帶你了解減隔震技術(shù)

* 來源 : * 作者 : admin * 發(fā)表時間 : 2023/02/07 13:58:18 * 瀏覽 : 4642

我國是一個多地震的國家,也是遭受地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。地震具有震源淺、強(qiáng)度大、分布范圍廣等特征,對地面建筑物和工程設(shè)施破壞嚴(yán)重,最大限度地減輕地震災(zāi)害風(fēng)險是我們的共同目標(biāo)。因此,做好抗震設(shè)防尤為重要。

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抗震設(shè)防簡單地說,就是為達(dá)到抗震效果,在工程建設(shè)時對建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計并采取抗震設(shè)施??拐鸫胧┦侵赋卣鹱饔糜嬎愫涂沽τ嬎阋酝獾目拐鹪O(shè)計內(nèi)容,包括抗震構(gòu)造措施??拐鹗┕?,嚴(yán)格按照抗震設(shè)計施工,保證建筑質(zhì)量。減隔震技術(shù)作為一種有效的建筑物抗震技術(shù),逐漸成為大型建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要選項。除防御地震震動外,減隔震裝置也可用于抵御建筑結(jié)構(gòu)熱脹冷縮變形和荷載的變化,提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。



減隔震技術(shù):即建筑隔震技術(shù)和建筑減震(結(jié)構(gòu)消能減震)技術(shù)的簡稱。

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建筑隔震:即在房屋基礎(chǔ)、底部或下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置由疊層橡膠隔震支座組成具有整體復(fù)位功能的隔震層,以延長整個結(jié)構(gòu)體系的自振周期,減小輸入上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用,達(dá)到預(yù)期防震要求。

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建筑減震(結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù))是在結(jié)構(gòu)物某些部位(如支撐、剪力墻、連接縫或連接件)設(shè)置耗能裝置,通過該裝置產(chǎn)生摩擦,彎曲(或剪切、扭轉(zhuǎn))、彈塑性(或黏彈性)滯回變形來耗散或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量,以減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌,達(dá)到減震控制的目的。

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發(fā)現(xiàn)

被譽(yù)為中國抗震的權(quán)威、現(xiàn)代"張衡"的周福霖院士,結(jié)緣于抗震減震研究。受1976年唐山大地震現(xiàn)場調(diào)查的啟發(fā),唐山大地震后第3天,他在被毀廢墟中發(fā)現(xiàn)有兩棟4層磚樓屹立未倒、僅沿地面滑動約0.4米,因為墻體下面一層柔軟的防水油毛氈讓大樓逃過一劫。周福霖從滑動的房屋中找到靈感。隨后出國留學(xué)的他,在1982年與導(dǎo)師一起做了一個隔震房屋地震震動臺模擬試驗--把安裝隔震層的四層樓房屋模型放在震動臺上,發(fā)現(xiàn)不隔震的房屋遇強(qiáng)震就被破壞,隔震的房屋卻能承受9級或更強(qiáng)的地震。

周福霖帶著隔震減震新技術(shù)回國,1993年,在廣東汕頭市建成我國第一棟橡膠支座的8層隔震住宅,這也是當(dāng)年世界最高的隔震住宅樓。在次年臺灣海峽6.4級地震中,隔震樓在橡膠隔震層上緩慢搖擺,房屋結(jié)構(gòu)在地震中保持彈性,沒有任何損壞,只是輕微擺動。聯(lián)合國工發(fā)組織為此在汕頭召開國際會議,向世界各國推廣了這種技術(shù),稱之為"世界隔震技術(shù)發(fā)展的第三個里程碑"。

關(guān)鍵部件

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金屬抗震阻尼器:保護(hù)主體結(jié)構(gòu)

