帶你了解減隔震技術

* 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,也是遭受地震災害最為嚴重的國家之一。地震具有震源淺、強度大、分布范圍廣等特征,對地面建筑物和工程設施破壞嚴重,最大限度地減輕地震災害風險是我們的共同目標。因此,做好抗震設防尤為重要。

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抗震設防簡單地說,就是為達到抗震效果,在工程建設時對建筑物進行抗震設計并采取抗震設施??拐鸫胧┦侵赋卣鹱饔糜嬎愫涂沽τ嬎阋酝獾目拐鹪O計內容,包括抗震構造措施??拐鹗┕ぃ瑖栏癜凑湛拐鹪O計施工,保證建筑質量。減隔震技術作為一種有效的建筑物抗震技術,逐漸成為大型建筑結構抗震設計的重要選項。除防御地震震動外,減隔震裝置也可用于抵御建筑結構熱脹冷縮變形和荷載的變化,提高建筑結構的安全性和穩(wěn)定性。



減隔震技術:即建筑隔震技術和建筑減震(結構消能減震)技術的簡稱。

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建筑隔震:即在房屋基礎、底部或下部結構與上部結構之間設置由疊層橡膠隔震支座組成具有整體復位功能的隔震層,以延長整個結構體系的自振周期,減小輸入上部結構的水平地震作用,達到預期防震要求。

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

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發(fā)現(xiàn)

被譽為中國抗震的權威、現(xiàn)代"張衡"的周福霖院士,結緣于抗震減震研究。受1976年唐山大地震現(xiàn)場調查的啟發(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。隨后出國留學的他,在1982年與導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)不隔震的房屋遇強震就被破壞,隔震的房屋卻能承受9級或更強的地震。

周福霖帶著隔震減震新技術回國,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,房屋結構在地震中保持彈性,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,稱之為"世界隔震技術發(fā)展的第三個里程碑"。

關鍵部件

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金屬抗震阻尼器:保護主體結構

施工人員在建設教學樓墻體過程中,在承重墻上安裝了一種奇特的結構:在呈X型的鋼柱架支撐結構中心,有一個50厘米見方的金屬盒子,盒子被砌進了墻體。
  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構抗震減災的第一道防線。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之一。在正常彈性工作階段,阻尼器作為結構附屬部分,可提供附加剛度,在地震作用下或風荷載作用下,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。一般建樓房都是在地基上面直接蓋房,這里的教學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層和大樓主體的隔震層內,以減少共振效應,數(shù)據(jù)顯示,能將水平地震作用減小為原來的40%。
  隔震橡膠支座其實是利用了橡膠的彈性。網(wǎng)絡上一個臺風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,刮臺風的時候,橋墩左右擺動,甚至移位達到20厘米左右,橋體也沒有垮塌。目前很多橋梁、機場、劇院、高架橋修建時都使用了此項技術。
  運城市永濟市的御園小區(qū)在建筑時也運用了這一技術。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,使得建筑主體結構的抗震性能大大提高。

減隔震技術:抗震設防區(qū)多用

 減隔震技術是通過增設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。國內外大量實驗證明,減隔震技術能有效減輕地震作用,大幅度提升房屋建筑抗震設防能力,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)采用減隔震技術還可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益,應用價值巨大。

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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,具有十分良好的推廣價值。從長遠來看,橋梁減隔震技術作為工程技術的發(fā)展方向之一,將使得建筑物抗震設計從傳統(tǒng)的單純抗震,過渡到抗震、隔震、減震相結合的復合抗震技術體系。

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減隔震之最

國內最大隔震建筑--北京新機場

北京新機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。北京新機場航站樓采用先進的組合隔震技術,設置1232個橡膠隔震支座和彈性滑板支座,大幅度提高航站樓結構的抗震性能。新技術將有效降低底部軌道震動對上部結構的影響,解決超大超長混凝土結構裂縫控制的技術難題。