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關(guān)鍵詞: 高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;抗震加固
中圖分類號:[TU208.3] 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展,城市規(guī)模不斷擴大,高層建筑越來越多,同時高層建筑對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的要求也越來越高。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法和技術(shù)是不斷變化和進步的,我們需要在具體的實踐中對高層建筑所處的地質(zhì)和環(huán)境進行詳細的分析和研究,選用適合的抗震結(jié)構(gòu),注重建筑結(jié)構(gòu)材料的選擇,減小地震的作用力,增強地震的抵抗力,從而達到高層建筑抗震的目的。
1 抗震概況
建筑物抗震設(shè)計,最主要的是概念設(shè)計。地震具有隨機性,不確定性和復(fù)雜性,一個建筑物結(jié)構(gòu)抗震性能好與壞,在概念上是清楚的,而在具體界限上又往往模糊的。由于結(jié)構(gòu)計算模型的假定與實際情況的差異,使抗震計算往往很難有效地控制結(jié)構(gòu)的抗震性能。實踐證明,從建筑物的抗震角度來講,概念設(shè)計比結(jié)構(gòu)計算更為重要。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和認識的進一步深入,也暴露出這一領(lǐng)域諸多亟待改進和完善的問題,對當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的幾點看法。
2 建筑結(jié)構(gòu)的主要隔震措施
建筑物的抗震設(shè)計中,我們通常是對地基進行特殊處理、設(shè)置抗震裝置、對建筑的上部結(jié)構(gòu)進行防震設(shè)計,這幾種措施通常是混合使用的,但是我們結(jié)合地震構(gòu)造特點及建筑物本身結(jié)構(gòu),會有側(cè)重的在關(guān)鍵部位設(shè)置隔震層,依據(jù)隔震層的位置不同我們把建筑物的隔震設(shè)計分為以下幾種。
2.1 建筑物地基采用特殊材料隔震
建筑物基礎(chǔ)隔震,主要是對建筑物的基礎(chǔ)部分進行特殊處理,削弱地震時的地震波,從而減少地震對建筑物的損害。傳統(tǒng)上是在建筑物的基礎(chǔ)部分交替鋪上粘土和砂子,或者直接設(shè)置粘土或砂子墊層。在中國建筑史上,曾經(jīng)有人以糯米為原材料,在建筑物的基礎(chǔ)部分設(shè)置墊層,減少地震對建筑物的損害。近年來,有關(guān)部門在這方面的研究已經(jīng)取得了突破性進展,以瀝青為原料研究出一種特殊材料,以此設(shè)冕隔震層效果更好。
2.2 建筑物基礎(chǔ)設(shè)置隔震裝置減震
這一種隔震措施主要是在建筑物的基礎(chǔ)與上部建筑之間設(shè)置特殊裝置,減少地震向上傳遞。最高可減少地震對建筑物傳遞能量的2 /3,但是,這種措施的缺陷是不適用于高層建筑。因為在高層建筑設(shè)置這種裝置會延長建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期,起不到減小地震對建筑物損害的目的。通常采用的辦法有: 摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等幾種,設(shè)置的裝置有橡膠墊、混合隔震裝置等。
2.3 建筑物層間隔震措施
層間隔震這種方法主要適用于舊房改建,在施工方面具有簡單、易操作的特點。與建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)置隔震裝置的辦法相比,層間隔震的效果不是非常明顯,減震的效果可以達到1/10~ 3/10的范圍。這種方法主要是依靠設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)各層間隔的減震裝置吸收或者削弱地震能量,從而減小地震對建筑物的危害,設(shè)置的裝置基本與基礎(chǔ)隔震的相同。
2.4 建筑物結(jié)構(gòu)懸掛隔震
懸掛隔震是將建筑物的大部分或者整個結(jié)構(gòu)懸掛起來,也就是我們通常所說的懸掛結(jié)構(gòu),這樣,當(dāng)?shù)卣饋砼R時,地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結(jié)構(gòu),從而達到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結(jié)構(gòu),大型鋼結(jié)構(gòu)總是采用鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系,以此隔震。大型鋼結(jié)構(gòu)一般分為主框架和子框架,在懸掛體系中,子框架通過索鏈或者吊桿懸掛于主框架上,當(dāng)?shù)卣饋砼R時,主框架會隨著地殼運動發(fā)生搖擺,但是,子框架和主框架之間是能夠活動的索鏈和吊桿,地震的能量到達這個部位的時候就會削弱,不至于傳遞到子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力。
