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摘要:隔震技术作为一种新兴的抗震技术为人们所认识,并且随着其在工程中发挥着越来越重要的作用,也逐渐为人们所认可。本文在隔震技术基本原理的基础上,对隔震技术在施工中的技术要点进行分析和探讨,目的是为了更好的使隔震技术在工程中发挥作用。
关键词:隔震技术;基本原理;分析探讨;工程
引言
隔震是工程减震研究较早的课题,其原理是将建筑物的基底或基础的某个部位安装隔离带来削减或是消耗地震以及其他震动对地基所产生的震动能量,使地基以及地上部分稳固,增强减震的效果。目前,通过实际检测以及实验所得到的数据,能够证明隔震系统确实对地震所释放的能量有削弱的能力,是一种在理论上可行的减震系统。总体上讲,隔震装置若要实现减震防灾的目的,最重要的是满足以下条件:第一,能够承载上部建筑的荷载;第二,对风荷载有一定的承载作用,在风力较大的情况下,不出现建筑物的摆动,有足够的刚度;第三,能够在强震的作用下保持地基在可控范围内,保持地基的弹性形变;最后,要保持其震后的恢复能力,做到震后能够自动恢复原状,即能够反复进行抗震防震而不需维护。
1、建筑隔震结构设计的基本原则
1.1 结构构建应具备的条件
在隔震结构的构建方面,要注意构建必须具有相应标准的刚度、延展度、韧性、承载度等性能。具体要求为:第一,结构构件要符合“弱梁强柱”、“弱弯强剪”的要求,即承重柱、剪力墙要有足够的承载力;第二,对于在结构中的弱势部位,要加强隔震能力;第三,在隔震系统中,竖向承重部件不应作为隔震系统的主要部件。
1.2 尽可能设置多道隔震防线
第一,在一个隔震系统中应该由多个延展性较好的分体系统组成连接部分。比如在剪力墙机构中,有延展性较好的框架以及剪力墙墙体组成,这个系统在应对地震时就会发挥较好的效果,而不至于使墙体出现刚性断裂;第二,根据地震的特点,在强震之后往往会伴随多次的余震,若在设计中只有单一的隔离抗震系统,则这个隔离系统就对强震之后的余震无效,导致建筑物有倒塌的危险。因此,隔震结构在建筑设计的过程中,应该充分考虑到内部的冗余度、隔离区设计以及屈服区设计,这样才能够发挥出较好的延展性以及适度的刚性,有效的吸收地震所产生的能量,使建筑物的经受地震后也能够保持相对稳定;第三,妥善处理结构构件之间的受力关系,若同一楼层的构建有屈服的趋势,则该楼层其他的构建应该处于弹性形变状态这样才能够保持建筑物整体的受力均衡性,不至于建筑物内部发生受力不均而产生不必要的断裂或倒塌。
1.3 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其隔震能力
第一,结构构件在遭到强烈地震的冲击下,若没有安全强度储备,就可以认为构件是建筑物中的薄弱部位,对于这部分构件,要加强刚度的设计,以避免在经受地震时出现损坏;第二,楼层的实际承载能力和弹性受力在一定的變化范围内,并且两者相对均衡一致,这样会增强建筑物的抗震性能;第三,避免过分重视薄弱部分刚性设计而忽视了整体结构刚性的情况发生,必须保持局部和整体的抗震性能一致,承载力相对协调;第四,在隔震设计中有目的的控制薄弱部分,使薄弱部分尽量不处于地震波能够影响到的线路上,最大程度的避免由薄弱部分引发的建筑物的倒塌,这是提高总体抗震结构性能的有效手段。
2、建筑隔震结构设计分析
2.1 上部结构的相关问题
