竖向减隔震技术的研究现状

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1、竖向减隔震技术的研究现状谢鹏付康广州大学土木工程学院摘要：为讨论有效的竖向减隔震方法，基于竖向地震作用分析现状，总结了竖向减隔震技术，评价了减隔震效果，提出了可行性建议。关键词：竖向地震;竖向隔震;竖向减震;作者简介：谢鹏（1990年生），男，湖南常德人，硕士研究生，研究方向：结构抗震与减震地震是一种突发性的自然灾害，历次大地震给人类造成巨大伤害。人量震害调查报告表明，竖向地震作用也会对结构造成巨大破坏。1994年的Northridge地震中，达到水平加速度峰值的1.79倍£U。1995年的kobe地

2、震中，地震竖向加速度峰值高达水平加速度的2倍位1。2008年汶川地震中，地震竖向加速度峰值达到lgM。综上所述，研究竖向地震作用，探索有效的减隔震方法是非常有必要的。1竖向地震作用分析现状1.1高耸结构烟囱的破坏主要是水平裂缝与竖向裂缝，其次是斜裂缝、斜断断裂、X裂缝和竖向裂缝。任耀辉等以1总结了国内外烟囱结构竖向地震作用的计算方法，并对现有的方法进行了评价。电视塔结构主耍分为:钢结构、钢筋混凝土结构以及两者的混合结构。何少宁m以广州塔混合结构为模型，利用ANSYS进行了竖向地震作用下的分析，得出了塔

3、体结构的变形和受力特点。1.2桥梁结构桥梁结构在高速铁路、城市立交、高速公路屮应用非常广泛。郁占彪M以某预应力混凝土连续梁桥为模型，在竖向地震作用下发现跨中梁体及支座等位置更容易受地震破坏。1.3建筑结构多层、高层建筑结构一般都需要考虑竖向地震作用。然而，对于高层隔震技术难以实现。杨春田［7］以神户市多层建筑为例，在竖向地震作用下对震害进行分析。1.4地下结构常见的地下结构有隧道、大型框架式地下结构等。何伟等M以地铁隧道为例，采用了非线性地震反应分析，探讨了竖向地震作用对隧道的动力响应影响。杨谨瑞等［

4、9］研宄发现竖向地震作用对浅埋双跨地下结构中柱的影响非常显著。1.5建筑设备大型控制屮心非屮断设备在地震屮损坏会造成通信、供电、运输等受阻;小型文物等破坏会造成国家历史资料损失。张云峰通过分别逑立了竖向和水平地震作用的力学模型，研宄了储罐的地震响应。赵守江UU对我国古代木结构及内陈文物进行地震反应分析，研宄发现竖向地震作用能引起陈列文物大幅滑移。2竖向减隔震技术研宄rii传统竖向隔震装置有碟型弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧等，且己经成功运用到一些工程中。薛素铎等针对空间网格结构提出了碟形弹簧竖向减震装罝，且

5、竖向隔震良好。吴剑介绍了空气弹簧应用在机械领域中隔离竖向振动。陈晓城M提出了由铅芯橡胶隔震垫、螺旋-碟形弹簧和粘滞阻尼器等组成的三维隔震装置，该装置可显著降低水平及竖向地震反应。2.2新型隔震装置夏昌等£1^1开发了一种磁悬浮隔震支座，理论上可以实现结构竖向方向“免震”。尚守平等开发了一种适合我国广大农村地区使用的复合隔震墩，具有良好的经济和社会效益。刘逸等1121设计了一种集合球形式的竖向隔震装置。通过相关试验，发现其具有良好的竖向刚度。新型隔震装置如图1。2.3竖向减震方法近些年，国内外学者提出了

6、主动、半主动、被动等控制方法对结构进行消能减震。赵亚敏［18］对竖向TMD体系的减震效果进行动力效果分析，得出了合理设计竖向TMD的参数能使减震效果良好的相关结论。图1隔震支座、隔震墩、集合球简下载原图3减隔震效果讨论根据本文对竖向减隔震的综述可以得出各类减隔震方法的的特点、使用范围以及应用前景，见表1。下载原表减隔震方法优点缺点碟型弹簧式结构简单，变形能力好阻尼较/空气弹簧式隔震效果好造价高，易螺栓弹簧式构造简单隔震效果-磁悬浮式(主动控制)隔震效果好造价高复合隔震墩经济、造价低隔震效果-集合球竖向

7、隔震筒结构简单隔震一般，易导竖向TMD体系减震效果明显造价高通过以上综述，大部分的竖向减隔震方法已经通过试验或软件模拟得到验证。但是，也存在很多问题，例如:通过组合三维隔震装置不抗拔且难以抗倾覆，当竖向地震作用超过一定界限时，很容易导致隔震装置存在一定的倾斜角，可能引发更严重的后果;磁悬浮式隔震支座理论上具有良好的隔震效果，但水平方向存在刚度由正转为负的情况，即为了保证水平方向稳定需要增大衔铁外伸长度，而增大外衔铁的长度将导致其底座承受的弯矩值过大或底座与支架可能发生碰撞。4建议(1)对各类建筑、桥梁

8、、设备等划分更仔细，分类开发有效的竖向及三维隔震装置。(2)完善竖向减隔震方面的相关规范，増加竖向地震作用研宄。(3)针对高层、超高层、高耸结构等，研究新型消能减震方法，提高结构的抗震能力。参考文献[1]PapazoglouAJ,ElnashaiAS.Analyticalandfieldevidenceofthedamagingeffectofverticalearthquakegroundmotion[J].Earthquakeengineeringa