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建筑隔震技术标准十篇

发布时间:2024-04-25 17:22:54

建筑隔震技术标准篇1

【关键词】核电;基础;隔震;橡胶

1、民用领域隔震技术的发展应用

随着建筑行业的技术不断发展,建筑物结构形式由早期的木结构和砌体结构,逐步转为钢筋混凝土结构、钢结构和复合结构等为主,建筑物的质量和高度由最初的单层和多层结构也不断发展为高层和超高层。现代建筑结构材料的性能基本能够满足建筑工程需求,在正常使用工况下不会发生涉及生命财产安全的结构破坏,除超高层结构外,风荷载对典型建筑结构不会造成主要破坏。而地震荷载具有突发性和不确定性,地震荷载首先由地表传至建筑物基础,基础随着地表震动,带动上部建筑物整体震动,由此产生很强大的破坏力。

对于地震荷载,除了利用建筑结构自身强度抵御外,还可利用隔震技术降低地震荷载传到上部结构的内力。隔震技术也由来已久,早在一百多年前,已提出基础隔震的概念,并陆续在一些建筑中加以尝试应用。

随着地震工程理论的逐步建立以及实际地震对结构工程的进一步考验,特别是近二三十年来,由于采用大量的强震记录仪对地震进行观测,使人们较快地积累了有关隔震及非隔震结构工作性能的定量化经验,从而对早期提出的一些隔震方法进行了淘汰与升华。其中叠层橡胶垫基础隔震体系被认为是隔震技术迈向实用化最卓有成效的体系。

上世纪60年代以来,新西兰、日本、美国等多发地震的国家对隔震系统投入大量的人力物力,开展了深入系统的理论、试验研究,取得了卓有成效的成果。70年代起,新西兰学者w.H.Robinson通过大量实验,首次提出铅芯橡胶支座元件,铅芯橡胶支座水平刚度大、阻尼大、竖向承载力可靠和具备竖向拉力等特性,同时具有良好的经济性,因此,铅芯橡胶支座的提出奠定了基础隔震技术在工程中的推广应用。此后的1984年,四层建筑新西兰wmiamClayton政府办公大楼通过近10年的试验,比对各类隔震消能装置,最终选择铅芯橡胶支座为建筑物隔震消能元件加以应用。在美国、日本、新西兰、发过、意大利等国家,橡胶隔震支座大量应用在桥梁和建筑中,法国和南非等国家也将橡胶隔震支座推广应用至核电主要建筑物中。到目前为止,世界上应用隔震支座的建筑物已有上万栋,其中,80%以上采用的是叠层橡胶隔震系统。

传统抗震设计思路为“小震不坏、中震可修、大震不倒”,是“硬功夫”。导致上部结构承受巨大的地震力,而使得结构自身负担较大,为地震付出的“保险费”太大。改用隔震的思路“软功夫”可以超前实现抗震规范要求的“小震不妨、设防烈度可修、大震不倒”。我国在建筑物建设过程中,已慢慢改变传统抗震设计观念,优先考虑隔震设计来降低地震对上部结构的影响,不仅确保了建筑物的安全性,在经济上也取得了良好效果。

我国主要研究和应用的隔震体系以经济性较好的橡胶隔震体系为主,通过一系列研究、试验和工程建设,在材料选择、理论分析、模型建立和工程建造等方面取得了一定的成果。

橡胶隔震体系通过设置隔震层,将结构分为上部结构、隔震层和下部结构三部分,地震时的地震能量经由下部结构传到隔震层,由隔震层的隔震装置吸收并消耗主要地震能量后,传至上部结构的地震能量很少,同时,通过计算设置特定的橡胶隔震层阻尼,使上部结构的周期进行改变,降低地震加速度,即上部结构的地震内力降低了,基本能够确保地震发生时上部结构整体“移动”,产生较小的层间位移,使得上部结构处在弹性变形阶段,确保结构体系的安全可靠。

2、隔震技术在核电领域的发展

目前,全球共有六座投入运营的压水堆核电站采用了隔震技术,其中法国Cruas核电厂有四座,南非Koeberg核电厂有两座,技术全部来自法国,均采用橡胶支座和金属滑动支座的组合体,安全停堆地震动加速度峰值分别为0.2g和0.3g,而欧洲、美国、日本和韩国即将在新型小型堆中应用。六座压水堆的隔震支座寿命达三十年以上,但已暴漏隔震垫耐久性达不到预期效果,刚度硬化增加超过预期值(预期值为30%),机械性能也发生了不同程度的变化,尤其是南非KoeBeRG核电站的隔震垫。法国的Cruas压水堆核电站采取了1800个500mmx500mmx65mm的橡胶垫层,而南非的Koeberg核电站采用了2000个700mmx700mmx100mm的橡胶隔震支座,该垫层采用了橡胶支座加滑动摩擦板,隔震体系把核电站有关结构建立在上层筏板基础上,在下层筏板上装有叠层橡胶,在上下筏板之间安装2块滑板,通过滑板的摩擦减小地震力向上传播。但正如上述,经过辐照和盐雾环境,橡胶垫老化严重,这种技术已过时,目前研制成功的隔震系统有高阻尼橡胶隔震系统在抗老化和结构性能方面均由长足进步。

2.1隔震技术在核电领域的应用前景分析

国内尚无在核电厂厂房建设中应用基底隔震体系的工程,但研究机构对隔震在核电厂的应用做了很多研究和试验。

通过anSYS模型分析得出安全壳隔震后和隔震前10阶固有周期,如下表1所示。

对非隔震结构和隔震结构体系进行时程分析,输入时程根据RG1.60标准谱进行标定,厂址SL-2级设计基准地面运动基岩水平向、竖向峰值加速度值分别为0.10g和0.66h。通过时程分析,隔震安全壳的位移主要集中在隔震层,核岛厂房隔震后的最大总位移为7.7mm,隔震层位移7.6mm,上部结构最大位移仅0.1mm,基本处于平移状态。而非隔震结构,上部结构变形较大,且随着上部结构高度增加,位移也增大,最大位移0.5mm。同样的结构体系对比结构加速度反应,采用隔震技术的安全壳及速度反应明显减小,是非隔震结构加速度的50%左右。

同日本将隔震技术在核电领域的应用类似,国内的隔震技术引入核电领域也是从应急指挥中心开始的,由广州大学减震控制与结构安全国家重点实验室完成的防城港应急指挥中心就采用了隔震技术。应急指挥中心建筑隔震层设置在基础顶面,隔震基座选用铅芯型橡胶支座布置,结合内部天然橡胶支座布置的方式,隔震前后的基本周期分别为0.0821s和2.2799s,相差27.8倍,较环境保护部核与辐射安全中心模拟计算隔震前后安全壳的基本周期相差13.6倍大很多。且第三阶扭转振型模态质量参与系数达到99.9%,高阶振型对结构影响很小。隔震后结构的抗震安全储备大大提高,结构地震剪力最大值减震效果达70%~80%,减震效果明显。

在福岛地震后,福岛核电站内采用隔震技术的福岛核电站应急指挥中心结构完整,功能正常,证明了隔震体系对减轻地震效应是切实有效的。我国核电厂抗震设计输入值一直采用美国70年代标准做法,迄今为止尚未有新的改动,CRp1000机组采用的标准输入值为0.2g(采用RG1.6谱),但三代核电ap1000机组的抗震设计标准输入值已高达0.3g(水平向和竖向),且采用RG1.60修正谱。今后新建核电选址,SSe可能超过0.3g,而台湾已确定的核电厂址SSe均达到0.4~0.5g。1996年,由谷方毓首次在国内提出了核电站基础隔震分析,并于1999年,进一步对核电站安全壳进行了隔震分析。

上海核工院在院内制定了比美国更为严格的场址设计反应谱放大系数,将场址设计反应谱的放大系数DF分为三档在1.0~2.0之间框定。对低烈度区DF取1.5~2.0,中烈度区DF取1.2~1.5,高烈度区DF取1.0~1.2。对于低烈度区,基本烈度多为6度0.05g,现行SSe多在0.15g附近,而ap1000等三代机组设计地震输入标准值为0.3g,上述DF取1.5~2.0的标准已满足要求,对该类厂址无需采取额外技术措施。对于中等烈度区,基本烈度区划分为7度0.1g,现行SSe约为0.2g,个别有大于0.25g,就需要采取技术措施来降低上部地震效应。对于高地震烈度区,基本烈度区8度0.2g~0.3g,参考台湾地区核电厂址SSe多为0.4~0.5g,按照DF为1.0~1.2放大系数,此时,就更有必要采用隔震技术来确保上部结构体系的安全性了。根据上海核工院的上述研究,隔震技术在今后核电领域应用多在中震地区,结合我国实际情况,在高震地区选址的可能性不大,而随着安全标准的提高,低烈度区可考虑隔震技术的应用。

3、问题

材料:随着材料和制造工艺的改进及高性能的新型隔震系统与新型隔震垫材料的研发,新型隔震垫产品的耐久性能得到了较大的改善。目前,采用聚四氟乙烯作为滑动式隔震垫的材料可以承受较高的辐射剂量且照射后的性能没有明显的恶化。

标准:在标准建设方面,国内仅有民用规范可依据,关于隔震支座的有《建筑隔震橡胶支座》(JG118-2000)和《垫层橡胶支座隔震技术规程》(CeCS126-2001),另有隔震方面的规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)增加了第12章“隔震和消能减震设计”和一些相关的构造图集、详图等。