3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的減震技術(shù)
以上我們所說的幾種措施主要是對建筑結(jié)構(gòu)本身的基礎(chǔ)部分或者關(guān)鍵節(jié)點進行特殊設(shè)計,或者采用特殊材料,或者設(shè)計安裝減震裝置減少地震的能量向建筑物傳遞。我們這里所說的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的消能減震技術(shù)是借助建筑物意外的部件來增加建筑物的阻尼,消耗地震傳遞給建筑物結(jié)構(gòu)的能量,避免建筑物因地震而受到損害。用于減小地震對建筑物損壞、保護建筑物安全的裝置和元件很多,通常都是各式各樣的消能器和阻尼器,我們習(xí)慣上把這些裝景分為滯回型和粘滯型兩種。這種技術(shù)的使用非常廣泛,主要有以下幾種情況。
3.1 新建建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計
隨著人們安全意識的不斷增強,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的不斷更新,人們對建筑結(jié)構(gòu)的減震、隔震設(shè)計越來越重視。我們在設(shè)計的時候,除了對建筑物的基礎(chǔ)部分采用特殊處理之外,還可以借助消能減震裝置或者元件削弱地震對建筑物的作用力,保護人們的生命財產(chǎn)安全。
3.2 對建成建筑物的抗震加固
在對建筑物的地基或基礎(chǔ)進行隔震設(shè)計時,我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設(shè)計的措施,完成相應(yīng)的工作。最遲也是在建筑物的旖工過程當(dāng)中,在建筑物的關(guān)鍵部位設(shè)置特殊的隔震裝置。然而,建筑物建成以后,如果想對其進行抗震加固,就要采用增加阻尼的辦法,在建筑物的結(jié)構(gòu)上重新添加消能減震裝置。這些消能減震裝置更適用于高層建筑、鋼結(jié)構(gòu),從適用的部位來說,也是很廣泛的,它不僅可以應(yīng)用于建筑物的上部結(jié)構(gòu),也可用于建筑物的隔震夾層。
4 其他減震措施
以上的兩部分所介紹的一些措施就是我們在建筑物抗震設(shè)計方面著重的考慮,但是,也有一些措施雖然不常用。但是卻非常有用。在這里,我們重點介紹兩種。
4.1 建筑物走向設(shè)計抗震問題
眾所周知,地震是由于地殼的運動而引起的,與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有非常重要的關(guān)系。我們在建筑物選址的時候,應(yīng)該充分考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件,分析當(dāng)?shù)氐卣鸬恼鹣?,讓建筑物的走向與地震震向垂直,盡量避免兩個走向平行。從剛剛發(fā)生的四川汶川地震和玉樹地震的實際情況來看,與地震震向平行的建筑物的倒塌率更高,與之相反,與地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究發(fā)現(xiàn),與地震震向平行的建筑物,在地震發(fā)生時,隨地震波運動的幅度更大,因此更容易倒塌。
4.2 無粘結(jié)支撐體系減震問題
無粘結(jié)支撐體系是建筑物結(jié)構(gòu)減震體系中最為機敏的一種,這種體系主要是通過科學(xué)設(shè)計,使內(nèi)核鋼和外包鋼管之間無粘結(jié)且可形成能夠自由滑移的一個層面,在地震發(fā)生時,通過內(nèi)外鋼之間的配合作用而消耗地震能量。但是,這種設(shè)計的弊端是在設(shè)計和有關(guān)部件的計算方面要求非常嚴格。在這個體系中,建筑物的重量主要由內(nèi)鋼來承擔(dān),外鋼主要起到配合和輔助作用。還可以防止內(nèi)鋼彎曲變形。
5 結(jié)束語
關(guān)鍵詞:防震減災(zāi);減震控制;基礎(chǔ)隔震;計算理論
[中圖分類號]TU352.12[文獻標識碼]A [文章編號]1009-9646(2011)07-0092-02
一、引言
