隔震技术在建筑物抗震设防中的应用和推广

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隔震技术原理

隔震技术是在建筑物的上部结构与下部结构之间设置隔震支座(支持建筑物的质量)和阻尼器(吸收地震能量)等部件组成隔震层来延长结构的自振周期(使其远离地震时地面运动的卓越周期)、增大阻尼,以减少输入上部结构的地震能量,达到预期的防震要求。地震发生时,隔震支座在地震动力的作用下会发生水平位移,反复位移的方向和地震反复产生的动力方向相反,不仅能消耗地震能量,而且能使建筑物上部结构从剧烈的、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,因而上部结构在强震下基本处于弹性状态。研究表明,隔震装置能明显降低上部结构的地震反应,可使上部结构的加速度反应降低为传统结构加速度反应的1/4或更小。这样既能保证结构本身,又能保证结构物内部的装修和精密仪器不遭损坏,从而保证结构在地震作用下的安全性和适用性。

隔震技术的应用

近年来,橡胶垫层隔震建筑已在我国的很多地区得到广泛应用,如山西、新疆、云南、广东、江苏等多个省市自治区的一些建筑都有很多成功案例,并已覆盖了我国大部分地震区。

隔震技术在云南省的应用已具有相当的规模,且有一部分工程经历了几次地震的考验,证明了隔震房屋的良好抗震性能。截止到2011年,全国减隔震建筑约700多幢,云南就有近300多幢,减隔震技术的研究和推广应用处在全国前列。昆明新机场航站楼采用的当今国际先进的减隔震技术,用大型橡胶“隔震”支座,使建筑抗震性能大幅提高,达到建筑物能在大震下功能完好。航站楼主体工程已完工,成为世界上最大单体隔震建筑。昆明市东川区是Ⅸ度设防区,在东川建成了3栋十一二层的隔震建筑,其中最大单体面积达3.8万平方米,这是我国高烈度区建成的层数最高、面积最大的单体隔震建筑。多年来,云南省委、省政府十分重视防震减灾事业的发展。从2008年开始,启动了云南减隔震技术研发和生产基地建设,在地震重点危险区和重点监视防御区的县级以上医院、学校、幼儿园等人员密集场所,救灾物资储备库、博物馆、机场、桥梁等重要工程建筑物和党政机关等重要目标单位,以及重大通信和电力设施等方面,强制推进隔震垫减隔震技术,并推广使用轻型建筑材料。

2008年汶川8.0级大地震造成了大量的人员伤亡和工程结构破坏,经济损失巨大,而工程结构倒塌是导致人员伤亡的直接原因。在2013年芦山7.0级大地震中,与周边破坏严重的建筑物相比,芦山县人民医院外观完整且内部受损很小,是我国第一栋在震中区经过大震考验的隔震建筑物。芦山县人民医院在芦山地震的强烈震动下,表现了非常出色的隔震效果。北京市建筑设计研究院有限公司副总工程师、复杂结构研究所所长苗启松说:“特别期望以此工程为契机,大力推动隔震建筑,尤其是学校、医院建筑都应尽可能使用隔震建筑。”

近年来,北京地区也一直在大力推广隔震减震技术,提高建筑抗震能力。三里河三区12#地办公楼,是北京市首例应用隔震技术的大型重要的公共建筑,虽然工程结构的造价较普通混凝土结构的造价每平方米增加60元,但考虑到震后损失较小,结构仍能正常使用,因此,总体来说结构的综合经济指标要比普通混凝土结构低。北京西单大悦城采取建筑物间的局部抗震技术,在地震发生时,橡胶隔震垫可以有效地吸收地震能量。但在设计时没有考虑到由于橡胶隔震垫的老化或是突遇火灾等突发事件时损毁问题,若设计时采用可拆卸橡胶隔震垫技术则可以解决这些问题。北京通惠家园住宅工程是北京首家大面积使用多层房屋夹层橡胶垫隔震技术的工程。多层房屋夹层橡胶垫隔震技术是一种新的隔震技术,具有技术工艺新、技术含量高的特点。其产品是由多层橡胶和多层钢板以及其它材料交替叠置结合而成,是一种耐力极大、水平钢度较小、水平侧移容许值较大的装置。它既能化解水平地震作用,又能承受竖向地震作用,具有隔震效果明显、稳定,能有效地吸收地震能量,减少上下地震反应,耐反复荷载、耐疲劳、耐老化等特性。北京当代MOMA工程位于北京东城区香河园路1号,总建筑面积220000平方米,地下2层连为一体,地上由9个最高有21层的塔楼及其他建筑组成。整个结构采用8个设有隔震支座的空中连廊将9幢主体塔楼依次相连,从而形成环形超大规模复杂连体结构。由于采用隔震支座,减弱了连体结构对主体结构的影响,从而使主体结构的设计难度大为降低,保证了结构的安全性。

在北京,隔震技术不但应用在建筑结构中,在桥梁结构中也得到了很好的应用。鲁疃西路跨温榆河大桥,位于北京市昌平区北七家镇科技走廊与生态走廊相交的节点处,是南、北区域的重要交通联系通道,桥址周边规划了多座标志性特色建筑。设计预采用摩擦摆支座进行隔震。摩擦摆支座能显著地减小墩底弯矩,也会显著增加拱顶位移,但隔震后的拱顶位移主要由隔震支座水平形变引起,去除改平动位移后,拱顶变形较隔震前也明显减小。经过综合考虑隔震效果及经济性,鲁疃西路跨温榆河大桥应用了曲率半径为2.5米的摩擦摆支座进行隔震设计

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  • 本文由 发表于 2019年9月11日 13:59:52
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