施工:核岛建造引入基础隔震技术会带来新的问题,包括挡土墙、筏板基础垫层、土方开挖、地下管廊和管线等,如何处理以上工程对整体工程的施工工序、技术和造价影响,需要有详细的研究和评价。

4、结束语

从民用和核电领域的分析来看,隔震技术在核电领域的应用虽然有一定的局限性,但应用范围较广,在楼层隔震和设备隔震等方面有一定应用基础。大范围应用隔震技术还需要解决一系列技术、标准和工程问题。

1.尚没有工程实例参考,就没有实际检测数据加以应用和参考。

2.规范和标准亟待行业内建立。

3.仍需做详细的分析,诸如因使用隔震层而产生的大位移,对地下管廊、设备管网的影响等如何解决。地下施工工序、施工工艺的变化较大,经济性和工期影响需认真考虑。对核电关心的LoCa等重大事故需重新论证。

参考文献

[1]周福霖,隔震、消能、减震和结构控制技术的发展和应用[J].地界地震工程,1989(4):16-20。

建筑隔震技术标准篇2

【关键词】隔震橡胶支座;种类;应用;施工

橡胶支座隔震的基本原理是通过增设橡胶支座,使整个建筑的自振周期得以延长,以减轻上部结构的地震反应,由传统的、被动的“以刚克刚”的抗震方法,转变为主动的、积极的“以柔克刚”的隔震方法。其一般做法是在建筑物底部设置橡胶支座,利用橡胶支座的水平柔性形成一道柔性隔震层,通过柔性隔震层吸收和耗散地震能量,阻止并减轻地震能量向上部结构的传递,最终达到减轻上部结构地震破坏的目的。这种橡胶支座隔震技术不仅可以保证结构的整体安全,并且能够防止非结构部件的破坏,避免建筑物内部装修、室内设备的损坏以及由此引起的次生灾害。目前,采用隔震橡胶支座是世界上研究和应用最多、技术成熟并有显著成效实例的隔震技术,具有非常广阔的市场前景。本文将着重介绍隔震橡胶支座的种类及实例应用。

1、隔震橡胶支座的种类

隔震橡胶支座是由薄钢板和薄橡胶板交替叠合,经高温、高压硫化而成。目前工程上使用的橡胶支座的基本特征是:橡胶支座内分层设置的薄钢板对橡胶起约束作用,使橡胶支座具有很高的竖向承载能力,能够在正常使用状态下和地震时承受建筑物的荷载,而不产生过大的变形。此外,由于薄钢板的设置方式基本上不影响橡胶支座的水平柔性,使橡胶支座的自振周期得以延长,达到隔震减震的目的。隔震橡胶支座按截面形状分为方形(含正方形和长方形)和圆形两大类(详见图1和图2),由于圆形橡胶支座具有各向同性的优点,是目前应用的主要形式。

根据对橡胶支座阻尼比要求的不同,目前市场上的橡胶支座主要分为以下四种:

1.1标准叠层橡胶支座(mRB)。普通叠层橡胶支座是用天然橡胶或氯丁橡胶制造的,通常把用天然橡胶制造的普通叠层橡胶支座称为天然橡胶叠层橡胶支座或标准叠层橡胶支座(详见图3),这种支座具有高弹性,在水平方向上起弹簧作用,但阻尼性能较低,一般不单独是用。为了满足隔震结构体系对阻尼值的要求,通常与外加阻尼器(消能装置)一起并用。

图3标准叠层橡胶支座结构示意

1.2铅芯叠层橡胶支座(LRB)。该种支座是在普通叠层橡胶支座中心嵌入铅棒而成(详见图4)。铅棒单独使用不容易吸收能量,而利用周围叠层橡胶的约束力和铅棒的屈服应力较低的特点,使橡胶支座在受力终止时具有可恢复性,提高其吸能效果及确保有适度阻尼,而且铅芯增加了橡胶支座的早期水平刚度,对控制风反应和抵抗地基微震有利。

图4铅芯叠层橡胶支座结构示意

1.3高阻尼叠层橡胶支座(HD-mRB)。这种支座采用高阻尼橡胶材料制造,即在橡胶母材中添加碳或其他元素,使橡胶支座具有更好的阻尼性质,碳的添加量的大小直接影响阻尼大小。高阻尼橡胶支座兼有隔振器和阻尼器的作用,可在隔震系统中单独使用。

1.4内包阻尼体叠层橡胶支座(DRB)。在橡胶支座中央部位设置圆柱体的阻尼材料,周边仍由叠层天然橡胶包围约束。

除上述四种类型外,目前市场上已开发或正在开发的新型隔震橡胶支座主要有:堆叠型(无粘结)叠层橡胶支座、弹性滑移橡胶支座、超高阻层橡胶支座、内置螺旋弹簧隔震橡胶支座、低成本隔震橡胶支座、适用于高层建筑的隔震橡胶支座、不锈钢网或玻璃纤维取代钢板的橡胶支座等。

不论哪种形式的隔震橡胶支座,都应具备如下功能:(1)具有足够的竖向刚度和竖向承载力,能够稳定的支承建筑物;(2)具有足够的水平刚度,保证建筑物的基本周期延长到1.5——3.0秒左右;(3)具有相应的大变形能力,并确保在强震作用下不会出现失稳现象;(4)水平刚度受垂直压缩荷载的影响较小;(5)具有足够的耐久性,至少应等同于或大于建筑物的设计基准期。

2.隔震支座的施工和维护

2.1按CeCS126:2001《叠层橡胶支座隔震技术规程》关于施工安装的要求如下:

2.1.1职称隔震支座的支墩(或柱),其顶面水平度误差不宜大于5‰;在隔震支座安装后,隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰。

2.1.2隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不硬大于5.0mm;

2.1.3隔震支座中心的标高与设计标高的偏差不硬大于5.0mm。

2.1.4同一支墩上多个隔震支座之间的顶面高差不宜大于5.0mm。

2.1.5隔震支座连接板和外露连接螺栓应采取防锈保护措施。

2.1.6在隔震支座安装阶段,应对支墩(或柱)顶面、隔震支座顶面的水平度、隔震支座中心的平面位置和标高进行观测并记录。

2.1.7在工程施工阶段,对隔震支座宜有临时覆盖保护措施。

本文实例的工程为某地办公楼,共2层,建筑物高度10.050m;基础形式为梁式筏板基础,上部结构形式为钢筋混凝土框架结构,采取隔震措施;工程建筑结构的安全等级为二级,结构重要性系数为1.0,基础设计等级为丙级;本工程场地类别为Ⅱ类,建筑抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为8度第一组,基本地震加速度值为0.20g。框架抗震等级三级,特征周期tg=0.35s。应用的隔震橡胶支座为有铅芯叠层橡胶支座(LRB)及无铅芯橡胶支座,各有400型及500型两种型号。隔震支座的设计参数如下表:

施工时,在支墩钢筋绑扎完成后,应将隔震支座的预埋件固定好(如图5),固定式应对螺杆进行必要的保护以免浇筑混凝土时对螺杆造成腐蚀。并将预埋件底板标高误差控制在规范要求范围内,支墩混凝土浇筑时随时对预埋件的标高进行调整、控制;

2.2隔震橡胶支座的维护

2.2.1应制定和执行对隔震橡胶支座进行检查和维护的计划;

2.2.2应定期观察隔震橡胶支座的变形及外观;

2.2.3应经常检查是否存在可能限制上部结构位置的障碍物;

2.2.4隔震层部件的改装、更换或加固,应在有经验的工程技术人员指导下进行。

3、结束语

建筑隔震技术标准篇3

【关键词】抗震设计;性能减震;结构减震思路;结构减震技术

1土木工程结构抗震性能原理分析

1.1基本原理

当代土木工程抗震的研究已经进入到了一个新的阶段,人们对位移、能量等对建筑的影响进行了深入的研究。在上个世纪的末期学者对地震的研究中提出了性能抗震的设计方式,即土木减震结构在设计中满足使用功能外,利用不同的位移指标对结构进行性能调整,从而产生抗震效果。此种结构设计实际上就是对地震破坏进行定量或者半定量的控制,对地震的反应和损伤程度进行评价与预防,使其在预期的控制范围,从而在最经济的条件下控制地震造成的负面影响,其不仅仅可以保证生命安全也可以从性能目标上对建筑结构进行控制。性能目标所包括的有土木工程的场地、结构、重要性、投资效益、地震损失与重建因素等,以此对不同的抗震设计要求可以规定其结构到达适当的性能标准,即土木工程结构在某一个地震设防的水准下达到最大的损伤程度。同时其控制可以从土木工程的经济性上进行控制,即出现损坏时降低其使用功能与恢复的费用,将损失控制在最小。

目前结构抗震性能设计的方法有:承载力、位移分析、能量设计等,这些设计方式所考虑的基础不同也就形成了不同的结构抗震设计结果。基于承载力的设计已经成为了国际规范采用的主要设计标准。能量设计则是在上个世纪中期被提出,提出结构和内部设施被破坏的程度是由地震所产生的输入能量与结构消耗能量共同作用而形成最终的破坏结果,此方法可以直接对结构损坏情况进行评估,但是参数的选择则比较困难,因为无法选定一个相对固定的标准,因此使用起来较为困难。

1.2性能设计理念

所谓性能抗震是设计就是先选定一个标准,将其确定为设计的目标,利用恰当的设计形式与合理的规划与结构选择、比例确定。保证土木工程的结构与非结构的细部构造设计更加合理,并控制其建造的质量与维护措施,使得工程在一定等级的地震影响下将破坏控制在一定的范围内。总结国内外的性能抗震设计思路主要有:对工程的整体结构进行合理协调;确定建筑的性能水平与性能目标,并保证其合理;概念性设计与西部抗震构造的结合;合理设计方法实现合理的性能目标等。