在隔震层的最上部是隔震板材,在地震形成时,上层的板材会出现移动,这种移动是一种保护性的,位移的距离是建筑之初所设计好的,位移的方向是全面的,可以吸收来自各个方面的地震波以及能量。一般来说,上部结构出现大的变形,而这种变形的加速度很小,不会影响上层建筑的正常使用,甚至在强震中,这种隔震设计会使上层建筑中的家具或其他摆设不出现倒伏等状况,十分适宜居住。对于上部结构的建筑需要注意以下几点:首先,在结构的周围应该安装防震缝,目的是为了降低上层板材位移的加速度,增加移动的阻尼;其次,在传统地面与隔震地面间,要设置有隔离缝,这种隔离缝可以起缓冲的作用;最后,要注意在楼梯以及走廊等逃生区域,不要有障碍物。
2.2 隔震层的设计
隔震部分的主要设计就是在这一层。在该层的设计中,由于要吸收和缓冲上下两层所带来的形变,必须有一定的隔离空间。为了保证建筑的安全可靠,可以在设置之后将该层进行封闭。而关于该层的外围结构,需要有一定的特殊构造。比如挡雨构建,如果超过0.5米的部分,需要计入建筑面积,如果未超过,则不计入建筑面积中。该层的层高一般为2米左右,隔震层的高度应计入建筑物的整体高度中。
2.3 下部结构的设计
隔震层下部的结构,对于隔震层起到支撑的作用。在这部分的设计中,应该注意选择材料以及选择施工的方式,保证下层结构的稳定。在实际施工中,多采用加铅芯的橡胶支座,这种支座的优点是既有一定的刚性,又有着一定的延展性,并且在与基座接触时,还有较强的摩擦性。在大地震到来的时候,由于相对位移以及较大的正压力,会形成相当大的阻尼,能够保证建筑物的基础结构稳定,对建筑物的整体稳定性也有较好的支持。
2.4 外周部
与上部结构相连接的地表位置称作外周部。该结构与上部结构的距离大概为0.4米,设计时应该设置有遮挡物,避免人以及其他的生物靠近,作为隔震缓冲地带,要保持空间的屈服性,空间内禁止留有杂物,在其周围也要设有一定的空间,防止大震所带来的巨大形变。
3、建筑隔震技术设计要点
3.1、采用基础隔震设计
在进行隔震层的设计时,要考虑到建筑物的位置,一般而言,隔震层都要比建筑物的基础大一些。所以在设计选址时,不能只考虑基础的范围,也要将隔震层所使用的地域面积考虑在内,避免由于选址位置较为狭窄而使隔震层与建筑物基础的距离较近,在隔震层发生形变时直接接触到建筑物基础,不能达到预期的隔震效果。还要在隔震层的设计中设置一些柔性连接点,便于施工人员对隔震层进行维护。
3.2、采用中间层隔震设计
在采用中间层隔震设计的时候,要考虑到隔震层的形变以及位移,并注意该部分的建筑物外墙水平缝,水平缝除了要进行防水、防电等处理外,还要注意外部的美观设计。并且要考虑电梯井、步梯间等的问题。
隔震装置的设计和施工一般原则为以下几点:
第一,隔震层需要有一定的水平刚度与屈服度,这样在发生地震的时候,会产生柔性形变,而在平时也会对强风等进行有效的处理;第二,隔震层的中心位置应该与上部结构的质量中心基本一致;第三,隔离层需要具有良好的复位功能,由于大震通常会带来余震,这种复位功能会有效阻止余震对建筑物基础的损害。
小结
隔震设计是现代建筑中最为关键的设计,由于我国范围内有很多地区处于板块交界处,加之在最近一段时期世界处于地震频发期,所以在建筑界对于隔震设计十分重视。笔者希望通过本篇文章的写作,使建筑工作者以及建筑设计者在建筑的施工和设计过程中加强对建筑隔震设计的理解,并在实际工作中对隔震设计进行创新式的继承和发展,使我国的建筑事业整体提升建筑能力,并能够真正的造福人民群众。
参考文献:
[1]毛利军,李爱群,建筑结构基础隔震体系研究进展[J],华东交通大学学报,2012年04期