地震是一種危害性極大的隨機性的自然災(zāi)害,會給人類帶來巨大的災(zāi)害。人們在與其長期抗爭的過程中不斷地總結(jié)經(jīng)驗,尋求著更好的抗震減災(zāi)措施,而其中建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震又在其中扮演著一個重要的角色。
二、工程抗震技術(shù)的發(fā)展
1.工程抗震技術(shù)的演變與發(fā)展
工程抗震防災(zāi)技術(shù)從2O世紀初日本明確提出的靜力理論階段(將建筑物視為剛性結(jié)構(gòu)體系,將地震作用簡化為一個等效水平靜力作用)逐步發(fā)展到大大減小結(jié)構(gòu)體系的剛度而形成的柔性結(jié)構(gòu)體系,進而發(fā)展為增大上部結(jié)構(gòu)剛度,減少結(jié)構(gòu)底層剛度的柔性底層結(jié)構(gòu)體系,后來又發(fā)展到目前我國及世界各國普遍采用的延性結(jié)構(gòu)體系的傳統(tǒng)抗震方法。傳統(tǒng)抗震技術(shù)充分發(fā)展至今日,已形成一套完整系統(tǒng)的抗震防災(zāi)體系,在很多情況下也是有效的。
2.工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,基礎(chǔ)隔震及耗能減震技術(shù)研究已經(jīng)趨于成熟,已進入試點應(yīng)用和推廣應(yīng)用階段,其它減震控制技術(shù)尚處于前期探索或試驗及理論研究階段,本文重點介紹基礎(chǔ)隔震技術(shù)及其應(yīng)用。
三、建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震技術(shù)
1.基礎(chǔ)隔震技術(shù)的產(chǎn)生
基礎(chǔ)隔震作為一種地震防護措施的思想具有相當(dāng)悠久的歷史,早在1406年明成祖永樂年問修建的紫禁城采用”煮過的糯米石灰膏”地基,1881年日本河合浩藏提出地震時不受到大震動的”橫豎交錯的多層原木地基”,1909年英國醫(yī)生J.A.calantarients申請了在建筑物和基礎(chǔ)之間設(shè)云母層滑移隔震專利。這些例子說明,隔震的思考方法在古代早已存在。疊層橡膠隔震支座的出現(xiàn)使現(xiàn)代隔震結(jié)構(gòu)進入到實用化時代。最早采用天然橡膠墊隔震的建筑是1969年南斯拉夫斯考比市的柏斯坦勞奇小學(xué)震后重建工程。之后,世界各國學(xué)者對基礎(chǔ)隔震開展了廣泛深入的研究,取得了令人矚目的成果,并且正在形成一個新的學(xué)科分支?;A(chǔ)隔震技術(shù)以其優(yōu)良的隔著效果、安全性、經(jīng)濟性和適用性正在導(dǎo)致地震防護技術(shù)的一場革命,它不僅適用于新建房屋設(shè)計,而且也為既有建筑加固改造及珍貴歷史文物保護開辟了新的途徑。截至目前,世界范圍內(nèi)已經(jīng)建造了上千幢基礎(chǔ)隔震建筑,每年還在以數(shù)百幢的速度增加。其中一些已經(jīng)經(jīng)受了實際地震的考驗,我國新的抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011―2001)正式將隔震技術(shù)納入其中,標志著基礎(chǔ)隔震技術(shù)已進入推廣應(yīng)用階段?;A(chǔ)隔震技術(shù)改變了傳統(tǒng)抗震方法的思路,變”硬抗”為”柔隔”,是一種動態(tài)的防護方法,必將成為結(jié)構(gòu)耐震技術(shù)發(fā)展的新趨勢。
2.基礎(chǔ)隔震技術(shù)的基本原理
基礎(chǔ)隔震是通過在結(jié)構(gòu)物上部結(jié)構(gòu)底部與基礎(chǔ)之間設(shè)置柔性隔震層,在風(fēng)荷載或小震作用時,隔震層有足夠的剛度,幾乎不產(chǎn)生什么位移;當(dāng)強震發(fā)生時,隔震系統(tǒng)產(chǎn)生水平位移和變形,吸收大量的地震能量,而上部結(jié)構(gòu)只吸收到有限的能量,從而降低了地震反應(yīng)。由于隔震層使結(jié)構(gòu)物與基礎(chǔ)頂面分開,從而阻隔地震作用向上部結(jié)構(gòu)傳遞,再則基礎(chǔ)隔震體系延長了結(jié)構(gòu)周期,避開由于結(jié)構(gòu)物自振周期和地震周期接近而產(chǎn)生的共振,同時給予適當(dāng)阻尼使結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)大大衰減,上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)(或地震作用)降低為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的1/4~1/12,并且,由于隔震裝置的水平剛度遠遠小于上部結(jié)構(gòu),所以上部結(jié)構(gòu)在地震中的水平變形從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的”放大晃動型”變?yōu)楦粽鸾Y(jié)構(gòu)的”整體平動型”(圖1)這樣既能保證結(jié)構(gòu)本身的安全性,也能保護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裝飾、貴重設(shè)備儀器不遭破壞,確保結(jié)構(gòu)和生命財產(chǎn)在地震中的安全和正常使用。