2结构性减震技术

2.1结构减震的基本原理

减震的思路是根据结构的地震反应,通过自动控制或者执行系统,主动的对结构施加一定的控制力,达到减小地震对结构的负面影响。从控制理论上看结构减震的方式主要有两种:一是被动控制技术,此种方法没有外部能源的供给,也称之为无源控制技术。主要包括了隔震与减震两种。主动控制技术则是为系统提供能源供给,也是一种有源减震技术。

2.2减震技术的优势

目前在实际的土木工程中应用的减震技术有隔震与减震,其中隔震的措施应用较为广泛。此两种方式研究与应用都起始于上个世纪中期,末期技术提高了发展的速度与研究水平。这些积极的结构抗震方法与传统的消极抗震方式相比较优势如下:

2.2.1结构性抗震与减震可以大幅度降低结构在地震作用中的变形,尽量使非结构件产生较少的破坏,从而减少震后的维修成本,对于一些典型的现代建筑非结构部分如:幕墙、饰面、公用设施等造价逐步提高,甚至可以达到建筑造价的五成以上,因此减少其损坏有现实意义。

2.2.2可以大幅度降低结构部件受到的地震的影响,从而降低结构抗震的成本支出,提高结构抗震的可靠性。同时隔震方法可以准确的控制传导至结构上的最大地震应力,从而克服了设计抗震结构的难度,不需要准确确定载荷。

2.2.3隔震与减震设施在地震后会产生变形与损坏,对其进行复位与修理也相对与结构修复更加的简单与经济,因此可以降低建筑震后的恢复费用。

2.3结构减震的适应性

在对结构减震的实践中,证明采用隔震结合消能减震的技术可以对高烈度的地震进行防范,在7度的地震中检测表明其土木工程结构所承受的地震作用大致相当与5.5级的地震烈度对建筑产生的破坏性影响,其结构在遭遇地震的时候工作范围仍然在弹性范围内,降低了结构在地震中产生的加速度、位移、速度等不良反应,从而减轻或者消除了结构部件的损坏,对土木工程起到了很好的保护效果。同时将隔震与消能减震的设计可以将非线性与大变形组件统一进行控制与保护,利用阻尼器与隔震支座对其进行保护,这样就可以将设计、试验、建造的重点放在这些构件上,使得减震设计更加的具有目的性。因为结构处在弹性变形中因此对其进行分析与设计就更加的简单,分析结果越发可靠。

3结束语

结构减震的技术从提出到今天已经有了长足的进步,在着几十年的时间里证明其相对于延性设计的方法而言,结构减震技术可以认为是对传统抗震设计的变革。全球多个地区的学者对此都作出了贡献,他们在此研究领域作出了大量的试验与理论研究,整个研究呈现出多元化发展的局面,且都获得了一定的成果。如:日本的学者在减震理论、设计方法、产品开发等方面都处在较为先进的位置。结构减震对地震破坏的控制理论种类多样,而产生的减震装置也类型众多,减震控制技术已经可以应用在大多数的土木工程中,从桥梁到建筑,从多层结构到高层结构,从钢筋混凝土结构到钢结构。在众多结构减震技术中研究成果较为成熟且应用广泛的就是前面提及的隔震与消能减震技术。其中隔震的技术在各类型的减震技术中效果较好,但是其应用的范围较为狭窄,对于超高层或者高宽比较大的土木工程建筑并不适用,因此其研究的方向集中在:高程减震的隔震设计理论与方法研究;从土体-基础-结构共同协调作用入手的隔震结构的受力分析;高阻尼橡胶减震设施、位移支座的开发等。虽然消能减震技术的抗震效果不如隔震技术措施,但是其应用的范围广泛,目前研究发展的重点是:消能减震结构的应用设计;隔震阻尼其的研发与标准化制定。总之,未来的抗震结构设计应在消除地震负面影响的思路上发展,并以此为基础设计出更加实用的隔震与减震结构,保证建筑在地震中受到的破坏最小。

参考文献:

[1]王卫勇.浅议结构减震在建筑中的应用[J].山西建筑,2008,(19)

建筑隔震技术标准篇4

关键词:破坏分析;存在问题;隔震减震

1汶川地震建筑结构破坏分析

汶川地震中建筑结构有的整体倒塌,有的局部破坏,有的外表看去虽然完好,但其已很难完全修复。下面针对几种典型的建筑结构的主要震害特征进行分析。

1.1钢筋混凝土框架结构

框架结构抗震性能较好,在整个震害中,极少出现框架主体结构的破坏。但框架结构的破坏和我们的理想损伤机制并不相同,所谓强柱弱梁,即应该是在框架结构的梁端和底层柱角首先出现震害,从而耗散地震能量,维护整个框架结构的弹性。但实际情况中,大多数的破坏出现在柱顶部,这样带来的后果是柱首先屈服,导致整个结构的整体性瞬间破坏,对结构的安全性影响极大。

1.2砖混结构

砖混结构大多破坏是由于未设圈梁和构造柱,房屋的整体性较差。其中墙体出现破坏较为严重的是山墙,其裂缝形状为X形;对于建筑体形复杂,如底框结构,在砖混结构与框架结构交接处的山墙端部倒塌,构造柱断裂。

1.3其他结构

框剪结构和剪力墙结构由于剪力墙抗水平力的作用,一般震害较小。

隔震结构房屋在地震中表现良好,一般表现如地震中振动缓慢,仅在墙体个别部位出现裂缝,房屋整体性良好,震害很小。

从汶川地震后得到的启发有两点,一是我国应该大面积地提高安全设防标准,因为地震到目前为止都是不可预测的,大量的震害表明,由于安全设防标准低,在遇到稍微高于本地区烈度的地震时,房屋整体性倒塌,给人民生命财产安全造成了极大的影响。二是对于抗震设防要求高的区域和关系重大的工程,如学校、生命线工程、基建工程,我国应该提倡或鼓励使用隔震消能减震技术。

2传统抗震技术存在的问题

框架结构的理想损伤机制是“强柱弱梁”机制,即框架结构的梁端和底层柱角在地震作用下可以屈服并通过自身的塑性变形来耗散地震能量,框架柱基本保持弹性。而这一结构体系在地震作用下经常出现的问题是出现“柱铰机制”,这是非常危险的。柱铰机制意味着柱子首先发生屈服,柱的屈服会导致结构的整体性被破坏而致倒塌,柱铰机制在设计中是绝不应允许的。

钢筋混凝土框架-剪力墙的抗震性能的关键问题之一在于连梁率先屈服并通过自身较大的塑性变形耗散地震能量。而此类结构往往出现的问题是实际结构中连梁因建筑尺寸对其截面形状的限制而难以发生延性破坏。

目前地震仍是不可预测的,由于我国所用的设防烈度仍是1969制定,准确性未知。从目前世界上很多大地震可以看到,灾难性大地震多发生在低烈度,如1976年7度设防的唐山发生11级地震,2010年7度设防的玉树发生9级地震,造成房屋成片倒塌,人民生命遭受了前所未有的安全威胁。正是由于基本烈度的不确定性,在突发地震时难以控制结构的破损程度,所以安全问题更难保证,因此应该大面积地提高安全设防标准。除此以外,我国目标设计均是按照地区性的设防烈度去设计,并没有考虑到所属工程是否生命线工程如医院、电台等。这样一旦发生灾害,很多生命线工程几近崩溃,对营救造成了极大的不利。最后,在震害中我们也可以看到,很多造型独特,建筑设计复杂的建筑在地震时破坏都很大,这是因为不规则的平面导致了扭转,不规则的立面会造成剪切破坏。这也告诉我们,在保证建筑物功能的前提下不要一味的追求建筑造型上的别树一帜,也要考虑到它的地震效应和抗震能力。

3隔震减震控制新技术的应用发展

为了避免传统抗震体系的不足,考虑到安全问题、经济问题,隔震减震是未来发展的方向。对于隔震结构,主要是将损伤集中在结构的某个部分,从而将其他部位隔开地震,减小其他部位的损伤,从而保证整个结构的安全;而消能减震,则是通过增加阻尼,将损伤均匀地分布在结构上,从整体上减小结构的震害和对地震的反应。大量的事实证明,这两种体系是可行的,对于保证上部结构和维护人民生命财产安全都是非常有效的。

3.1隔震技术

隔震技术是将建筑物的上部结构和基础“隔开”。隔震层可以设在不同的位置,如“基础隔震”是在建筑物底部与地基之间,增加适当的缓冲物,使建筑物在受到地震波作用后的加速度反应大大减弱,同时让建筑物的位移主要由隔震系统承担,从而使建筑物在地震中产生的变形非常小,以达到防护目的。一般来说,基础隔震机构的地震反应只是抗震结构的1/4~1/12,大大提高了结构的安全度。

目前应用较多的隔震元件是叠层橡胶支座。在我国宿迁市的很多学校都采用了隔震技术,它使建筑的安全度大大的提高。传统建筑的设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,而设计合理的基础隔震建筑通常能做到“小震不坏,中震不坏或轻度破坏,大震不丧失功能”。采用隔震技术在工程造价上的增加其实很小,对于抗震设防烈度较大的区域,单靠增加钢筋、材料,梁柱截面会导致结构的刚度增大,刚度增大对地震的反应也会增大,这是一个恶性循环。除此以外,这些同样会带来造价的增加;如果采用隔震技术,7度抗震时造价增涨在3%到8%之间,因此利用隔震技术对工程造价的提高是很小的。

隔震结构的隔震层是整个结构的相对薄弱层,地震输入结构的能量大部分由隔震层中的阻尼能和塑性变形能消耗。它将震害都集中在隔震层,从而保证了结构的安全性,但其缺点是只适用于体型规则以剪切变形为主的低层和多层建筑.

