介质载体在结构基础隔震中的应用分析

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1、V01．42，No．3矿I·J型材第42卷第3期June，2016sfc矗H口，lBHfz赢^纪陀一n厶2016年6月介质载体在结构基础隔震中的应用分析梁月华，汪杰(攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川攀枝花617000)摘要：基础隔震技术就是将隔震介质载体设置于结构的基础部位，在地震发生时隔震介质载体反射或吸收一部分的地震能量，以减少地震作用对建筑结构的损坏。本文介绍隔震介质载体的特征性能并分析其减震原理，利用SAP2000有限元软件对比分析非隔震结构和隔震结构在地震作用下的内力和位移反应，体现隔震介质载体良好的隔震效果，对实际抗震减灾工作具有重要意义。关键词：隔震介质载体；隔震原

2、理；基础隔震中图分类号：Tu352．12文献标志码：B文章编号：1672—4011(2叭6)03—0098—03DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2016．03．0500前言地震是地球上一种严重自然灾害，同时因地震引发泥石流、山体崩塌、地裂等多种次生灾害，这一灾害链式效应⋯严重威胁人类生命和财产安全。面对这种不可预测也无法避免的灾害，人们一直在努力通过各种方法来降低地震带来的损失。迄今为止，人们在这方面也已经取得了不少成果，主要在建筑物与震动的地面之间用隔震介质载体相连接，通过隔震介质载体耗散地震能量与破坏力。根据文献记载，早在1881年日本的河谷浩藏就提出

3、基础隔震的概念，他在地基上横竖交错地放几层圆木，圆木层之上做混凝土基础，基础之上为建筑物。在1921年，美国的Frankuoydwright把隔震思想运用于工程实践中，由他设计的ImperialHotel。21在1923年的东京大地震时该建筑物结构本身没有发生任何破坏，而其他建筑物普遍遭到严重破坏，其表现出良好的抗震性能。随后新西兰等多地震的国家对隔震体系投入相当多的人力物力，开展了深入系统的理论和试验研究’3J。国内学者是在20世纪60年代开始研究基础隔震技术，70年代中到80年代初，由李立教授领导的一批学者在北京中关村用砂砾隔震的方法建造了一栋4层砖混房屋，这是我国最早的隔震建

4、筑¨o。到90年代，周福霖、周锡元和唐家祥等学者带头领导研究橡胶隔震支座的在抗震方面更的各种工作性能，并将自主研发的铅芯叠层橡胶隔震支座运用于低层框架住宅楼中∞o。目前，周福霖院士在做橡胶隔震支座的耐久性研究工作，一项长达50年的耐久性实验仍在进行中冲!。总之，在工程抗震界大家已经达成一个共识——大力推广隔震和消能减震技术的在工程结构中应用。本文将从隔震介质载体的特征性能方面分析基础隔震原理，以一栋7层纯框架结构为例，利用sAP2000软件建立非隔震有限元模型和以橡胶隔震支座作为柔性连接的隔震结构有限元模型，得到相应的内力和位移数据，以此显现出隔震介质载体的减震效果。1隔震介质载体

5、及隔震原理1．1隔震介质载体能量的传递需要介质，一种物质存在于另一种物质内作者简介：梁月华(1989一)，女，四川攀枝花人，硕士研究生，助教，助理工程师．主要从事土木工程方面的教学与研究工作。·98·部时，后者就是前者的介质，介质的成分、形状、组合方式决定了波动能量的传递方向和速度。由于介质的某些特殊性能，在波动能量的传递过程中，除了引起介质载体的形状、位置、状态方面的物理机械性能变化以外，其内部发生的氧化、电解、溶解等生物化学反应，还会引起质的变化，这种改变被称作介质损害。隔震介质载体随着地震能量的输入将发生一系列的物理化学反应，从而耗散减少地震能量，减轻对建筑结构的损害作用。在

6、建筑结构隔震控制工程中，隔震介质载体设置在建筑结构的特定部位，缓冲地震波传输至建筑物的动力作用，耗散吸收地震的破坏能量，降低结构在地震作用下的动力反应(位移、速度、加速度)。目前，隔震技术已经大量应用于各种建筑结构中，隔震介质载体形式多种多样，大致可分为隔震支座、隔震器、隔震支座和隔震器的复合装置。由于介质材料的特性(比如橡胶的粘弹性、电绝缘性、温度依赖性等)使得隔震介质载体具有竖直支撑性能、水平变形性能、变形恢复性能、阻尼性能、耐久性能等一J。隔震支座作为隔震介质载体，常用于基础隔震设计中。常用的隔震介质载体有叠层橡胶支座、摩擦滑移隔震装置、滚动隔震装置等。阻尼器作为减震消能介质

7、载体，一般和隔震支座组合装配用于基础隔震设计中，也可单独用于结构上部特定部位用于减震消能。阻尼器属于被动消能的介质载体，能吸收或消耗一部分输入能量，但和隔震技术不同的是，这种介质载体除了能抵御地震作用外，还能抵御风致振动。常用的阻尼器有金属阻尼器、弹簧阻尼器、液压阻尼器、粘滞阻尼器等。1．2基础隔震原理分析基础隔震实际上就是指在结构物底部装置隔震介质载体，使建筑物上部结构与地面相隔离，随之形成由下部结构、隔震层和上部结构组成的“柔性”结构体系(如图1所示)。为了达到隔