这些大型建筑都应用了减隔震技术

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随着抗震意识的不断普及,隔震技术在重大工程建设中也得到了应用。从学校到医院,从跨海大桥到海底隧道,从机场到高层住宅,隔震技术让建筑更安全,也为社会经济带来了巨大效益。

01
港珠澳大桥

港珠澳大桥跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,总长约55公里,是中国第一例集桥、双人工岛、隧道为一体的跨海通道,是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。

周福霖院士领衔的广州大学工程抗震研究中心港珠澳大桥技术团队,担纲了港珠澳大桥全部桥梁部分的抗震、隔震与减震设计。这是首次在世界最长的跨海大桥的建设中应用减隔震技术,为我国大型跨海桥梁采用减隔震技术提供范例。

通常桥梁应对地震的办法是,或把基础加大加固,或配置更多墩身钢筋,或做限位措施,确保支座、结构不破坏。这些抗震措施,俗称硬抗。港珠澳大桥世界上最长的跨海大桥,且地处环太平洋火山地震带。传统的抗震方法显然是不可行的,必须要结合实际情况考虑。

一般桥梁的承台在水面,即在桥底打基础,再做平台,再在平台上做墩子、做桥梁。但由于港珠澳大桥处于珠江口,阻水太大会影响环境,采用抗震设计在遇到大震时无法避免桥墩底部的损伤,在海底的桥墩的加固修复是非常困难的。

这些大型建筑都应用了减隔震技术

周福霖院士团队打破了国内的“百年惯例”,引入减隔震技术,有效地解决港珠澳大桥抗震设计难题。经过详细计算分析,周福霖院士团队将隔震层设置在桥墩顶部,即大桥桥墩与桥梁连接之间。当地震来临时,桥墩和桥梁之间是柔软的,产生的地震的惯性力大概只有原来的1/3—1/4。

“仿佛柔软的水托着海上行驶的船,地震中,船体与震动的海面之间隔着柔软的水层,船体只会慢慢摇摆,加在船体的地震冲击力被卸去”。周福霖说,“这么长的桥,全程采用隔震,在国内外都没有。”

采用了减隔震措施后,大桥的抗震性能从抗震烈度从7度跃升至9度。“相当于类似汶川地震级别的地震都完全不怕。”如此,经过隔震保护的港珠澳大桥,在防震上可称得上是“世界上最安全的跨海大桥”。

02
北京大兴国际机场

这些大型建筑都应用了减隔震技术

北京大兴国际机场也是世界最大单体隔震建筑。按照2016年实施的国家强制性标准《中国地震动参数区划图》,北京大兴国际机场已经达到所在区域的抗震设防标准,按8度设防。

在北京大兴国际机场项目中,航站楼的隔震装置采用了铅芯橡胶隔震支座、普通橡胶隔震支座、滑移隔震橡胶支座和粘滞阻尼器等,整个航站楼总共使用了1152套隔震装置,防震能力显著提升。

不仅如此,北京大兴国际机场采用的橡胶隔震支座,无论是体量还是单个支座的吨位都创下国内之最,刷新了此前云南昆明长水机场保持的纪录,仅使用的隔震垫直径就达到1.5米。

这些大型建筑都应用了减隔震技术

上千套隔震装置都安装在哪里?在机场航站楼的负一层,可以看到很多直径2米的柱子支承着首层(地面层)。在柱子的顶端有一个明显的凸起。这是用多层防火材料制成的保护罩,里面便“藏着”橡胶支座等隔震装置。

因为机场地下空间设计的人流量巨大,所以火灾风险需要特别注意。常见的隔震装置多位于建筑最底层,与基座相连。北京大兴国际机场航站楼楼层较多,首层(地面层)之上有五层,地下有两层。

为了实现不同交通工具同站换乘,航站楼的负二层供高铁、地铁和城际列车通行。但列车的高速出入会产生较强的震动和较大的风压。所以,大兴机场放弃了传统做法,将隔震装置上移至负一层的柱子顶端,有效减少了列车通行带来的干扰。这种做法被称为“层间隔震”,该项技术目前在国内属于首创。

周院士表示,隔震减震技术是我国工程技术的发展方向之一,未来应从单纯采用传统抗震技术过渡到同时采用抗震、隔震、减震技术的新时代。

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  • 本文由 发表于 2024年2月29日 14:23:11
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