3.2消能减震技术

消能减震是通过在建筑物上增加消能部件,使结构的阻尼增大,从而减小结构对地震的位移反应。我国减震阻尼装置的应用,发展比较成熟的是金属阻尼器减震技术、油阻尼器减震技术、屈曲约束支撑;新型的技术目前还在研究有记忆合金减震技术,这是在意大利应用在对历史建筑文物加固。

消能减震结构的优点是结构类型和高度不受限制,适用范围广,其缺点是消能部件分散在结构的各层,变形较大的层,数量适当增加,对于高层和超高层建筑来说,结构在使用过程中的检查维护及地震之后的维修更换工作分散在结构各层,使工作量非常大。

3.3比较分析

对于传统抗震体系来说,在共振区地震震动放大2倍以上,震害较为惨重。而对于隔震技术,延长自振周期,隔离地震,使地震减了一大部分,很大的提高了建筑抗震的安全度;而对于消能减震技术,结构的阻尼增加,地震周期变长,结构位移减小,安全度提高。

4结语

从汶川地震的大量震后建筑可以看出,在高强度地震下,框架结构、砖混结构以及框架—剪力墙结构都有各自的不足,结构体系的选择对于结构的抗震效果有着决定性的作用。大面积地提高安全设防烈度,可以避免在基本烈度不清的前提下保证建筑物的安全性,防止在突发地震时发生倒塌造成严重的灾害。除此以外,如果不提高安全设防标准,可以考虑工程隔震消能减震技术。采用隔震消能减震技术,可以很大的提高建筑结构的安全性,避免一味的增加结构刚度去硬抗地震。使用隔震减震技术不仅是出于结构安全性的考虑,同时对需考虑强震的区域,隔震减震技术还是经济的。在未来的建设工程中,很多时候传统的抗震技术已不能满足要求,隔震减震技术是未来发展的方向。

参考文献:

[1]周福霖.工程抗震,隔震与减震控制技术的发展与应用.中国工程院土木水利与建筑工程学部广州大学工程抗震研究中心,2010.11.

建筑隔震技术标准篇5

关键词:层间隔震;结构设计;方法;应用

中图分类号:S611文献标识码:a文章编号:

随着我国建筑事业的不断发展,建筑物的结构以及抗震性研究已经成为了重点。由于建筑结构应用的范围不断扩张,继而推进了设计理念与方法的逐渐成熟。根据多次大地震之后的数据表明,传统的建筑结构抗震性还存在很多不够妥善的地方。因此,抗震工程师就需要对抗震设计的方法寻求更多新的设计理念,层间隔震结构设计就应运而生了。一般来说,层间隔震结构一般用于旧房屋的改造过程中,因为从施工角度上来讲容易操作。但是这种隔震的效果不是很明显,一般在十分之一到十分三的范围之内,主要因为层间隔震的实际作用没有直接的参与到建筑的整体结构当中,导致所产生的效果不是很明显。层间隔震的方法主要还是依靠设置在建筑结构各个隔层当中的减震装置来吸收或者减弱地震对房屋造成的影响。。而层间隔震技术则弥补了基础隔震技术的不足,为隔震技术在工程上的运用提供了更广阔的空间。

层间隔震结构的原理以及简化分析

1.1层间隔震结构的原理

通过在建筑的上部某两层间设置隔震层,在隔离震动的水平成分对于隔震层上部结构的传递,降低地震对于结构稳定性的影响,并且通过隔震层上部结构与下部结构的耦合作用,减低地震对于隔震层下部结构的反应,提高建筑物整体的稳定性。层间隔震结构的工作机理与基础隔震结构和tmD系统(调谐质量阻尼系统)的工作机理不同。

1.2层间隔震结构的简化分析

1.2.1两质点模型

通过隔震层将建筑分为上下两个结构。上部结构包含隔震层,下部结构则为支点,这种模型突出层间隔震结构对于地震影响的弱化作用。

1.2.2三质点模型

三质点模型通过将隔震层上部结构、隔震层以及隔震层下部结构分别简化为一个质点,相较于两质点模型有更好的稳定性。

1.2.3多质点模型

通过将每一层都作为一个质点,可以准确的直观的反映出层间隔震结构对于动力的反应。

层间隔震结构设计的动力特性

通过不断的探讨与发展,在基础隔震体系上研发出的层间隔震结构,通过将隔震装置安置在建筑物某一层柱子或者楼板中间结构对地震的作用产生控制。这是在原有的基础隔震体系上进行的补充与拓展,在发生地震的时候,这个装置就会起到隔震与减弱地震能量的作用。将建筑的结构与地面的震动进行隔离,从而达到衰减地震反应的作用。

隔震层的刚度很低,在发生地震的情况下,层间隔震结构就会由隔震振型进行上部分子的结构刚体运动,下部分子结构保持不动;第二振型则是非隔震振型,上部分子结构不动,主要由下部分子结构发生变形震动。因此一般层间隔震结构采用的都是两质点模型,可以很好的达到提高建筑物抗震性能的作用。

层间隔震结构的应用与作用3.1层间隔震结构的应用3.1.1部分建筑物由于受到一些条件的限制使得它们无法使用基础隔震结构,因此,为了避免隔震层的竖直方向由于受到了拉力而拔起,或者为了控制宽度和高度的比例而将隔震层提上来,层间隔震结构则由此形成。一般而言,在部分容易发生洪涝灾害或者一些沿海地带区域,为了有效避免橡胶隔震支座被腐蚀,也会提高隔震层的位置,形成层间隔震结构。例如汕头博物馆。该博物馆地处韩江畔,具有8度抗震设防设计,为了防止潮水对其侵蚀,并未将隔震支座放于基础之下,而是将其提至二层柱顶之位。与此同时,对其地震反应以及自振特性也做了检测与计算。结果证明,隔震层下的隔震隔震剪力普遍缩小了60%,而隔震层之上的每一层地震剪力竟缩小90%以上。因此,若建筑物处于这种地理位置,则比较适合使用层间隔震建筑结构。3.1.2改建旧楼时较适合使用层间隔震建筑结构。八十年代所建设的住宅楼或者建筑物,地价普遍较昂贵,但是其占地面积并未得到充分使用,致使土地资源的浪费。因此,为扩大建筑面积并提高其抗震能力,此时适宜采用层间隔震技术来改造旧楼。施工方法很简单,直接在楼顶加一层即可,并在新旧楼层间设置隔震层。3.2层间隔震结构的作用3.2.1科学运用层间隔震技术,在很大程度上能够延长其自振周期,提高其结构阻力。房屋建筑有效躲开区域的特征周期,从而减少共振的产生几率。若延长基本周期,则结构地震的作用从反应谱的平台段移到了下降段,导致结构总地震作用明显下降。3.2.2位于隔震层上方的组成加速度反应有大幅度的下降,与此同时其结构移动位置集中于隔震层中。上方组成基本为刚体,相对位移较小,其结构大致处于弹性工作状况中,从而有效避免房屋建筑的坍塌或者破损。除此之外,在遭遇地震灾害时,房屋建筑里的居民也不会受到地震波的影响,因此不舒适感大幅降低。3.2.3若地震来临时,在其作用下,层间隔震结构的剪力要大幅度低于抗震结构。因此,若由于受到地震影响使得上部分结构被削弱时,结构自身的抗震措施被降低,房屋建造成本也得到了较大节约。

结束语

随着我国建筑行业的不断发展,提高建筑物本身的抗震性能已经成为了建筑专业中的焦点问题。从二十世纪七十年代开始,基础的隔震结构设计方式逐渐运用到了实际建筑工程之中,是我国建筑史上对于抗震方法研究的里程碑式的一步。经过许多年的发展与沉淀,新的隔震模式不断被开发,层间隔震结构设计的出现标志着我国建筑学抗震方面的巨大进步。这种基于基础隔震结构技术衍生出的新型隔震结构技术,在隔震与振动的特性、设计理念方面与基础隔震有较大的差别,但是从实际效果上,层间隔震建筑结构设计成功的增强了建筑的抗震性能。

参考文献:

[1]欧阳锋,倪夏.层间隔震建筑结构设计方法与应用[J].城市建设理论研究(电子版),2013(11).

[2]徐至钧.建筑抗震设计新技术——隔震和消能减震设计与工程应用[J].中国标准出版社,2013,01(01).