3.基礎(chǔ)隔震技術(shù)的基本特征
隔震體系一般具有以下基本特征:
(1)足夠的豎向承載力
隔震裝置具有較大的豎向承載力,在建筑結(jié)構(gòu)物使用狀態(tài)下,安全的支承上部結(jié)構(gòu)的所有荷載,豎向承載力安全系數(shù)必須大于6,確保建筑結(jié)構(gòu)物在使用狀態(tài)下的絕對安全和滿足使用要求。
(2)隔震特性
隔震裝置具有可變的水平剛度,在強風(fēng)或微小地震時,具有足夠的水平剛度,上部結(jié)構(gòu)水平位移極小,不影響使用要求。在中等強度地震下,其水平剛度較小,上部結(jié)構(gòu)水平滑動,使剛性的抗震結(jié)構(gòu)體系變?yōu)槿嵝愿粽鸾Y(jié)構(gòu)體系,其固有自振周期大大延長,遠離上部結(jié)構(gòu)的自振周期和地面的場地特征周期,從而把地面震動有效地隔開,明顯地降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。通常情況下,隔震體系上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)值可降低為非隔震結(jié)構(gòu)的1/4~1/12。
(3)復(fù)位特性
由于隔震裝置具有水平彈性回復(fù)力,使隔震結(jié)構(gòu)體系在地震中具有瞬時自動復(fù)位功能,可滿足震后的使用功能。
(4)阻尼消能特性
隔震裝置具有足夠的阻尼,具有較大的消能能力。
(5)隔震結(jié)構(gòu)體系能有效保護上部結(jié)構(gòu)
基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的層間變形很小,這樣不僅建筑結(jié)構(gòu)不會破壞,而且建筑內(nèi)的裝修、設(shè)施也保持完好,因此在各種生命線工程、宿舍樓、商場、精密儀器室等重要建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。
四、結(jié)論與展望
基礎(chǔ)隔震技術(shù)的成熟及廣泛推廣應(yīng)用,標志著人類住上在強地震中確保安全的房屋時代的到來,為人類減輕地震災(zāi)害提供了一條更加合理有效安全的新途徑,將廣泛應(yīng)用于防災(zāi)指揮中心、生命線工程、避難中心、救護中心以及量大面廣工業(yè)與民用建筑的建設(shè),并將在防震減災(zāi)事業(yè)中起到巨大的積極作用。
[1]趙斌,梅占馨.日本建筑隔震技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].西北建筑工程學(xué)院學(xué)報,1997.
【關(guān)鍵字】高層建筑結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)隔震技術(shù);具體分析
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A 文章編號:
1前言
建筑事業(yè)在我國實行改革開放以來有著突飛猛進的發(fā)展勢頭,而其中的高層建筑更是以迅雷不及掩耳之勢不斷壯大起來。對于一個城市而言,高層建筑物多少是衡量這個城市經(jīng)濟發(fā)展狀況好壞的一個標準,在現(xiàn)代的都市,最多的就是高層建筑群。而高層建筑的質(zhì)量是否過關(guān)、安全性能是否達標、使用壽命情況等等已經(jīng)成為現(xiàn)在最熱門的話題。由此,我們就要對高層建筑結(jié)構(gòu)進行深入的分析探究,尤其是對于高層建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)隔震技術(shù)展開科學(xué)具體的研究。
2基礎(chǔ)隔震技術(shù)的基本原理
所謂基礎(chǔ)隔震技術(shù),就是指通過在建筑結(jié)構(gòu)的底部和基礎(chǔ)頂面之間設(shè)置隔震消能裝置,從而來增強建筑結(jié)構(gòu)的變形能力和增加結(jié)構(gòu)的滯變阻尼。這樣就可以使建筑結(jié)構(gòu)在地震的作用之下保持住原來的狀態(tài),而滯變阻尼的增大就可以更多的吸收地震時所發(fā)出的能量,從而就大大的降低了地震帶來的影響。與此同時,建筑結(jié)構(gòu)變形能力的增強可以使建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的第一振型周期延長,進而與較大的滯變阻尼相結(jié)合,從而就很大程度上減小了地震發(fā)生系數(shù)。
