浅析建筑结构减隔震的现状及未来发展.doc

浅析建筑结构减隔震的现状及未来发展刘环(河北省衡水工业学校)【摘要】地震是由于地面的运动,使地面上原来静止的建筑物由于受到动力作用而产生强迫振动,因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后的模型动力学分析,即一次次的震害分析进行修正、补充,得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式,提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用中得到了很不错的效果。【关键词】消震;隔震;被动减震;主动减震一、地震原理地震是由于地面的运动,使地面上原来处于静止的建筑受到动力作用而产生强迫振动,因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后模型的动力学分析,即一次次的震害分析进行修正、补充,得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式,提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。二、减隔震的现状由于传统抗震方法的缺点与不足,并在全部了解地震引起结构震动的全过程。由震源产生地震动,通过传播途径传递到结构上,从而弓l起结构的震动反应。通过在不同阶段采取震动方法控制措施,就成为不同的积极抗震方法。大致包括以下四点:①震源一消震消震是通过减弱震源震动强度达到减小结构震动的方法,由于地震源难以确定,且其规模宏大,目前还没有有效可行的措施将震源强度减弱到预定的水平。②传播途径一隔震隔震是通过某种装置将地震与结构隔开,其作用是减弱和改变地震动时结构作用的强度和方式,以此达到减少结构震动的目的。隔震方法主要有基底隔震和悬挂隔震两种。③结构一被动减震被动减震是通过采取一定的措施或附加子结构吸收和消耗地震传递给主结构的能量,达到减小结构震动的目的。被动减震方法有耗能减震,冲击减震和吸震减震。④反应一主动减震主动减震是根据结构的地震反应,通过地震系统地执行机,主动给结构施加控制力,达到减小结构震动的目的。(一)隔震1、基地隔震1)橡胶垫隔震装置用于隔震装置的橡胶垫块,可用天然橡胶,也可用人工合成橡胶(氯丁胶)。为提高垫块的垂直承载力和竖向刚度,橡胶垫块一般由橡胶片与薄铜板叠合而成。2)铅芯橡胶支座这样就使支座具有足够的初始刚度,在风荷来和制动力等常见载荷作用下保持具有足够的刚度,以满足正常使用要求,但强地震发生时,装置柔性滑动,体系进入消能状__态。3)滚珠(或滚轴)隔震有自复位能力的;有加铜拉杆风稳定装置;横向油压千斤顶位的。另外,还有加消能装置的,消能装置有软消能杆剪,铅挤压消能器,油阻尼器,光阻尼器等。4)悬挂基础隔震5)摇摆支座隔震同原理还有踏步式隔震制作,用于细高的结构物,如烟囟、桥墩、柜体简体建筑物等。6)滑动支座隔震上部结构与基础之间设置相互滑动的滑板。风载、制动力或小震时,静摩擦力使结构固结于基础上;大震时;结构水平滑动,减小地震作用,并以其摩擦阻尼消耗地震能源。为控制滑板间的摩擦力,使之满足隔震要求;在滑板问可以加设滑层。目前常用的滑层有:涂层滑层(聚氯乙烯)、粉粒滑层(铅粒、沙粒、滑石、石墨等)。2、悬挂隔震。悬挂隔震使将结构的全部或大部分质量悬挂起来,是地震动传递不到主体质量上,产生较小的惯性力,从而起到隔震作用。悬挂结构在桥梁、火电厂锅炉架等方面有大量应用。著名的43层香港汇丰银行新大楼采用的就是悬挂结构。3、隔震应用的注意事项:1)隔震实际上会使原有结构的固有周期震动,在下列情况下不宜采用隔震设计:①基础土层不稳定;②下部结构变性大,原有结构的固有周期比较长;③位于软弱场地,延长周期可能引起共振;④制作中出现负反力;2)隔震装置必须具有足够的初始刚度,这样能满足正常使用要求。当强震发生时,装置柔性消震,体系进入消能\状态。3)隔震装置能使结构在基础面上柔性滑动,在地震来时这样必然会产生很大的位移。为减低结构的位移反应,隔震装置应提供较大的阻尼,具有较大的消能能力。(二)被动减震1、耗能减震1)结构消能减震体系的特点:结构消能减震体系是把结构的某些非承重构件(如支撑剪力墙等)设计成消能杆剪,或在结构物的某些部位(节点或连接)装设阻尼器,在风荷载轻微地震时,这些消能杆件或阻尼器仍处于刚弹性状态,结构物仍具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求,在强地震发生时,随着结构受力和变形的增大,这些消能杆件和阻尼器,率先进入非弹性变形状态,产生较大阻尼,大连消耗输人结构的地震能量,从而使主体结构避免进人明显的非弹性状态并迅速衰减结构的地震反应,从而保护主体结构在强地震中免遭损失。与传统的结构抗震体系相比较,它有如下的优越性:①传统的结构抗震体系是把结构的主要承重构件(梁、柱、节点)作为消能构件,地震中受损坏的是这些承重构件,甚至导致房屋倒塌。而消能减震体系则是以非承重构件作为消能构件或另设阻尼器,他们的损坏过程是保护主体结构的过程,所以是安全可靠的。②震后易于修复或更换,是建筑结构物迅速恢复使用。③可利用结构的抗侧力构件(支撑、剪力墙