建筑隔震技术标准篇6

关键词:隔震橡胶支座施工技术

中图分类号:tU74文献标识码:a文章编号:

1前言

自四川2008年5.12大地震后,人们加快了对抗震建筑研究的步伐,传统的抗震措施从单一的构筑物结构受力方面考虑,用大量钢材加固房屋结构,由于建筑物与地基紧密相连,尽管高层建筑修建得十分坚固,但在强大的地震波作用下,建筑物基础顶部仍会产生巨大的弯矩,使建筑物摇摆晃动,造成建筑物破损倒塌、人民生命财产损害等现象。

科学家们通过长期的研究和探索,在基础顶部设置隔震橡胶支座,其横向的柔性缓冲、释放了大部分的地震波,确保了结构的安全。隔震橡胶支座上下为法兰盘,中间部分由橡胶和钢板多层叠合经高温硫化粘接而成。法兰盘上有螺栓孔,通过钢筋、套筒、高强螺栓与上下混凝土支墩连接。

常见的隔震橡胶支座有LnR型(天然橡胶隔震支座)、LRB型(铅芯橡胶隔震支座),直径φ500~1000mm,法兰盘厚20~30mm,锚固螺栓孔4个或8个。隔震橡胶支座安装精度要求:中心位置<5mm;中心标高<5mm;支座与支座之间高差<5mm;下支墩平整度<5‰;上支墩平整度<8‰。

2工程概况

云南省是强地震多发地区,我单位承建的昆明“两区”第一高级中学项目总建筑面积10.2万平方米,其标准高、功能齐全、按特级抗震标准设防,是市政府重点工程。其中教学楼部分设计为φ500~700mm隔震橡胶支座共332个,因工艺新,质量要求高,施工稍有不慎将引起螺栓对不上、水平中线偏差过大、支座底部不平、空洞等不良现象,影响工程质量;为此我们经过多种方案试验、研究,确定了隔震橡胶支座施工方法。

3工艺原理

3.1根据柔性层可以矢放、阻隔、衰减地震波的原理设计隔震支座。科学家们通过长期的研究和探索,发明了隔震减震技术。隔震减震技术是指在建筑物基础处设置隔震支座等部件形成隔震层(见图3.1-1):

图3.1-1隔震橡胶支座布置图

图3.1-1中的①指法兰盘;②指橡胶隔震垫;③指高强螺栓;④指套筒;⑤指锚固筋;a指隔震层以下结构,包括板、梁、柱;如果隔震层以下不设地下室,a指板、梁、柱、承台、桩基(基础具体按设计);B指下支墩;C指上支墩;D指隔震层顶部结构,包括梁、板、柱。

以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼,减少输入上部结构的地震能量,达到预期防震的要求,通过地震模拟实验结果表明:设置了隔震层的结构变形集中在隔震层,上部结构的相对变形很小,地震波加速度减小到不设隔震层的1/4~1/8,房屋缓慢摆动,上部结构完好,确保了结构安全;而不设隔震层的结构相对变形很大,造成了上部结构的破坏,其地震波加速度放大1~4倍,房屋激烈晃动,梁柱损坏,内部装修、设备破坏。

3.2根据竖向承载力、侧向刚度、阻尼要求,再根据橡胶的柔性原理,由橡胶和钢板多层叠合经高温硫化粘接而成的层体作为隔震橡胶支座的理想材料;隔震橡胶支座有很高的竖向承载力和很小的压缩变形;有较大的水平变形能力,剪切变形可达到100%而不破坏;有弹性复位特性,地震后可使建筑物自动恢复原位。

3.3根据隔震橡胶支座的使用状态、地震时的摆动范围、防护措施,再根据水平面积均衡承受压强的原理,制定隔震橡胶支座安装标准,根据安装标准制定隔震橡胶支座安装方法,通过实践,逐步完善。

4施工方案

施工前认真核对图纸,对工程所需的隔震橡胶支座不同的型号、数量、使用部位等进行列表统计,及时与厂家签订供货合同,便于厂家提前制作;对各种零配件、产品运输、保管、安装、维护等技术问题提前与有关人员进行交底;材料进场时,按清单点货、检查、验收,分类堆放、覆盖,备用。其施工步骤及做法见(图4-1):

图4-1隔震橡胶支座施工步骤图

图4-1中的①~⑦指工序1~工序7;a指定位钢板,5mm厚,尺寸、螺栓孔洞同法兰盘一致,用于预埋套筒定位,钢板中部有砼进料口,用于进料;B指朔料套管,厚20mm,代替法兰盘的厚度;C指下支墩钢筋;D指上支墩模板面铺一层1mm厚的油毡,便于隔震橡胶支座的更换;e指上支墩钢筋;F指预埋结构柱钢筋。

4.1下支墩绑扎钢筋,预埋套筒、锚筋

下支墩钢筋绑扎按常规施工顺序进行,要求控制顶部钢筋距上支墩顶标高30~50mm为宜,其主筋、箍筋位置如果影响锚筋安装,应适当调整,要设临时支撑控制钢筋柱体的平面位置及垂直度;待梁、板的模板钢筋施作完毕后预埋锚筋、套筒,做法是:1)在支墩的四角焊短钢筋,抄平画出支墩顶部设计标高线;2)支墩顶部拉上十字线;3)定位钢板用墨斗弹上十字线;4)将定位钢板的水平、中线准确定位,点焊固定;5)在定位钢板的孔洞安装套筒及锚筋,安放塑料套管、垫圈、螺栓后拧紧;6)将套筒、锚筋焊接在钢筋骨架上,钢筋骨架点焊加固,防止变形。见图3(以下均同)。

4.2浇筑隔震层楼(地)面以下的砼

注意加强定位钢板及套筒的保护

4.3下支墩立边模,浇筑砼

重点做到:1)浇筑砼前对定位钢板及套筒进行检查,遇有错位、变形之处及早纠正;2)注意砼密实度,定位钢板底部砼容易空洞,砼进料宜高出定位钢板面,并加强振捣;3)注意砼表面平整度,砼浇捣完毕后,按照标高线用铁抹子找平;4)待砼初凝后,拆除定位钢板,将砼面精细抹平,注意防止水泥砂浆调入套筒内。

4.4安装隔震橡胶支座

下支墩砼强度达到70%后可以进行安装,做法是:1)对下支墩砼面用水平尺进行检查,不平之处采用手提砂轮进行打磨;2)对照设计型号,采用塔吊将隔震橡胶支座就位;3)用撬棍等小型工具移动隔震橡胶支座,安放螺栓后,检查其表面平整度及底部密实度;4)起高隔震橡胶支座,在其缝隙处垫2~3mm厚(水灰比稍干)的水泥浆,然后就位,拧紧螺栓,此螺栓为高强螺栓,采用扭矩扳手对称拧紧,拧紧过程分为初拧、终拧两个阶段,并在同一天完成。5)复测隔震橡胶支座标高、平面位置、平整度,作好检查、验收记录。

4.5上支墩立模

首先安装上部套筒、锚筋,采用扭矩扳手拧紧;然后按设计尺寸支立上支墩模板,同时支立梁、板模板;最后在上支墩底部铺一层1mm厚油毛毡,便于将来隔震橡胶支座的拆卸,更换。

4.6上支墩钢筋绑扎

上支墩钢筋下料、弯制成形后,在施工场地绑扎成钢筋笼,钢筋笼底部绑2cm厚水磨石垫块作为保护层,通过塔吊安装就位;然后绑扎梁板钢筋,最后绑扎上部结构柱钢筋。

4.7上支墩浇筑砼

上支墩及梁、板模板钢筋通过检查合格后同时浇筑砼;砼入模前,要用塑料布将隔震橡胶支座周边进行包裹,防止水泥砂浆污染;上支墩是梁、柱钢筋的交会处,钢筋密集,砼入模前要浇水湿润,浇筑时要加强振捣,确保密实无空洞;砼养护、拆模等其它工序均按规范进行。

5操作要点

5.1下支墩不能立吊模浇筑砼

下支墩边模不能立吊模与底板同步浇筑砼,因为压力差,砼下滑,上支墩砼无法振捣密实,定位钢板下方砼无法充填饱满。

5.2套筒及锚筋一定要垂直、点焊牢固

下支墩钢筋笼一定要垂直,稳固,整体焊牢不得晃动;套筒、锚筋就位一定要垂直,不得偏斜,并与钢筋笼点焊牢固,防止套筒发生位移、螺栓孔对不上的现象。

5.3下支墩砼初凝时,必须拆掉定位钢板,砼表面采用人工抹平

下支墩砼初凝后,定位钢板必须拆掉后,表面才能抹平。实践证明:带定位钢板浇筑砼,钢板底下砼达不到密实、平整的要求,灌浆方法不适应这种工艺要求。

5.4隔震橡胶支座底部必须垫2~3mm厚水泥浆

下支墩砼表面在放置隔震橡胶支座后,其底部不同程度存在缝隙,在安装隔震橡胶支座时,其底部垫2~3mm厚(水灰比稍干)的水泥浆,非常必要。

6质量保证措施

6.1质量目标

隔震橡胶支座安装质量目前按行业标准验收,见(表6.1-1):

表6.1-1隔震支座安装允许偏差

6.2采取的措施

6.2.1建立质量管理体系。健全各项规章制度,明确责任到人,做好质量宣传、技术培训工作。

6.2.2做好日常性的技术工作。做好图纸会审、施工组织设计、原材料供应、原材料检测、设备保障、技术交底、现场指导、监督检查、质量验收、质量评定等工作;狠抓质量管理工作,做到重点把首,标准化作业。

6.3抓好质量关键点

6.3.1提高测量服务质量。做到精心测量,换手复核,认真清晰地标注轴线、标高点,并交代清楚,做到人人清楚、人人明白,及时检查各工作节点部位,防止出现不可挽回的差错,作好关键部位的结构验收测量工作。

6.3.2按型号对号入座。隔震橡胶支座型号繁多,锚筋、套筒粗细长短不一,其布置错综复杂,要认真核对图纸,作好标识,对号入座,细心检查,防止安放位置出错,出现质量事故。

