结构抗震技术探讨
我国是一个多地动的国度,四川产生的“5.12”地动再一次向修建界提出建甚么样的房子才干抗震的问题,本文从修建布局进手,介绍了布局抗震的一些做法,希看对修建物的抗震问题作一点可行的切磋。
2008年5月12日我国四川省的汶川地区产生了震级达到8级的猛烈地动,造成了人员和财产的严峻损掉。地动结论奉告我们,修建物的倾圮是造成损掉的首要启事,这再一次向我们提出了一个问题,建甚么样的房子才干蒙受住地动的磨练。传统的工程抗震方式存在不成制止的缺点,而隔震体系能有用地减少地动能量向上部布局的输进。是以,以根本隔震体例庖代传统的布局抗震计划计划,来加强修建抵抗地动灾害的才能已成为布局工程防震减灾范畴的研讨热点,跟着地开工程和工程抗震学的发展,和大年夜量强震履历的堆集,大年夜型实验设备的研制胜利,特别是合用隔震元件的开辟获得庞大年夜希望,根本隔震技术已慢慢从理论摸索、实验研讨阶段发展到了树模利用和推行利用阶段。
隔震技术的道理及优胜性
隔震体系是一种侧向刚度很小的振动节制装配,它可以耽误全部修建的震撼周期,使震撼引发的修建物变形会合到隔震装配上,隔断距离大年夜部门地动能量的上传。这在很大年夜程度上能减少地动时上部布局的加快度和层间位移,从而大年夜大年夜减少上部布局的地动反应。
国表里的大年夜量实验和工程履历注解,隔震一样平常可使布局的程度地动加快度反应降落60%摆布,从而消弭或有用地减轻布局或非布局构件的地动破坏,提高修建物及其内部举措措施和人员的地动安然性。
隔震体系的优胜性以下:①有用的减轻地动的反应,提高地动时布局的安然性,减少次生灾害;②地面的猛烈活动时,上部布局仍能处于正常的弹性事情状态,按捺振动时的不适感;③计划比较自由,抗震办法简略,因为只考虑隔震装配,计划和施工过程都获得简化;④震后修复便利,只需对隔震装配举行须要的查抄维替换,可很快修复正常的出产糊口。
隔震技术的研讨近况
根本隔震目前首要有:夹层橡胶垫隔震、滑动摩擦隔震、动弹隔震、组合隔震。
夹层橡胶垫隔震
目前,常常利用的夹层橡胶垫首要有三种:天然夹层橡胶垫,由多层橡胶和薄钢板相互叠合而成,竖向刚度大年夜,抗老化才能强,但阻尼较小,耗能才能差,利用经常和别的阻尼元件一起共同利用;铅芯夹层橡胶垫,是在天然橡胶垫中心处注进铅芯构成,铅芯可以提高橡胶垫的塑性变形才能,增加橡胶垫的阻尼,因此不须要另加阻尼元件便可知足隔震耗能请求,且对节制风振反应和抵当地基藐小震撼有益,是对天然橡胶垫的一大年夜改进;高阻尼橡胶垫,用高阻尼橡胶取代天然橡胶叠合而成,阻尼大年夜,复位才能强,可伶仃利用。后两种橡胶垫,因它们所独有的耗能优势正在成为橡胶垫隔震利用的新标的目标。
滑动摩擦隔震
滑动摩擦隔震支座是在地基根本上与上部布局基底间,展放一层剪切强度(或摩擦系数)非常低的材料,如石墨、砂、滑移板等。当布局遭到较小的地面鼓励时,摩擦力禁止上部布局滑动,使修建物保持稳定;本地面鼓励超越某一限值时,隔震层地动感化将超越摩擦力,滑动面开端滑移,阐扬隔震感化。这时候即便地面鼓励再增大年夜传进上部布局的地动感化也不会随之增大年夜。但它对竖直振动不起感化,它在地动时产生的位移常常是不克不及规复的。滑移层是因为其摩擦系数小而起滑移感化的,但一样平常建材间最小摩擦常常在0.1摆布,也就是本地动计划烈度达到8度以上时才会产生相对位移,获得隔震感化;对7度及其以下的较小地动仍无减震结果,仍会造成震害。
动弹隔震
动弹隔震首要有滚轴和滚珠隔震两种。假定按动弹的抱负环境考虑,滚球(或滚轴)与上部布局的底板之间和滚球(或滚轴)与根本之间的相互感化力只是竖直标的目标的力,程度标的目标的分量为零,即不管程度震撼有多大年夜,上部布局所受的程度感化都为零,上部布局不会产生活动,动弹隔震器完整将上部布局和地动断绝开。但实际环境并不是如斯,当滚球(或滚轴)动弹起来,打仗地面对滚球(或滚轴)的动弹是有拦阻感化的。别的它对竖向隔震力所不及,并且地动时复位才能差。
2.4 组合隔震体系
最常常利用的组合隔震体系是由滑动摩擦隔震支座和夹层橡胶隔震支座构成的并联或串连隔震支座。组合隔震体系受地面活动频谱特色的影响较小,隔震结果更加优胜,并且简略易行,造价相对低廉。
新型隔震支座的假想
目前的研讨以程度隔震为主,竖向隔震浏览不多。已有学者提出用碟形弹簧断绝竖向地动。比来几年来形状影象合金(SMA)的研讨,使其在自动和被动节制中遍及利用。笔者提出将SMA材料与碟形弹簧相连络,综合利用SMA材料的规复变形大年夜、阻尼高、抗怠倦性好、在受限答复时产生的驱动力大年夜等长处及碟形弹簧的竖向隔震机能。考虑到造价问题,不克不及大年夜量的利用SMA材料,但在碟形弹簧侧翼张拉几根SMA拉索,由以往的研讨可知也将使碟形弹簧的竖向隔震机能大年夜大年夜提高。
此道理一样合用于钢丝鼓形隔震器。
在隔震技术研讨之初,大年夜多数学者以研讨滑动、动弹为主。厥后,因为夹层橡胶垫技术的引进和动弹隔震本身难以克服的缺点,学者们把留意力转移到夹层橡胶垫技术上,动弹隔震研讨被搁置。遵循抱负的环境,动弹隔震对震撼的断绝结果是特别非常好的。为克服其缺点,可以与其他技术相连络,共同阐扬隔震感化,笔者提出将动弹隔震与软尝尝看限位装配相连络,动弹隔震的缺点就是没有自复位和限位的才能,而在隔震层设置软碰撞限位器,并与隔震层布局之间预留距离,地动时当隔震层变形增大年夜到预留距离,隔震层将与软碰撞限位器产生软碰撞,软碰撞限位器将产生变形,供应必然的规复力与阻尼力,将隔震层变形限定在承诺变形范围内。如许二者互补,将起到很好的隔震结果。
三维隔震研讨尚在起步阶段,上述2种隔震技术经由过程合理的计划是可行的,笔者提出将二者连络,构成三维隔震体系,举行三维隔震的研讨。
跟着抗震技术的研讨,信任有一天,人类可以或许在地动灾害中将损掉降落到最低程度,隔震技术是一个很首要的研讨院标的目标,是一门新兴的综合性利用学科,仍须要我们赓续地发展和完善,跟着人类对地动研讨的赓续深进,修建物的抗震问题将会找到更多的办理路子。