對于高層建筑的隔震技術(shù)來說,傳統(tǒng)上通常其結(jié)構(gòu)構(gòu)成都是由結(jié)構(gòu)本身和相關(guān)構(gòu)件來完成隔震的工作,而且進行對地震中產(chǎn)生能量的消耗工作。因此在進行對抗震結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計時,要把地震的作用力看作是一種額外的荷載,然后再和作用在建筑結(jié)構(gòu)上的其它荷載進行更好的結(jié)合,從而使設(shè)計出來的隔震結(jié)構(gòu)能夠滿足高層建筑的相關(guān)要求。而現(xiàn)代的隔震技術(shù)中,對于高層建筑而言,在其建筑結(jié)構(gòu)中加入了用來使建筑結(jié)構(gòu)變形以及對地震時所產(chǎn)生的巨大能量的吸收裝置。例如前面提到的橡膠隔震支座和相應(yīng)的阻尼器,這樣就可以給建筑結(jié)構(gòu)提供良好的豎向承載能力、彈性能力以及變形能力等。
3基礎(chǔ)隔震技術(shù)的主要分類
3.1橡膠支座的基礎(chǔ)隔震技術(shù)
對于橡膠支座基礎(chǔ)隔震技術(shù)而言,其支座通常上使用的有普通的疊層橡膠支座、鉛芯的疊層橡膠支座、較高阻的尼疊層橡膠支座等等。這些支座大都利用了疊層橡膠支座對阻尼材料有相應(yīng)的約束力這一作用,使建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形,這樣就能夠充分的發(fā)揮阻尼材料的良好吸收性能,從而更有效地吸收發(fā)生地震時發(fā)出的能量。雖然此技術(shù)的隔震效果很好,結(jié)構(gòu)又比較簡單,性能還很穩(wěn)定,但是這種技術(shù)的造價很高。
3.2滑動摩擦的基礎(chǔ)隔震技術(shù)
滑動摩擦的基礎(chǔ)隔震技術(shù)指的是在建筑隔震的結(jié)構(gòu)中添加相應(yīng)的摩擦阻尼器再進行隔震作用。這種技術(shù)是在基礎(chǔ)面上邊設(shè)置滑動層,通過滑動層的作用使得建筑結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)解耦之間產(chǎn)生一定的摩擦力。在建筑物發(fā)生很小的地震時,這種摩擦力就可以很好的對上部的結(jié)構(gòu)起到一個阻力作用;而當(dāng)建筑物發(fā)生很大的地震時,滑動層受到的地震作用就很大,甚至比摩擦力還要大,這樣就使得滑動面會出現(xiàn)滑移現(xiàn)象,通過這種滑移現(xiàn)象就能夠有效的消耗并且阻止了地震能量的傳輸,從而有效的起到了隔震的作用。
3.3復(fù)合型的基礎(chǔ)隔震技術(shù)
復(fù)合型的基礎(chǔ)隔震技術(shù)主要分為并聯(lián)型復(fù)合基礎(chǔ)隔震技術(shù)和串聯(lián)型復(fù)合基礎(chǔ)隔震技術(shù)兩種類型。這兩種類型都是由滑動摩擦基礎(chǔ)隔震體系和橡膠支座的基礎(chǔ)隔震體系進行并聯(lián)和串聯(lián)組成的。這種基礎(chǔ)隔震技術(shù)充分的體現(xiàn)了前面兩種隔震技術(shù)的優(yōu)點,隔震的結(jié)構(gòu)比較簡單,隔震的效果很強。因此被廣泛的應(yīng)用。
4對于高層建筑的基礎(chǔ)隔震體系說明
對于高層建筑而言,在其基礎(chǔ)隔震體系中,通常上都是在高層建筑物的基礎(chǔ)和上端部分結(jié)構(gòu)之間設(shè)置相應(yīng)的隔震層,這樣就將高層建筑分為了上端部分結(jié)構(gòu)、隔震層部分結(jié)構(gòu)和下端部分結(jié)構(gòu)三個層面。在發(fā)生地震的時候,地震所產(chǎn)出的能量通過下端部分結(jié)構(gòu)傳到隔震層部分,在能量傳輸?shù)缴喜拷Y(jié)構(gòu)之前,很大一部分的能量就會先被隔震層部分的隔震裝置所吸收,很小一部分的能量會傳到上部結(jié)構(gòu)。這樣的話,就會很大程度的降低了地震的作用,從而能夠有效的提高高層建筑的安全性能。
5高層建筑基礎(chǔ)隔震技術(shù)的特征
5.1水平方向具有可變的剛度特性
當(dāng)高層建筑物遇到的是風(fēng)荷載或者較小的地震作用的時候,建筑結(jié)構(gòu)的隔震系統(tǒng)具有良好的水平剛度特性,這樣就能使得高層建筑的上部結(jié)構(gòu)相對地面來說保持相對靜止狀態(tài);在高層建筑物遇到中等強度的地震時,隔震層就要發(fā)生較大程度的變形,損耗了地震中的絕大部分能量,這樣高層建筑的上部結(jié)構(gòu)相對于地面來說就只有很小的移動,基本上處于彈性的狀態(tài)。
5.2水平方向上具有的自動復(fù)位特性
在高層建筑物遇到地震時,由于建筑結(jié)構(gòu)的隔震系統(tǒng)具有良好的自動恢復(fù)到初始狀態(tài)的功能,這樣就使得高層建筑能夠正常的使用。