6.3.3套筒锚筋的位置是关键。支墩钢筋从下料、预埋开始,就要考虑错开套筒锚筋的位置,并留有充分的余地,防止钢筋重叠,乱砸、偏斜、引起套筒螺栓对不上的现象。

6.3.4确保下支墩平整度、密实度。下支墩平整度、密实度是结构受力的关键部位,要安排高度负责的人员重点把首,严格按工艺流程作业,防止出现质量隐患。

6.4加强成品保护

6.4.1隔震橡胶支座存放时,应采用篷布覆盖,不容许长期在太阳底下暴晒,防止橡胶老化影响使用寿命。

6.4.2隔震橡胶支座重量大,其装卸车时要采用机械吊装,不宜人工装卸,更不能直接从车上往下扔;其运输、堆放时,要平放,不容许立放、斜放,防止发生变形。

6.4.3不能让隔震橡胶支座接触酸、碱、盐、溶剂、油类等化学物资,防止腐蚀橡胶,影响使用寿命。

6.4.4上支墩浇筑砼时,隔震橡胶支座表面要包裹塑料进行保护,防止水泥浆污染,土建工程完毕后,要及时清洗,保持产品原貌。

6.4.5隔震橡胶支座周围不能砌砖、堆放物资,不能影响地震时隔震橡胶支座的活动范围。

6.4.6隔震层应保持通风干燥,其隔震橡胶支座附近不能有烟火,不能有潮湿水汽,不能处于腐蚀、霉菌、虫害、鼠害的环境中,更不能长期浸泡在水中,如遇铁件锈蚀应及时除锈,加涂防锈漆。

6.4.7隔震橡胶支座每半年进行一次检查,观其外观变化、不均匀压缩、水平变形情况,并做好记录。

6.4.8遇5级以上地震、火灾、水灾等情况后,要对隔震橡胶支座进行检查,对引起的变形、损坏等异常情况应及时通知上级有关部门进行处置。

6.4.9需要妥善保管有关隔震橡胶支座的档案资料,隔震橡胶支座的设计使用年限为80年,当使用年限接近或达到设计年限时,需要对其重点检查或更换,确保安全。

7实施效果

7.1大力推广隔震减震技术,有利于提高我国建筑设计水平,繁荣民族文化,节约宝贵的用地资源。在云南、四川等强地震多发区,大型公共建筑通常设计不宜超过3层;当设置隔震橡胶支座后,可以设计10~20层,目前世界上最高纪录是50层。

7.2有利于社会的安宁与稳定。当不设隔震层的建筑遇到地震时,会遇到建筑物墙体、门窗变形,家具、设备破坏严重,震感强烈,人体不适;设置隔震支座后,其地震水平作用力降低了2~6倍,地震时只在支座处轻微摇摆,人体均衡晃动,建筑、室内物品、人员毫发无损,公民的安全感大大增强。

7.3有利于降低工程造价。由于隔震支座吸收、减缓了大量的地震波,地震波只有原来的1/4~1/8,加速度反映降低6倍,因此结构受力大大减小,隔震层上部结构钢筋用量减少50%,砼用量减少20%,减去隔震层钢筋砼结构及隔震橡胶支座费用后,综合效益节约5%~9%,本教学楼实例如下:

昆明“两区”第一高级中学校舍总建筑面积101894㎡,总投资25000万元;其中教学楼、实验楼、图书馆设置隔震橡胶支座,设置隔震橡胶支座的建筑面积共计40886㎡;

如果不设隔震橡胶支座,每平米综合造价:25000/(101894-40886×7%)=0.25244万元/㎡;

如果不设隔震橡胶支座,本工程总造价:0.25244万元/㎡×101894=25722万元;

设置隔震橡胶支座后,节约工程造价(按平均值7%效益计算):25722-25000=722万元;

其经济、社会效益十分显著。

7.4我单位研究、开发隔震橡胶支座施工技术,有利于推广、普及隔震橡胶支座新产品的应用,提升我国建筑行业向高科技方向发展;有利于发展隔震技术这一科研成果;有利于提高我单位的施工技术水平,进一步掘宽建筑市场,其技术效益不可估量。

8结语

目前,本工程332个隔震橡胶支座均已施工完毕,其中教学楼结构主体工程已施工完毕;在操作过程中,由于采用了以上技术和措施,使工程进展顺利,质量均满足设计及规范要求。昆明市领导、昆明市地震研究所专家、设计院专家多次来现场观摩,给予了很高的评价,为隔震橡胶支座施工树立了典范。

参考文献:

1、云南省设计院,《昆明“两区”第一高级中学工程施工设计图》,2012年1月;

建筑隔震技术标准篇7

关键词:建筑物;地震

中图分类号:tU973+.31文献标识码:a

1·地震的危害

然而,不是符合抗震标准的房子就不会被震倒。一般建筑物只有7度的耐震能力(符合抗震标准),但地震却有很多遭受了7度以上的地震袭击。这也会使地震烈度超过抗震标准而成为重灾区。

地震的随机性很大,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,一时尚难以做到。在结构内力分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,其准确性受到一定的影响。在建筑抗震理论远未达到科学严密程度的今天,单靠计算很难使建筑具有良好的抗震能力,因此着眼于建筑总体抗震能力的概念设计越来越受到国内外工程界的普遍重视。关于抗震设计,我国目前建筑结构的抗震设防原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。实践证明,只有在设计阶段把握好能量输入、房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等几个主要因素,从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节,再辅以必要的计算和构造措施,才有可能使设计出的高层建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

2·建筑物抗震防范的几个要点

2.1选择有利的房屋形状

房屋的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置,若平面布置简单合理,结构设计符合抗震原则,就从根本上保证了房屋具有良好的耐震性能。

2.1.1简单的平面

我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JCJ3-91)对地震区高层建筑的平面形状作出了以下明确规定:平面宜简单、规则、对称、减少偏心,否则应考虑其不利影响。在设计中宜调整平面形状和尺寸,采取构造和施工措施,不设伸缩缝、防震缝和沉降缝。当需要设缝时,应将房屋建筑结构划分为独立的结构单元。

2.1.2均匀的立面变化

地震区高层建筑的立面要求用矩形、梯形、三角形等均匀变化的几何形状,尽量有利的建筑立面示意避免采用突然变化的阶梯形立面,因为这必然带来质量和抗推刚度的剧烈振动或塑性变形集中效应而加重破坏。

2.1.3合适的房屋高度

对抗震设防烈度为7度的地区,现浇框架适用的最大高度为55m,现浇剪力墙为为120m。

2.1.4不大的房屋高宽比

在建筑地震反映中,建筑的尺寸比例比绝对尺寸更为重要。建筑的高宽比越大,地震作用下的侧移越大,地震引起的颠覆作用越严重,而对于巨大的倾覆

力矩在柱和基础中所引起的压力和拉力较难处理。

2.2·合理的结构布置

2.2.1结构力求对称,质心与刚心应尽量接近。对称结构在地面平动作用下,一般仅发生平移振动,各构件的侧移量相等,因水平地震力按构件刚度分配,故各构件的受力会比较均匀。而非对称结构,由于刚心偏在一边,也会激起扭转振动,其结果是远离刚心的刚度较小的构件,由于侧移量的增大,所分担的水平地震剪力也显著增大,很容易超出允许抗力和变形极限而发生严重破坏,甚至导致整个结构因一侧构件失效而倒塌。

2.2.2结构竖向要等强,即结构的质量、刚度沿结构高度均匀变化。

对高层建筑来说,要尽量做到各楼层的屈服强度系数大致相等,实现沿房屋全高的等强设计,避免出现柔弱底层,以及承力竖向构件的中断和突变,同一楼层各柱的刚度要相等。

3·建筑物慎防“四不、一没有”

从全球重大地震灾害调查的结果我们综合得出了一个结论,所有的地震灾难都是因为“四不、一没有”造成的,简单的说,“四不”就是建筑物的抗震设防标准不足、设计不当、施工不良和使用维护不善,而“一没有”就是没有防灾意识。

抗震设防标准不足、设计不当、施工不当、使用维护不善。

4、抗震新技术

4.1抗震“绷带”

在地震频发的日本,一种新型廉价防震加固技术悄然兴起,这种技术采用树脂材料作为抗震“绷带”包裹建筑物支柱,从而达到防止支柱在地震时发生倒塌的目的。

施工时,将抗震“绷带”涂上黏合剂,包裹固定在建筑物支柱上。地震发生时,支柱即使出现内部损伤也不会倒塌,这可以确保建筑物内人员的生存空间。

4.2橡胶垫隔震技术是国际上热门的工程抗震新技术。它通过把隔震消能装置(橡胶隔震垫)安放在结构物底部和基础(或底部柱顶)之间,把上部结构和基础“隔开”。这样,改变了结构的动力特性和动力作用,明显地减轻结构物的地震反应,达到“以柔克刚”的效果。

当地面发生剧烈地震震动时,上部结构仍处于正常的弹性工作状态。根据地震模拟震动台试验和地震实测的结果表明,夹层橡胶隔震垫隔震体系的结构加速度反应只相当于传统抗震结构(基础固定)加速度反应的1/4~1/12。橡胶垫隔震体系除了比传统抗震体系具有明显降低地震反应、确保安全外,还可降低房屋造价同时,它的抗震措施(橡胶隔震垫)简单明了,震后修复方便,且可使上部结构设计自由灵活。

钢板夹层橡胶隔震垫是具有代表性的隔震装置。它具有很大的垂直承载力(50t~2000t)及很大的垂直压缩刚度,而其水平变形刚度较小(0.25kn/mm~1.8kn/mm),水平极限变位值较大(10~50cm),它具有足够大的初始刚度,以抵抗风荷载和轻微地震,当强地震发生时,又能自由柔性滑动,而变形过大时,刚度回升,具有保护和限位作用,钢板夹层橡胶隔震垫具有较大的复位能力,在多次地震中自动瞬时复位。同时,它耐久性能好,一般使用寿命可在七十年以上,远远超过一般民用建筑物五十年使用寿命的要求,所以钢板夹层橡胶垫成为应用很广泛的隔震装置。

