隔震技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

隔震技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

1地震災(zāi)害的降低方向隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地震造成的損失也越來越大。對于我們結(jié)構(gòu)專業(yè)的人來說,在關(guān)心災(zāi)害的同時還要思考一個問題,怎樣才能把地震的災(zāi)害降低到最小程度?目前,人類減輕地震災(zāi)害的主要方向以下面為主:1.提前做好地震地質(zhì)活動,做好地震地質(zhì)活動,提前做好相應(yīng)措施地震預(yù)報是想通過地震監(jiān)測,對地震來臨前的各種地質(zhì)活動,預(yù)測地震到來的可能性,提前做好相應(yīng)措施。但即使是科技發(fā)展到今天,依然是無法準(zhǔn)確預(yù)測,可以說是“偶有成功,錯漏甚多”。2.結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造工程抗震主要是提高各類建筑的自身的抗震性能,當(dāng)遭遇地震時,能夠抵抗地震所釋放的能量。這是目前應(yīng)用最廣泛、最成熟的途徑。目前,建筑抗震的實現(xiàn)主要是采用“延性結(jié)構(gòu)體系”,即適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)體系的剛度,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震時能夠通過位移消耗掉地震的一部分能量,而又保證了建筑物的整體性。這正是目前我國三階段三水準(zhǔn)的分級設(shè)防原則。只是這種抗震思想還是以建筑物的硬抗為主,雖然能夠減輕建筑物整體的破壞,但建筑物的承重構(gòu)件、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和建筑物內(nèi)的各種設(shè)備破壞還是不可避免的。隨著社會的發(fā)展,人們對于建筑物的要求也越來越高,從滿足“結(jié)構(gòu)安全性”到滿足“舒適性”的要求。于是,另外一種方向出現(xiàn),即建筑物隔震、減震的研究,從而形成了結(jié)構(gòu)隔震體系。2上下結(jié)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)隔震體系是指在建筑物底部與基礎(chǔ)面之間或者上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置,在地震作用下,隔震裝置可以吸收并耗散地震能量,使得建筑物的上部結(jié)構(gòu)承受較少的地震作用,上部結(jié)構(gòu)變成““整體平動”,保證了建筑物內(nèi)部設(shè)備的完好。隔震技術(shù)的優(yōu)勢已經(jīng)在歷次地震中得以體現(xiàn),1923年關(guān)東大地震、1994年洛杉磯北嶺地震和1995年阪神地震中,采用橡膠支座的隔震建筑表現(xiàn)了令人驚嘆的隔震效果。下圖為汶川地震中一隔震建筑和附近的非隔震建筑的震害對比,可以很明顯的顯示出隔震技術(shù)的優(yōu)勢。目前采用橡膠支座是世界上研究和應(yīng)用最多、技術(shù)成熟并有成效顯著實例的隔震技術(shù),下面介紹幾種常用的橡膠支座。1.疊層橡膠合成在眾多隔震技術(shù)中,疊層橡膠支座隔震技術(shù)最成熟、應(yīng)用也最廣泛。它采用的疊層橡膠支座由薄膠板和薄鋼板交互重疊,模壓硫化而成。目前常用的疊層橡膠支座產(chǎn)品有3種:天然疊層橡膠支座、鉛芯疊層橡膠支座和高阻尼橡膠疊層支座。2.滑動發(fā)生裝置滑板支座是在隔震結(jié)構(gòu)中設(shè)置摩擦阻尼器達(dá)到隔震效果。該方法是在基礎(chǔ)面上設(shè)滑移層或滑動層(砂墊層、石磨砂漿、聚四氟乙烯滑板、滑石粉等),利用滑移層使上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間產(chǎn)生一定滑擦力。通過滑動現(xiàn)象隔斷一定的地震輸入,利用滑(滾)動產(chǎn)生的摩擦作為阻尼?；逯ё煞譃閺椥曰逯ё蛣偦逯ё鶅煞N。