5.3可以進行對阻尼的調(diào)整
在發(fā)生地震時,可以對隔震結(jié)構(gòu)中的阻尼器進行調(diào)整,改變其阻尼的大小,從而可以滿足隔震層的位移在有限的控制范圍內(nèi)。
6.高層建筑基礎(chǔ)隔震技術(shù)在發(fā)展中存在的主要問題
通過近些年來高層建筑基礎(chǔ)隔震技術(shù)的不斷發(fā)展,以橡膠支座隔震為主的現(xiàn)代隔震技術(shù)已經(jīng)逐步的發(fā)展起來,并且進入到了應(yīng)用的階段。通過相關(guān)人員進行的一系列的地震測試,高層建筑的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)已經(jīng)凸顯出其優(yōu)良的減震抗震能力。但是對于這種新技術(shù)而言,還有很多不完善的地方,有待以后進行具體的解決。目前要解決的問題主要有以下幾點:
6.1對于高層和超高層建筑其結(jié)構(gòu)中隔震技術(shù)問題
對于高層和超高層建筑而言,在其結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的隔震技術(shù),可以在保持總的工程造價不變的情況下,提升其結(jié)構(gòu)的安全性能,擴大其結(jié)構(gòu)設(shè)計的自由空間。但是就目前來說,還存在著很多的技術(shù)性難題,比如說,在較長的周期結(jié)構(gòu)中對于基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用問題,再比如說,對于能夠承受住巨大豎向的拉力隔震支座的開發(fā)問題等等。
6.2對于豎向隔震技術(shù)的問題
隨著隔震技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,對于較強地震觀測情況的數(shù)據(jù)信息的精確度也有了很大的提高。在對這些數(shù)據(jù)進行分析時,研究人員發(fā)現(xiàn)在有些情況之下,反而豎向的地震力會特別大,特別是在較高烈度的區(qū)域更加明顯。但是目前的隔震技術(shù)對于豎向地震強度的隔震工作還沒有具體的研究,這就需要具體研究開發(fā)出可以對豎向地震強度有明顯作用的隔震技術(shù)。
6.3對隔震技術(shù)的規(guī)范不夠完善
在高層建筑的基礎(chǔ)隔震技術(shù)設(shè)計中還存在著很多的漏洞,不夠全面,要想使得該技術(shù)能夠更好的起到作用,就要對該技術(shù)的設(shè)計規(guī)范進行具體的完善,要不斷的對規(guī)范設(shè)計進行補充和改進,要對進行高層建筑的隔震結(jié)構(gòu)施工中的規(guī)范進行歸納,篩選。
7結(jié)束語
在我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展的前提之下,對于高層建筑中的基礎(chǔ)隔震設(shè)計也有了很大程度上的進步,該技術(shù)的使用和推廣標志著人們對于地震中確保建筑安全的意識不斷提升。但是,就目前來說,這種技術(shù)還不是很成熟,它需要不斷的進行完善和修改,這樣才能夠使高層建筑在遇到地震時能夠保證其安全性,從而更加安全地保護了高層建筑中居民的人身和財產(chǎn)安全。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞:高層建筑;建筑結(jié)構(gòu);基礎(chǔ)隔震技術(shù)
在建筑行業(yè)中,其經(jīng)濟效益與市場競爭力的提高與建筑的經(jīng)濟性、適用性及美觀性有著十分重要的關(guān)系。也就是說,一個好的建筑能夠在很大程度上使人們的需求得以滿足的同時,還能夠使建筑行業(yè)的整體實力得以增強。隨著高層建筑的不斷發(fā)展,建筑的高度不斷增加,在此背景下,人們對于高層建筑的耐用性與安全性提出更高的要求,對此,在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用基礎(chǔ)隔震技術(shù)有著十分重要的現(xiàn)實意義。
1 高層建筑的結(jié)構(gòu)與設(shè)計理念
現(xiàn)如今,在建筑領(lǐng)域中,對于高層建筑的美觀性追求愈加強烈,因此,高層建筑變得越來越纖細,此類建筑與傳統(tǒng)體積比較大的多層高層建筑而言,其產(chǎn)生更大側(cè)移的可能性更大。從某種意義上來說,建筑的樓層越多,建筑越高,自然界所產(chǎn)生重力荷載、風(fēng)力荷載、地震荷載就越大,因此,在高層建筑設(shè)計的過程中,采取某種措施來對自然界所產(chǎn)生的這些荷載進行抵消十分必要。高層建筑對側(cè)向荷載的動力反應(yīng),可以通過對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行改進或者是建筑形式進行有效的選擇來對其進行控制。所以,結(jié)構(gòu)的有效性能夠在很大程度上對高層建筑的形式產(chǎn)生影響,從而對建筑的經(jīng)濟效益產(chǎn)生決定性的作用。通常來說,我們可以把建筑抵抗側(cè)移的能力和承受荷d的能力視為建筑的結(jié)構(gòu)性能,同時,也能夠?qū)ㄖ黧w量的組成產(chǎn)生影響。
