动.从有较大的层间变位变为只有很微小的层间变位,斟而上部结构在强地震中仍处于弹性状态。这样,既能保护结构本身.也能保护结构内部的装饰、精密设备仪器等不遭任何损坏,确保建筑结构物和生命财产在强地震中的安全。

为了隔离竖向震(振)动,对于隔震(振)体系,则要求隔震(振)装置具有合适的竖向刚度,使隔震(振)体系的竖向自振周期远离上部结构的自振周期及场地(或振源)的特征周期(或激振周期)从而明显有效地隔开竖向震(振)动,降低上部结构的震(振)动反应。

③复位特性:由于隔震装置具有水平弹性恢复力,使隔震结构体系在地震中具有瞬时自动“复位”功能。地震后,上部结构回复至初始状态,满足正常使用要求。 ④阻尼消能特性:隔震装置具有足够的阻尼C,即隔震装置的荷载F-位移u曲线的包络面积较大,具有较大的消能能力。较大的阻尼C可使上部结构的位移明显减少。

2、结构隔震体系的优越性及应用范围

只要具备上述四项特性,隔震体系就具很明显的减震能力。与传统的抗震结构体系相比较,隔震体系具有下述优越性:

①显有效地减轻结构的地震反应:从振动台地震模拟试验结果及已建造的隔震结构在地震中的强震记录得知,隔震体系的上部结构加速度反应只相当于传统结构(基础固定)加速度反应的1/11~1/12。这种减震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的,从而能非常有效地保护结构物及内部设备在强地震冲击下免遭毁坏。

②确保安全:在地面剧烈震动时,上部结构仍能处于正常的弹性工作状态,这既适用于一般民用建筑结构.确保人们在强地震中的绝对安全,也适用于某些重要结构物、生命线工程结构物、内部有重要设备的建筑物等,确保在强地震中正常使用。

③降低房屋造价:由于隔震体系的上部结构承受的地震作用大幅度降低,使上部结构构件和节点的断面、配筋减少,构造及施工简单,大大节省造价。虽然隔震装置需要增加造价(约5%).但建筑总造价仍可降低。从汕头、广州、西昌等地建造的隔震房屋得知,多层隔震房屋比传统多层抗震房屋节省士建造价:7度区节省1%~3%;8度区节省5%~15%;9度区节省10%~20%,并且安全度人大提高。

④抗震措施简单明了;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,设计施工大大简化。

⑤震后无须修复:地震后.只对隔震装置进行必要的检查,而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或生产,这带来极明显的社会和经济效益

⑥上部结构的建筑设计(平面,立面、体形、构件等)限制较小:由于上部结构地震作用已经很小,使建筑及结构设计从过去很多严格的规定限制中解放出来,例如,可采用于超高砌体房屋、大开间灵活单元住宅房屋、不规则建筑结构物等。

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  • 本文由 发表于 2019年10月31日 13:41:39
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