带你了解减隔震技术

* 来源 : * 作者 : admin * 发表时间 : 2023/02/07 13:58:18 * 浏览 : 4472

我国是一个多地震的国家,也是遭受地震灾害最为严重的国家之一。地震具有震源浅、强度大、分布范围广等特征,对地面建筑物和工程设施破坏严重,最大限度地减轻地震灾害风险是我们的共同目标。因此,做好抗震设防尤为重要。

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抗震设防简单地说,就是为达到抗震效果,在工程建设时对建筑物进行抗震设计并采取抗震设施。抗震措施是指除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施。抗震施工,严格按照抗震设计施工,保证建筑质量。减隔震技术作为一种有效的建筑物抗震技术,逐渐成为大型建筑结构抗震设计的重要选项。除防御地震震动外,减隔震装置也可用于抵御建筑结构热胀冷缩变形和荷载的变化,提高建筑结构的安全性和稳定性。



减隔震技术:即建筑隔震技术和建筑减震(结构消能减震)技术的简称。

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建筑隔震:即在房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由叠层橡胶隔震支座组成具有整体复位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周期,减小输入上部结构的水平地震作用,达到预期防震要求。

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建筑减震(结构消能减震技术)是在结构物某些部位(如支撑、剪力墙、连接缝或连接件)设置耗能装置,通过该装置产生摩擦,弯曲(或剪切、扭转)、弹塑性(或黏弹性)滞回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量,以减小主体结构的地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,达到减震控制的目的。

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发现

被誉为中国抗震的权威、现代"张衡"的周福霖院士,结缘于抗震减震研究。受1976年唐山大地震现场调查的启发,唐山大地震后第3天,他在被毁废墟中发现有两栋4层砖楼屹立未倒、仅沿地面滑动约0.4米,因为墙体下面一层柔软的防水油毛毡让大楼逃过一劫。周福霖从滑动的房屋中找到灵感。随后出国留学的他,在1982年与导师一起做了一个隔震房屋地震震动台模拟试验--把安装隔震层的四层楼房屋模型放在震动台上,发现不隔震的房屋遇强震就被破坏,隔震的房屋却能承受9级或更强的地震。

周福霖带着隔震减震新技术回国,1993年,在广东汕头市建成我国第一栋橡胶支座的8层隔震住宅,这也是当年世界最高的隔震住宅楼。在次年台湾海峡6.4级地震中,隔震楼在橡胶隔震层上缓慢摇摆,房屋结构在地震中保持弹性,没有任何损坏,只是轻微摆动。联合国工发组织为此在汕头召开国际会议,向世界各国推广了这种技术,称之为"世界隔震技术发展的第三个里程碑"。

关键部件

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金属抗震阻尼器:保护主体结构

施工人员在建设教学楼墙体过程中,在承重墙上安装了一种奇特的结构:在呈X型的钢柱架支撑结构中心,有一个50厘米见方的金属盒子,盒子被砌进了墙体。
  这个装置安装的地方是这面墙承受最大力的地方,可以说是建筑主体结构抗震减灾的第一道防线。该装置类似汽车前后防撞梁里面的吸能块,在汽车相撞实验里可以看到,两辆车相撞的时候,防撞梁首先破坏掉,以保护乘车人安全。同样,安置在墙体里的这个吸能块不是刚性的,地震来临时它会破碎,自身破坏掉的同时,能把巨大的冲撞力消减掉一部分。这种局部破坏对于建筑整体来说,就是相对安全的。
  该新型装置叫金属抗震阻尼器,是目前一些建筑采用的减隔震技术之一。在正常弹性工作阶段,阻尼器作为结构附属部分,可提供附加刚度,在地震作用下或风荷载作用下,耗能器提供附加刚度和阻尼,利用耗能材料变形耗散地震能量。目前,日本和欧美一些国家防震减灾普遍使用的就是类似的装置。

隔震橡胶支座:让建筑站稳脚跟

在忻州一中项目现场,正在施工的教学楼除了用抗震阻尼器让楼体的腰杆更柔韧,在建的每一栋楼的“脚跟”也有特点。一般建楼房都是在地基上面直接盖房,这里的教学楼底部则立着一个黑色橡胶制成的圆柱形底座,把楼体水平隔开。圆柱形的隔震橡胶支座夹在大楼基础层和大楼主体的隔震层内,以减少共振效应,数据显示,能将水平地震作用减小为原来的40%。
  隔震橡胶支座其实是利用了橡胶的弹性。网络上一个台风视频能明显看到其作用:在一座桥的桥墩上安装了类似装置,刮台风的时候,桥墩左右摆动,甚至移位达到20厘米左右,桥体也没有垮塌。目前很多桥梁、机场、剧院、高架桥修建时都使用了此项技术。
  运城市永济市的御园小区在建筑时也运用了这一技术。御园小区的建筑底部也安装了隔震橡胶支座,地震来临时,房屋如果受了左右之力,就会水平位移,左右摇摆,装置可以保证房屋左右摇摆后复位,为楼体增加了弹性。而且在楼与楼之间留出了足够缝隙,地震时,给建筑物留出足够空间摆动,使得建筑主体结构的抗震性能大大提高。

减隔震技术:抗震设防区多用

 减隔震技术是通过增设消能部件或隔震装置,以提高建筑工程抗震性能的抗震技术。国内外大量实验证明,减隔震技术能有效减轻地震作用,大幅度提升房屋建筑抗震设防能力,避免人员伤亡,减轻财产损失,社会效益十分明显。同时,在地震高烈度区采用减隔震技术还可产生一定的经济效益,应用价值巨大。

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减隔震能将建筑物的抗震能力提高4到8倍,而且由于其造价经济,具有十分良好的推广价值。从长远来看,桥梁减隔震技术作为工程技术的发展方向之一,将使得建筑物抗震设计从传统的单纯抗震,过渡到抗震、隔震、减震相结合的复合抗震技术体系。

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减隔震之最

国内最大隔震建筑--北京新机场

北京新机场的地下是快捷的轨道交通。飞速驶过的列车,会对航站楼造成影响。北京新机场航站楼采用先进的组合隔震技术,设置1232个橡胶隔震支座和弹性滑板支座,大幅度提高航站楼结构的抗震性能。新技术将有效降低底部轨道震动对上部结构的影响,解决超大超长混凝土结构裂缝控制的技术难题。