目前,世界上有20多个国家已开始在建筑物中使用橡胶垫隔震技术,日本、新西兰、美国、意大利、中国等应用实例较多。我国已有四十多栋建筑物采用橡胶垫隔震。国内第一幢,当时世界上最高的隔震住宅房屋就是汕头市陵海路八层框架结构商住楼。建造该楼是“汕头多层房屋隔震技术应用研究”项目的一个主要内容。该楼92年3月动工,93年9月完工。汕头市陵海路隔震楼适当改变上部结构的设计,补偿了隔震基础所增加的费用(比常规抗震房屋节省了7%),使房屋既安全又经济,开创了这一领域的先例,为隔震技术的推广和应用作出了重要贡献,得到了国内外专家的充分肯定和高度评价。

国外采用橡胶垫隔震的工程大多数属于重要建筑物,例如政府大楼、医院、法律中心、计算中心、博物馆、实验室、图书馆以及警察局、监狱、高级住宅等。因为设计时所取的安全系数较大,工程造价偏高,所以在推广应用方面受到了一定限制。

橡胶垫隔震房屋经受了多次强烈地震的考验,减震性能表现非常显著。

1994年9月16日,台湾海峡发生了7.3级地震,震源离汕头市约200公里,汕头市烈度为6度,各类房屋摇晃厉害,居民惊慌失措,水桶里的水溅出了1/3左右,而陵海路隔震楼上的人并没有感到晃动,听到邻楼和邻街喧闹声后下楼才知道发生了地震。

1995年10月24日,云南武定发生6.5级地震,距大理市水平距离大约200公里。地震发生时,大理许多人从睡梦中惊醒,明显感到较强的晃动,桌上的花瓶、玻璃杯等跳动,悬挂物摇摆很厉害,地震烈度约5度强。而橡胶垫隔震建筑大理州交通指挥中心大楼中的大多数人没有感觉,只有20%感到有轻微摇动,直到听到其他建筑物内的人讲,才知道发生了地震,隔震建筑无任何破坏,减震效果明显。

1996年2月3日,云南丽江发生7级强烈地震。相距不远的西昌市国税局宿舍楼,是一幢六层隔震楼。在楼上居住的职工,只是感到轻微的晃动,而相邻的一幢常规抗震楼只有四层高。楼上居住的人摇晃十分厉害,惊慌失措往外逃跑。

在南京举行的第三届地震工程国际会议上,有关专家指出,随着结构控制、智能材料等新成果的应用,房屋建筑有望避免地震的损害。

建筑隔震技术标准篇8

关键词:叠层橡胶支座水平减震系数竖向地震罕遇地震

一前言

《天水麦积法院审判楼》平面布置为L型,地上由两部分组成,一栋8层,一栋3层,地下1层,抗震设防烈度8度(0.3g)。由于该建筑位于地震高烈度区,且建筑物上部各结构单元体型基本规则,场地类别为Ⅱ类,结构类型框架结构。结构不隔震时,8层结构基本周期为0.93s,3层结构基本周期为0.55s,风荷载和其他非地震作用产生的水平力小于10%的结构总重力,符合《建筑抗震设计规范》(GB50011―2010)关于隔震设计的要求。

二,建筑物隔震目标

通过本次隔震达到以下目标:

1)上部结构的水平向地震作用减小,更好地完成建筑功能和结构设计的要求。

2)在可能产生的罕遇地震的情况下,降低构件及主体结构发生塑性损伤的概率,使结构的地震反应仍能被控制在安全的范围内,确保结构物、结构物内设备及人员安全。

三、叠层橡胶支座基础隔震

1.隔震层以上结构:

水平地震作用根据水平向减震系数确定。利用隔震动力分析软件iSDn进行分析计算,并用通用有限元软件anSYS进行校核。利用时程分析法,分别选取e―波,Kobe波和人工模拟地震波1(兰州波)加速度峰值取为常遇110cm/s2罕遇510cm/s2,对结构进行不隔震、隔震多遇地震,隔震罕遇地震情况下进行计算,算得最大层间剪力比0.354,根据《抗规》第12.2.5条得水平减震系数0.5。故隔震层以上结构水平地震作用由由原来的8度0.3g减小为7度0.15g。

基础隔震对竖向地震没有隔离,为了防止本来次要破坏的竖向地震成为主导因素,竖向地震的影响不可忽略,按照《建筑结构隔震构造详图》03SG610―1总说明第七条第二款执行,本工程竖向地震作用标准值取隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%。

结构计算软件的选取:《中国建筑科学研究院》编制的结构空间有限分析设计软件Satwe,计算隔震层以上结构时,竖向地震程序内定。查《抗规》5.3条竖向地震作用标准值FeVK=1.5×0.65×0.75×0.12Geg=0.088Geg远小于要求的0.2Geg故Satwe计算程序不适用隔震计算。结构三维分析与设计软件tat除能准确计算水平地震作用外,竖向地震作用标准值还可由设计人员手动修改(竖向地震作用系数开关),故本工程隔震层以上计算软件选用tat。

隔震层顶部楼板(标高±0.000m处)采用大底盘形式,两个单元连成一体,现浇梁板式楼盖,板厚180mm,梁高取梁跨的1/l0左右,此层刚度明显大于上层;保证上部结构的嵌固及水平地震力的上传。

2.隔震层设计:

叠层橡胶支座基础隔震是在建筑上部结构与基础之间设置隔震层,延长结构的自振周期,增大阻尼,减小地震能量向上部结构的传递,从而降低上部结构抗震设防烈度。隔震层设计主要是验算叠层橡胶支座的竖向承载力和罕遇地震作用下的水平位移,支座连接螺栓抵抗上部结构产生的总剪力。隔震层橡胶支座竖向承载力同时考虑满足隔震层以上结构传下竖向力及隔震层以上结构自身重力荷载代表值的20%两者之和;水平向发生0.55倍支座直径位移时承载力不得降低;支座铅芯提供的阻尼力能保证罕遇地震下支座变形恢复。

上部结构及隔震层部件应与周围固定物脱开,与水平方向固定物的脱开距离大于1.2倍罕遇地震结构水平位移(≥280mm),与竖直方向固定物的脱开距离≥50mm。室外台阶、无障碍坡道、车道、隔震层的楼梯、设备管线等,采取不阻碍隔震层水平位移的有效措施。具体做法按《建筑结构隔震构造详图》(03SG610-1)和《叠层橡胶支座基础隔震建筑构造图集》(DBJt25-99-2003)的相关构造处理做法;通过隔震层的管道采用柔性接头

隔震支座设置部位处留有检查和替换隔震部件的空间。因此隔震支座设置在地下室柱顶,其形心应与地下室柱的截面形心、基础截面形心重合,注意不同型号的隔震支座顶面标高相同。隔震支座安装好后,埋件露出部分涂刷环氧富锌底漆一道,环氧云铁中间漆两道,氯磺化聚乙烯面漆两道。涂层干漆膜总厚度不得小于150um。除锈钢材表面进行除锈处理,等级为st2,符合《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》((GB8923-88)的规定。主体结构施工时,隔震支座周围宜有临时覆盖保护措施,防火并防碰撞。隔震装置(隔震垫及其埋件)的耐久性和力学性能须由实验确定。在安装前须对隔震装置进行抽样检测,各型号抽样检测数量不得少于3个,抽样检测的合格率须为100%。隔震装置须满足《建筑隔震橡胶支座》JG118-2000的要求。隔震垫及其配套螺栓、连接钢板、预埋钢板由具有相关资质的厂家提供,型号及性能指标分别如表1

表1隔震支座型号及性能指标

规格高度

(mm)水平刚度阻尼比承载力

(t)

r=50%

(Kn/m)r=250%

(Kn/m)r=50%r=250%

GZY5001642199.11175.00.200.15295

GZY6001842495.01761.80.200.15424

GZp6001841285.71157.20.050.04424

GZY7002272753.41946.70.200.15577

3.隔震层以下结构(包括地下室)设计:

本工程上部隔震后,基础、地下室柱仍按设防烈度8度(0.30g)进行抗震验算和设计,且采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力,水平力和力矩。地下室柱截面宜适当放大增加刚度,柱顶设承台以便于隔震支座钢板及螺栓安装(见图),地下室柱顶设拉梁,协调各柱水平变形,形成一个稳定的结构支撑体系。隔震层以下的地下室短柱箍筋全高加密,并设置芯柱以提高延性。隔震的双支座下柱顶设加腋牛腿支撑(见图),保证竖向力合理均匀传递。隔震支座形心、隔震支座上支墩形心、下承台形心、基础柱形心、桩承台形心及隔震层以上框架柱形心重合。

本工程主体已经完工,进入装修阶段(见图)

三、结语

2008年7月30日汶川震后国家的《建筑工程抗震设防分类标准》乙类建筑覆盖面大大增加。乙类建筑优先考虑采取隔震措施。

建筑隔震技术标准篇9

【关键词】高层建筑;结构设计;隔震体系;技术

建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物。这就意味着一个好的建筑,它必经得起适用性、经济性与美观性这三重考验。而伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加,高层建筑的安全性,坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。当今世界自然环境生态平衡被严重破坏,自然灾害不加发生,为了人们生活安定,家园和谐,我们专门对高层建筑的结构设计特点做了分析,并对高层基础隔震体系做了研究,为高层建筑抗震领域的研究提供的指导和帮助,以减少自然灾害对人类所造成的伤害。