[2]杨迪雄,李刚,程耿东,隔震结构的研究概况和主要问题[J],力学进展,2011年03期
[3]李智,建筑工程隔震设计要点[J],城市建设理论研究,2013年第11期
关键词:隔震技术;基本原理;分析探讨;工程
引言
隔震是工程减震研究较早的课题,其原理是将建筑物的基底或基础的某个部位安装隔离带来削减或是消耗地震以及其他震动对地基所产生的震动能量,使地基以及地上部分稳固,增强减震的效果。目前,通过实际检测以及实验所得到的数据,能够证明隔震系统确实对地震所释放的能量有削弱的能力,是一种在理论上可行的减震系统。总体上讲,隔震装置若要实现减震防灾的目的,最重要的是满足以下条件:第一,能够承载上部建筑的荷载;第二,对风荷载有一定的承载作用,在风力较大的情况下,不出现建筑物的摆动,有足够的刚度;第三,能够在强震的作用下保持地基在可控范围内,保持地基的弹性形变;最后,要保持其震后的恢复能力,做到震后能够自动恢复原状,即能够反复进行抗震防震而不需维护。
1、建筑隔震结构设计的基本原则
1.1 结构构建应具备的条件
在隔震结构的构建方面,要注意构建必须具有相应标准的刚度、延展度、韧性、承载度等性能。具体要求为:第一,结构构件要符合“弱梁强柱”、“弱弯强剪”的要求,即承重柱、剪力墙要有足够的承载力;第二,对于在结构中的弱势部位,要加强隔震能力;第三,在隔震系统中,竖向承重部件不应作为隔震系统的主要部件。
1.2 尽可能设置多道隔震防线
第一,在一个隔震系统中应该由多个延展性较好的分体系统组成连接部分。比如在剪力墙机构中,有延展性较好的框架以及剪力墙墙体组成,这个系统在应对地震时就会发挥较好的效果,而不至于使墙体出现刚性断裂;第二,根据地震的特点,在强震之后往往会伴随多次的余震,若在设计中只有单一的隔离抗震系统,则这个隔离系统就对强震之后的余震无效,导致建筑物有倒塌的危险。因此,隔震结构在建筑设计的过程中,应该充分考虑到内部的冗余度、隔离区设计以及屈服区设计,这样才能够发挥出较好的延展性以及适度的刚性,有效的吸收地震所产生的能量,使建筑物的经受地震后也能够保持相对稳定;第三,妥善处理结构构件之间的受力关系,若同一楼层的构建有屈服的趋势,则该楼层其他的构建应该处于弹性形变状态这样才能够保持建筑物整体的受力均衡性,不至于建筑物内部发生受力不均而产生不必要的断裂或倒塌。
1.3 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其隔震能力
第一,结构构件在遭到强烈地震的冲击下,若没有安全强度储备,就可以认为构件是建筑物中的薄弱部位,对于这部分构件,要加强刚度的设计,以避免在经受地震时出现损坏;第二,楼层的实际承载能力和弹性受力在一定的變化范围内,并且两者相对均衡一致,这样会增强建筑物的抗震性能;第三,避免过分重视薄弱部分刚性设计而忽视了整体结构刚性的情况发生,必须保持局部和整体的抗震性能一致,承载力相对协调;第四,在隔震设计中有目的的控制薄弱部分,使薄弱部分尽量不处于地震波能够影响到的线路上,最大程度的避免由薄弱部分引发的建筑物的倒塌,这是提高总体抗震结构性能的有效手段。
2、建筑隔震结构设计分析
2.1 上部结构的相关问题
