建筑结构隔震技术

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1、建筑结构隔震技术1引言地震是由于地面的运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动，因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后的模型动力学分析和建筑抗震经验设计，即一次次的震害分析进行修正、补充，得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式，提出了一些建筑物抗震的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用中得到了很不错的效果。但是，针对某些重要的建筑物安全性较高的要求和对一些建筑物的修复加固改造的问题，在建筑设计和施工中逐渐地采用隔震和消能减震技术。隔震即是隔离地震，在建筑物和构筑物的基底

2、或某个位置设置控制机构来隔离或耗散地震能量，以避免或减少地震能量向上部结构的传输，使结构振动反应减轻，实现地震时建筑物只发生较轻微的运动和变形，从而保障建筑物的安全。随着科技发展，这种技术越来越来受到人们的重视。2传统的抗震方法传统抗震结构主要利用结构主体结构抗侧力构件屈服后的塑性变形和耗能来耗散地震的能量，因此对这些区域的耗能性能要求特别重要。一旦由于某些因素而导致这些区域产生问题，则就会严重的影响结构的抗震性能，甚至产生严重破坏。在以往的结构抗震设计中，主要通过在结构设计中设置多道抗震设防线、选用耗能构

3、件和对结构的刚度、承载力、延性的合理匹配来提高结构抗震性能。3隔震技术与作用机理隔震技术尚属新兴学科，它能有效地吸收地震能量，减少结构的水平地震作用，从而消除或减轻结构和非结构的地震损坏，增强建筑物及内部设施和人员的地震安全性，提高建筑物的抗震能力。与以往的建筑结构抗震设计，采用隔震技术的建筑物具有以下优点：、提高地震时结构的安全性；、设计自由度增大；、防止内部物品的振动移动和翻到；、防止非结构构件的破坏；、抑制振动的不适感；、可以保证机械器具的使用功能；隔震主要分为：积极隔震、消极隔震。无论积极隔震还是消

4、极隔震，采取隔震措施就是在基底和结构之间设置减振器或减振材料。在隔震设计时，要经过计算，进行多方案比较选择最佳方案。不经过计算而直接采取隔震措施，有时会导致隔震效率不高或者不经济。当处理不好时，还可能产生共振，不仅无益还会加大震害。隔震结构原理模型图从隔震结构原理的模型图分析得知：、弹簧的刚度越大，振子的周期就越短；弹簧的刚度越弱，振子的周期就越长。当弹簧的刚度特别大，则建筑物就不能滚动，只有自身的往复变形运动，即建筑物的自身振动，隔震措施就没有发挥出隔震作用；当弹簧的刚度特别小时，建筑物就不能往复运动，即

5、不能成为振子。、当滚珠的摩擦力特别小时，建筑物的往复运动就不会停止；当滚珠的摩擦力特别大时，建筑物就会立刻停止。因此，建筑物的运动特性取决于自振周期和阻尼两个因素，而自振周期又取决于建筑物的质量和弹簧的刚度。可知，对建筑物采取的隔震措施，其效果取决于隔震器和阻尼器的特性。4隔震方案设计基础隔震在建筑物或构筑物的基底设置隔震装置。隔震器、橡胶支座它是由多层橡胶和钢板相互叠加而成，在施加竖向荷载时，由于橡胶受到钢板的约束，不会产生很大的横向变形，即具有很强的抗压能力；水平方向有很大的变形能力，在地震作用下，橡胶

6、垫可以隔离水平方向的运动分量。最初是在1965年用于伦敦的地铁车站上面的建筑，采用多层橡胶支座防止了地铁的振动传给上部建筑物。、铅心橡胶垫它是对橡胶支座的一大改进。在橡胶支座中心钻孔，插入一个铅芯，利用其塑性变形能力把支座的临界阻尼从3％增加到10％～15％。因此，在低阻尼要求的情况下，可以不使用阻尼器。、柔性桩结构它是采用立在套管中的桩来隔震，桩顶铰接，使桩在水平方向有一定的柔性，套管和桩之间有一定的间隙，使桩可以在套管中变位，将结构与可能发生有害地震的土层分开。当桩顶安置阻尼器时，可构成有效的隔震基础系

7、统。阻尼器、油阻尼器它是比较理想的阻尼材料。根据流体动力学理论可以设计各种形式的油阻尼器。所采用的油材料很多，通常油硅油、机械油、柴油机油、变压器油等。在设置时，一般不少于四个，对称布置在基础的四角，避免在体系质心的坐标轴线上布置阻尼器。、摩擦阻尼器将几块钢板用高强螺栓连在一起，可做成摩擦阻尼器。通过调节高强螺栓的预应力，就可调节钢板间摩擦力的大小。通过对钢板表面进行处理或加垫特殊摩擦材料，可以改善阻尼器的往复摩擦性能。、弹塑性阻尼器低碳钢具有良好的塑性变形性能，可在超过屈服应变几十倍的塑性应变上下往复变形

8、数百次而不断裂。根据需要，可以将钢板弯成各种形状做成阻尼器。悬挂隔震悬挂隔震即将结构的全部或大部分质量悬挂起来，使地震动传递不到主体质量上，产生较小的惯性力，从而起到隔震作用。悬挂结构在桥梁、火电厂锅炉架等方面有大量应用。悬挂结构悬杆受力较大，须采用高强钢，而高强钢忍性差，在竖向地震作用时易拉断。为减小竖向地震作用，可在吊点设减震弹簧，并配合使用阻尼器。著名的43层香港汇丰银行新大楼采用的就是悬挂结构。5隔震结构