施工人員在建設(shè)教學(xué)樓墻體過程中,在承重墻上安裝了一種奇特的結(jié)構(gòu):在呈X型的鋼柱架支撐結(jié)構(gòu)中心,有一個50厘米見方的金屬盒子,盒子被砌進(jìn)了墻體。
  這個裝置安裝的地方是這面墻承受最大力的地方,可以說是建筑主體結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的第一道防線。該裝置類似汽車前后防撞梁里面的吸能塊,在汽車相撞實(shí)驗里可以看到,兩輛車相撞的時候,防撞梁首先破壞掉,以保護(hù)乘車人安全。同樣,安置在墻體里的這個吸能塊不是剛性的,地震來臨時它會破碎,自身破壞掉的同時,能把巨大的沖撞力消減掉一部分。這種局部破壞對于建筑整體來說,就是相對安全的。
  該新型裝置叫金屬抗震阻尼器,是目前一些建筑采用的減隔震技術(shù)之一。在正常彈性工作階段,阻尼器作為結(jié)構(gòu)附屬部分,可提供附加剛度,在地震作用下或風(fēng)荷載作用下,耗能器提供附加剛度和阻尼,利用耗能材料變形耗散地震能量。目前,日本和歐美一些國家防震減災(zāi)普遍使用的就是類似的裝置。

隔震橡膠支座:讓建筑站穩(wěn)腳跟

在忻州一中項目現(xiàn)場,正在施工的教學(xué)樓除了用抗震阻尼器讓樓體的腰桿更柔韌,在建的每一棟樓的“腳跟”也有特點(diǎn)。一般建樓房都是在地基上面直接蓋房,這里的教學(xué)樓底部則立著一個黑色橡膠制成的圓柱形底座,把樓體水平隔開。圓柱形的隔震橡膠支座夾在大樓基礎(chǔ)層和大樓主體的隔震層內(nèi),以減少共振效應(yīng),數(shù)據(jù)顯示,能將水平地震作用減小為原來的40%。
  隔震橡膠支座其實(shí)是利用了橡膠的彈性。網(wǎng)絡(luò)上一個臺風(fēng)視頻能明顯看到其作用:在一座橋的橋墩上安裝了類似裝置,刮臺風(fēng)的時候,橋墩左右擺動,甚至移位達(dá)到20厘米左右,橋體也沒有垮塌。目前很多橋梁、機(jī)場、劇院、高架橋修建時都使用了此項技術(shù)。
  運(yùn)城市永濟(jì)市的御園小區(qū)在建筑時也運(yùn)用了這一技術(shù)。御園小區(qū)的建筑底部也安裝了隔震橡膠支座,地震來臨時,房屋如果受了左右之力,就會水平位移,左右搖擺,裝置可以保證房屋左右搖擺后復(fù)位,為樓體增加了彈性。而且在樓與樓之間留出了足夠縫隙,地震時,給建筑物留出足夠空間擺動,使得建筑主體結(jié)構(gòu)的抗震性能大大提高。

減隔震技術(shù):抗震設(shè)防區(qū)多用

 減隔震技術(shù)是通過增設(shè)消能部件或隔震裝置,以提高建筑工程抗震性能的抗震技術(shù)。國內(nèi)外大量實(shí)驗證明,減隔震技術(shù)能有效減輕地震作用,大幅度提升房屋建筑抗震設(shè)防能力,避免人員傷亡,減輕財產(chǎn)損失,社會效益十分明顯。同時,在地震高烈度區(qū)采用減隔震技術(shù)還可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益,應(yīng)用價值巨大。

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減隔震能將建筑物的抗震能力提高4到8倍,而且由于其造價經(jīng)濟(jì),具有十分良好的推廣價值。從長遠(yuǎn)來看,橋梁減隔震技術(shù)作為工程技術(shù)的發(fā)展方向之一,將使得建筑物抗震設(shè)計從傳統(tǒng)的單純抗震,過渡到抗震、隔震、減震相結(jié)合的復(fù)合抗震技術(shù)體系。

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減隔震之最

國內(nèi)最大隔震建筑--北京新機(jī)場

北京新機(jī)場的地下是快捷的軌道交通。飛速駛過的列車,會對航站樓造成影響。北京新機(jī)場航站樓采用先進(jìn)的組合隔震技術(shù),設(shè)置1232個橡膠隔震支座和彈性滑板支座,大幅度提高航站樓結(jié)構(gòu)的抗震性能。新技術(shù)將有效降低底部軌道震動對上部結(jié)構(gòu)的影響,解決超大超長混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的技術(shù)難題。