建筑師在對建筑物的初始方案進行設(shè)計的時候,在詳細確定其具體結(jié)構(gòu)的過程中需要同時更加留意建筑物的空間組成特點。然而,在建筑物中,從其空間形式的整體設(shè)想方面上來說,建筑師需要對建筑形式中與抗力及荷載之間關(guān)系中存在的某些準則與規(guī)定進行綜合的考慮,主要可以從以下幾點進行了解:第一,所設(shè)想的空間形式上,應(yīng)當(dāng)在地面上進行固定。第二,對于所設(shè)想的空間形式來說,要必須能夠?qū)λ斤L(fēng)力作用等進行抵抗。因此,建筑師在對高層建筑進行設(shè)計的時候,其基本的工作任務(wù)要從兩個方面進行:一方面,是要加強與建筑結(jié)構(gòu)工程師及其他工程技術(shù)人員的合作與協(xié)調(diào)力度;另一方面,需要與建筑的功能要求、場地情況、建筑立面、外力特征、施工條件等方面相結(jié)合,來對最為科學(xué)合理、最為經(jīng)濟的建筑方案進行選擇。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的特殊性
第一,水平荷載與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之間有著十分重要的關(guān)系。主要從以下幾點表現(xiàn)出來:首先,在豎向構(gòu)件中,樓房自重及樓面的使用荷載形成的軸力及彎矩的數(shù)據(jù)與建筑高度的一次方之間的關(guān)系是正比例的,結(jié)構(gòu)受到水平荷載形成的傾覆力矩和軸力與建筑高度的平方之間的關(guān)系是正比例的。其次,從總體上來說,對于一些高層建筑,其豎向荷載一般是定值,而隨著結(jié)構(gòu)動力特性的變化,水平荷載中的荷載以及地震的作用也會隨之出現(xiàn)比較大的變化。
第二,結(jié)構(gòu)側(cè)移在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中是一項關(guān)鍵性的存在。隨著建筑高度的不斷增加,水平荷載作用下會出現(xiàn)比較大的結(jié)構(gòu)側(cè)移變形現(xiàn)象,促使在水平荷載的作用之下,在某一個限度內(nèi)應(yīng)該采取措施來制約結(jié)構(gòu)位移。
第三,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,結(jié)構(gòu)延性是最為重要的指標,同時其對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也有著關(guān)鍵性的作用。與較低的建筑物相比來說,在發(fā)生地震的時候,高層建筑更容易出現(xiàn)較大的變形。為了能夠使建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形的階段中避免發(fā)生倒塌的問題,可以采取一定措施來改善其構(gòu)造,促使結(jié)構(gòu)能夠使延性性能得以一定的發(fā)揮。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)分析
3.1 高層建筑隔震技術(shù)
隔震技術(shù)重點是采用隔震支座進而提高建筑當(dāng)中結(jié)構(gòu)抗震功能的技術(shù),建筑應(yīng)用的隔震支座重點包含滑動隔震支座以及橡膠隔震支座兩種類型,這當(dāng)中的橡膠隔震支座還可以劃分為普通橡膠支座以及鉛芯橡膠支座兩種類型,普通橡膠支座重點是將鋼板以及橡膠層進行融合,進而提升建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、水平位移水平以及側(cè)向抗壓水平,但是,對于鉛芯隔離支座來說,其阻尼比較高,在能夠使地震對于建筑的不利影響得以很大程度上降低的同時,還能夠使隔離層出現(xiàn)位移的情況得以有效的避免,從而使高層建筑的穩(wěn)固性得以提高,延長建筑壽命。對于滑動隔離支座而言,其主要是通過對動力學(xué)原理進行利用,并結(jié)合內(nèi)部存在的低摩擦系數(shù)的滑動材料,能夠在很大程度上使地震對高層建筑的不利影響得以降低。除此之外,也能夠通過對滑動隔離支座的隔震層摩擦力進行利用來對在發(fā)生地震期間建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的振動能力得以消耗,使建筑結(jié)構(gòu)中的阻尼得以加大,進而使在發(fā)生地震時候建筑的穩(wěn)固性得以極大地增強。
3.2 隔震結(jié)構(gòu)的基本原理和特性