在隔震层的最上部是隔震板材,在地震形成时,上层的板材会出现移动,这种移动是一种保护性的,位移的距离是建筑之初所设计好的,位移的方向是全面的,可以吸收来自各个方面的地震波以及能量。一般来说,上部结构出现大的变形,而这种变形的加速度很小,不会影响上层建筑的正常使用,甚至在强震中,这种隔震设计会使上层建筑中的家具或其他摆设不出现倒伏等状况,十分适宜居住。对于上部结构的建筑需要注意以下几点:首先,在结构的周围应该安装防震缝,目的是为了降低上层板材位移的加速度,增加移动的阻尼;其次,在传统地面与隔震地面间,要设置有隔离缝,这种隔离缝可以起缓冲的作用;最后,要注意在楼梯以及走廊等逃生区域,不要有障碍物。
2.2 隔震层的设计
隔震部分的主要设计就是在这一层。在该层的设计中,由于要吸收和缓冲上下两层所带来的形变,必须有一定的隔离空间。为了保证建筑的安全可靠,可以在设置之后将该层进行封闭。而关于该层的外围结构,需要有一定的特殊构造。比如挡雨构建,如果超过0.5米的部分,需要计入建筑面积,如果未超过,则不计入建筑面积中。该层的层高一般为2米左右,隔震层的高度应计入建筑物的整体高度中。
2.3 下部结构的设计
隔震层下部的结构,对于隔震层起到支撑的作用。在这部分的设计中,应该注意选择材料以及选择施工的方式,保证下层结构的稳定。在实际施工中,多采用加铅芯的橡胶支座,这种支座的优点是既有一定的刚性,又有着一定的延展性,并且在与基座接触时,还有较强的摩擦性。在大地震到来的时候,由于相对位移以及较大的正压力,会形成相当大的阻尼,能够保证建筑物的基础结构稳定,对建筑物的整体稳定性也有较好的支持。
2.4 外周部
与上部结构相连接的地表位置称作外周部。该结构与上部结构的距离大概为0.4米,设计时应该设置有遮挡物,避免人以及其他的生物靠近,作为隔震缓冲地带,要保持空间的屈服性,空间内禁止留有杂物,在其周围也要设有一定的空间,防止大震所带来的巨大形变。
3、建筑隔震技术设计要点
3.1、采用基础隔震设计
在进行隔震层的设计时,要考虑到建筑物的位置,一般而言,隔震层都要比建筑物的基础大一些。所以在设计选址时,不能只考虑基础的范围,也要将隔震层所使用的地域面积考虑在内,避免由于选址位置较为狭窄而使隔震层与建筑物基础的距离较近,在隔震层发生形变时直接接触到建筑物基础,不能达到预期的隔震效果。还要在隔震层的设计中设置一些柔性连接点,便于施工人员对隔震层进行维护。
3.2、采用中间层隔震设计
在采用中间层隔震设计的时候,要考虑到隔震层的形变以及位移,并注意该部分的建筑物外墙水平缝,水平缝除了要进行防水、防电等处理外,还要注意外部的美观设计。并且要考虑电梯井、步梯间等的问题。
隔震装置的设计和施工一般原则为以下几点:
第一,隔震层需要有一定的水平刚度与屈服度,这样在发生地震的时候,会产生柔性形变,而在平时也会对强风等进行有效的处理;第二,隔震层的中心位置应该与上部结构的质量中心基本一致;第三,隔离层需要具有良好的复位功能,由于大震通常会带来余震,这种复位功能会有效阻止余震对建筑物基础的损害。
小结
隔震设计是现代建筑中最为关键的设计,由于我国范围内有很多地区处于板块交界处,加之在最近一段时期世界处于地震频发期,所以在建筑界对于隔震设计十分重视。笔者希望通过本篇文章的写作,使建筑工作者以及建筑设计者在建筑的施工和设计过程中加强对建筑隔震设计的理解,并在实际工作中对隔震设计进行创新式的继承和发展,使我国的建筑事业整体提升建筑能力,并能够真正的造福人民群众。
参考文献:
[1]毛利军,李爱群,建筑结构基础隔震体系研究进展[J],华东交通大学学报,2012年04期
[2]杨迪雄,李刚,程耿东,隔震结构的研究概况和主要问题[J],力学进展,2011年03期
[3]李智,建筑工程隔震设计要点[J],城市建设理论研究,2013年第11期