彈性滑動支座是在疊層橡膠支座的下部固定滑動材料,利用疊層橡膠的形狀和材質(zhì),通過調(diào)整豎向剛度和開始滑動的位移來實現(xiàn)隔震,是天然疊層橡膠和阻尼器(滑板支座)組合利用的一種情況。剛滑板支座:剛滑板支座又分為平面滑板和球面滑板。其中摩擦材料一般使用的是混合了各種填充材料或者輥軸支承。形狀扁平而小巧;適用于低層、形狀整齊的建筑物。3.滾動軸承結(jié)構(gòu)隔震作用滾動支座滾動支座中一般用球支座及在平面上配置鋼球,有的利用直動軸承。在地震作用下,滾動支座通過滾珠或輥軸的滾動達(dá)到隔震效果。目前研究較多的是滾球加彈簧復(fù)位隔震裝置,另一種是滾球帶凹槽板復(fù)位隔震裝置。4.橡膠支護(hù)隔震技術(shù)同時利用兩種或幾種隔震技術(shù)的隔震體系,揉和了各種隔震方法的優(yōu)點,有很好的隔震效果。經(jīng)過幾十年的實踐,人們對橡膠支座的隔震技術(shù)已取得共識。為適應(yīng)多種建筑結(jié)構(gòu)的要求,除上述幾種類型外,目前國內(nèi)外已開發(fā)或正在開發(fā)的新型橡膠支座還有下列類型:堆疊型(無粘結(jié))疊層橡膠支座、內(nèi)置螺旋彈簧的隔震橡膠支座、不銹鋼網(wǎng)或玻璃纖維取代鋼板的橡膠支座等。3隔震技術(shù)的應(yīng)用我國古代建筑就有很多樸素的隔震思想,如紫禁城建筑下面的糯米層,西安小雁塔基礎(chǔ)與地基的圓弧形球面?，F(xiàn)代隔震技術(shù)研究則是從20世紀(jì)60年代開始,于80年代開始應(yīng)用于工程,并于1993年汕頭市建成了國內(nèi)第一幢,隔震住宅房屋就是汕頭市陵海路八層框架結(jié)構(gòu)商住樓,之后,安陽、西昌、廣州、澄海、岳陽、太原、咸陽、杭州、上海、烏魯木齊、喀什、銀川、北京、沈陽、昆明、大理、普洱、紅河州的石屏和建水、昭通市的巧家、西雙板納州的勐海等數(shù)百棟建筑物也采用了橡膠支座隔震,其應(yīng)用范圍覆蓋了我國大部分地震設(shè)防區(qū)。其中1997年在太原建成的20層住宅樓(18000m2)是目前國內(nèi)采用隔震橡膠支座層數(shù)最多的建筑物。這些實踐都證明,隔震技術(shù)有著良好的抗震性能,而汶川地震又一次驗證了其優(yōu)越的性能。另外,隔震技術(shù)還可以應(yīng)用到具有文物價值的古建筑的加固保護(hù)上,我國古建筑多為木結(jié)構(gòu),節(jié)點為卯榫連接,抗震性能差。如果采用隔震措施,可以在不改變舊有建筑物原有風(fēng)貌的基礎(chǔ)上改善建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。近些年來隔震技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢:1.隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣,數(shù)量越來越多。早期主要應(yīng)用于的醫(yī)院等重要建筑,近年來已被廣泛的應(yīng)用于各種民用建筑,特別是汶川地震后,隔震技術(shù)將會在我國得到廣泛的應(yīng)用。2.隔震建筑的結(jié)構(gòu)形式日趨多樣化,目前常見的幾種結(jié)構(gòu)體系:砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)到鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等都有應(yīng)用。3.隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)日趨完善。目前,我國編制的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)已把“隔震和效能減震設(shè)計”作為一章寫了進(jìn)去,《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》(CECS126:2001)、《橡膠隔震支座》(GB20688.3-2006)也都紛紛出臺。我國屬于多地震地區(qū),抗震設(shè)防形勢十分嚴(yán)峻。而隔震技術(shù)作為一門新興的應(yīng)用科學(xué),在結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以減低地震反應(yīng)和抗震等級,同