1高层建筑的结构与设计理念

现代的高层建筑变得越来越纤细,产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高,自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因为如此,抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应,可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形式的措施加以控制。因此,高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性有关,这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力,同时也决定着建筑各体量的组成。

从表象层面看,建筑表现为空间方面的概念的形式是表现总体环境的。对于某个建筑物最初方案设计.建筑师考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。但是,关于空间形式的整体设想,也要求建筑师必须考虑建筑形式中有关荷载与抗力之间关系的某些准则.即结构概念。这包括以下几方面:一是所设想的空间形式应当固定在地面上。二是所设想的空间形式必须能抵抗水平风力作用的地震作用。所以,在进行高层建筑设计时,建筑师的基本任务是;一方面要与结构工程师及其他工程技术人员协调合作,另一方面要根据建筑功能要求、建筑立意,场地情况、外力特征,施工条件及效率等因素,寻找出最经济、合理、美观的建筑方案。

2高层建筑结构设计的特殊性

2.1水平荷载成为决定因素。一方面。因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比,而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2.2轴向变形不容忽视。高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续粱弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大,还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整。另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。

2.3侧移成为控制指标。与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

2.4结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

3高层隔震体系的特殊性

高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比,具有特殊性。首先对高层隔震建筑,上部结构不能满足刚体运动的假定,高振型反应分量的影响不能忽视,不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应;二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大,在较大地震和强风作用下,隔震支座可能会有拉应力的出现,如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长,所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期,以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析,具有较高的研究价值和重大的工程意义。

4高层基础隔震系统组成

基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层,将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层,大部分被隔震层的隔震装置吸收,仅有少部分传到上部结构,从而大大减轻地震作用,提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索,如今基础隔震技术已经系统化、实用化,它包括摩擦滑移系统,叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠,采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件,该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置,经过专门的硫化工艺粘合而成,其结构、配方、工艺需要特殊的设计,属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有:天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。

5高层基础隔震技术原理

建筑隔震技术标准篇10

【关键词】隔震层;隔震支座;阻尼器;刚度;阻尼比;水平向减震系数;抗震验算

一、基础隔震基本原理

建筑隔震就是在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震装置(或系统),形成隔震层,把房屋结构与基础隔离开来。地震发生时,地震波由地面传至基础,在向上部建筑物传递时,首先通过隔震层,这时隔震层中连接建筑物和基础的隔震装置就可以发挥隔离作用,地震波只有一小部分能够通过隔震层传到上部建筑中。如果隔震层中还安装消能装置,那么,隔震层还将耗散掉一部分地震能量,进一步减少地震能量向上部建筑的传输,减少建筑物的地震反应,保护建筑物在地震作用下的安全。

隔震可以将结构周期延长2倍以上。和传统房屋比较,采用隔震后,可降低水平地震作用2~6倍,大震时建筑物不倒塌、甚至不破坏,上部结构可保持弹性;基本不中断人的正常生活与服务。

二、隔震层组成

隔震层一般由隔震支座和消能器组成。隔震支座一方面要支撑建筑物的竖向重量,另一方面在水平方向提供一个较小的水平刚度,并且具有自复位的功能。目前建筑常用的隔震支座主要有叠层橡胶支座和滑动隔震支座。消能器又称阻尼器,主要用来吸收或耗散地震能量,抑制隔震层产生较大的位移。常用的阻尼器有金属变形阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。铅芯插入型叠层橡胶支座则是将叠层橡胶支座与铅阻尼器完美结合在一起,发挥隔震作用的同时,又能起消能的作用。

三、隔震技术应用范围和适用条件

基础隔震技术适用地震区各类中、低层一般工业与民用建筑(包括砌体结构、底层框架、内框架、框架等各种结构)。

对一些使用功能有特殊要求的建筑,如地震时不能中断使用的指挥机关、公安消防部门,地震时不能损坏信息系统和重要设备的银行、通信部门,不能发生次生灾害的存放有毒、爆炸物品的建筑、高危试验室,地震时要求有更大生命安全保障的幼儿园、中小学、医院等建筑,可以优先考虑采用隔震技术。

建筑结构采用的隔震方案,宜符合下列要求:

(1)非隔震时,结构基本周期小于1.0s。

(2)体型基本规则,高度不超过40m,在两个主轴方向以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构。

(3)建筑场地宜为i、ii、iii类,并应选用稳定性较好的基础类型。

(4)风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力,不宜超过结构总重力的10%。

随着隔震技术的深入研究,隔震技术也逐渐应用到了中、高层建筑。在隔震发展成熟的日本,隔震大量用于高层建筑,有些甚至是超高层建筑。

四、隔震设计基本要求

1.设防目标

采用隔震技术的建筑的抗震设防水准高于同条件下的非隔震建筑。达到的设防目标是,当遭受低于本地区设防烈度的多遇地震时应不损坏,且不影响使用功能;当遭受本地区设防烈度的地震时,应产生非结构性损坏或轻微的结构损坏,一般不需修理仍可继续使用;当遭受高于本地区设防烈度的预估的罕遇地震时,应不致发生危及生命的破坏和丧失使用功能。

2.隔震设计基本要求

(1)隔震建筑的体型应基本规则,上部建筑重心尽可能与隔震层的刚度中心接近,保证隔震结构地震时不致因太大的扭转而发生意外的破坏。

(2)合理设置隔震结构的基本周期,避开场地周期和上部结构的周期,有效地发挥隔震技术的效用。

(3)隔震设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要求,选择适当的隔震支座和阻尼器(消能器)。如果需要,还要设置抵抗风荷载的部件(如抗风拉杆或抗风销键)。

(4)隔震支座应进行竖向承载力的验算和罕遇地震下水平位移的验算。

(5)隔震层以上结构的水平地震作用应根据水平向减震系数确定。考虑竖向地震作用时,竖向地震作用标准值8度和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%和40%。

(6)隔震层以下结构(包括地下室)的抗震验算应采用罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和弯矩进行设计。

(7)隔震建筑地基基础的抗震验算仍应按抗震设防烈度进行。

(8)穿过隔震层的设备配管、配线,应采用柔性连接或其他有效措施适应隔震层的罕遇地震水平位移。

(9)体型复杂或有特殊要求的结构采用隔震方案时,宜通过模型试验后确定。

五、隔震结构的设计

1.隔震层位置

隔震层可以根据需要设置在不同位置。建筑无地下室时,将隔震层设置在基础和上部结构之间;建筑有地下室时,可以有三种设置方法,方法一:将隔震层设置在基础和地下室之间,这样处理,隔震沟较深;方法二:将隔震层设置在地下室内,这样做隔震沟较浅,隔震层可以少做一层楼板,节省空间,但四周的围护做法要求较高;方法三:将隔震层设置在地下室和上部结构之间,优点是隔震沟较浅,地下室使用完整;当建筑有较大范围的裙房时,隔震层可以设置在裙房与上部结构之间。在一些特殊情况下,隔震层也可设置在上部结构之间,称中间层隔震。

隔震层置于基础顶是最基本的隔震构造型式,可最大限度地隔离地震能量。从建筑功能看,为了方便安装和维修隔震装置,可将安装及维修层直接做成地下或半地下室,而隔震层就设置在地下室的柱顶或墙顶。从受力看,为了减少隔震支座大变形产生的p-效应,可将隔震支座放置在柱中。

将隔震层设置在上部结构中(中间层隔震)主要是针对一些特殊情况所采取的措施,如建筑底部周围没有可供位移的空间。中间层隔震在日本和中国已有实例,但由于这种情况的动力特性比较复杂,设计时应格外慎重。

2.隔震结构计算

隔震结构计算包括小震下隔震结构的强度验算,解决隔震层以上结构的设计问题。罕遇地震下计算是隔震结构设计中必须要做的,解决隔震层在罕遇地震下可能出现的最大位移以及隔震层以下结构中部分构件的强度设计问题,也就是说隔震层以下结构中的部分构件需要按罕遇地震进行设计,这与非隔震结构有所不同。

3.隔震层设计

隔震层设计包含了隔震支座的布置、隔震支座承载力验算、罕遇地震下最大位移、水平屈服荷载、弹性水平恢复力验算。

隔震支座布置同时考虑竖向和水平向的要求。首先隔震装置要满足竖向荷载的要求,其次是水平荷载。为了提高上部结构的减震效果,隔震层的总水平刚度应尽量小,同时也要控制隔震层的位移。

4.下部结构及基础设计

隔震层以下结构(包括支墩、柱子、墙体、地下室等)的地震作用和抗震验算,应按罕遇地震作用下隔震支座底部的水平剪力、竖向力及其偏心距进行验算。上部结构和隔震层传至下部结构顶面的水平地震作用,可按隔震支座的水平刚度分配;当考虑扭转时,尚应计隔震层的扭转刚度。需进行地基基础抗震验算和地基处理的隔震结构,按多遇地震下的地震作用进行基础及地基承载力的验算。当下部结构或地基基础需要考虑竖向地震作用时,也按多遇地震下结构承受的竖向地震作用进行验算。

六、结语

隔震结构从外表看,缝把建筑物与地面分开,实际上可以减轻地震能量对结构的输入,从而减轻地震灾害。隔震建筑值得推广。

参考文献:

[1]党育,杜永峰,李慧基础隔震结构设计及施工指南中国水利水电出版2007。