對一般的房屋來說,其地基與上部結(jié)構(gòu)是連接在一起的。在發(fā)生地震的時候,地面振動的能量經(jīng)由地基能夠傳輸?shù)椒课莸纳喜拷Y(jié)構(gòu)當(dāng)中,結(jié)構(gòu)可以利用變形以及振動來耗費能量。隔離技術(shù)就是在房屋地基與上部結(jié)構(gòu)之間增設(shè)了一層隔震裝備。在發(fā)生地震的時候,地震帶來能量的一部分可以被隔離裝備所損耗,這樣就能夠降低傳送到上層結(jié)構(gòu)的能量,進而很好地維護了建筑當(dāng)中的設(shè)備與人員。隔震裝置具備自動復(fù)位以及調(diào)整剛度的作用。如果建筑物受到了較輕的地震作用時,隔震設(shè)備能夠帶來一個充足的水平力來確保建筑物上部在受到地震沖擊的時候,可以維持相對地面沒有位移的情況;在發(fā)生中度地震的時候,隔震層的外形就會發(fā)生比較大的變化,這樣就能夠使得地震帶來的大多數(shù)能量被吸收,這樣一來相對于地面而言,建筑物的上部結(jié)構(gòu)只有一些很小的位移,大體上是處在不動的情況。在發(fā)生地震之后,隔震裝置還能夠自動回到最初的情況,仍然可以正常利用,進而滿足建筑物正常使用的要求。
3.3 高層建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
首先,在設(shè)計高層建筑基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的過程中可以對隔震系數(shù)與分離式計算方法進行采用,其中,隔震系數(shù)主要指的是建筑隔震結(jié)構(gòu)中其樓層剪力與非隔震結(jié)構(gòu)樓層剪力之間比較值的最大值。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,在對樓層剪力隔震結(jié)構(gòu)進行考慮的同時還需要對樓層傾覆力矩的減震系數(shù)進行重視,在保證高層建筑隔震結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)與規(guī)定的標準相符合之后,在后續(xù)設(shè)計過程中可與對非隔震結(jié)構(gòu)進行參照來進行,而在對橡膠隔震技術(shù)進行應(yīng)用的過程中,在計算減震系數(shù)的時候,需要在對橡膠隔震支座的性能進行考慮的基礎(chǔ)上,來對高層建筑結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)值來進行適當(dāng)?shù)靥岣撸绱艘粊恚軌蚴垢粽鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計的施工安全得以很大程度上的保證,而在具體計算減震系數(shù)期間,需要對時程分析法進行利用來對高層建筑隔震結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)進行確定,同時還可以在建筑結(jié)構(gòu)受拉中對折線形彈性型的橡膠隔震支座模型進行應(yīng)用,從而使建筑結(jié)構(gòu)的抗張拉承載力和水平荷載以及建筑的穩(wěn)固性得以增強,并提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,保障人們的居住安全。
4 結(jié)語
在高層建筑結(jié)構(gòu)中,應(yīng)用基礎(chǔ)隔震技術(shù)能夠在很大程度上使建筑的抗震能力得以增強,意味著人類在地震多發(fā)區(qū)能夠更加安全的生活,其除了能夠在高層建筑領(lǐng)域中應(yīng)用之外,還可以在城市生命線工程、防災(zāi)指揮中心等工程中進行應(yīng)用,在防震減災(zāi)的事業(yè)中有著不可磨滅的突出作用。
參考文獻
[1] 宋玉旺.房屋基礎(chǔ)隔震技術(shù)應(yīng)用分析[J].經(jīng)營管理者,2011(19).
關(guān)鍵詞:建筑設(shè)備;隔振;降噪;技術(shù);探究
中圖分類號:TU244 文獻標識碼:A
近幾年來,建筑物的建設(shè)多以高層建筑結(jié)構(gòu)為主。建筑中用到的各種建筑設(shè)備主要是安裝在建筑物的設(shè)備層或者是頂部,這些設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)之間,各種管道之間,都有多重的銜接,同時管道和建筑結(jié)構(gòu)之間的連接也是復(fù)雜的。這些設(shè)備運作中的震動就通過這些相互連接的空間進行著不同角度的傳遞,從而也就使得震動具有多角度且較為復(fù)雜。多種設(shè)備的震動相互疊加不僅使得建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的震動非常大,同時也對各種設(shè)備自身的使用壽命帶來了一定的折損,并且最重要的是這些震動所引起的噪音對周圍的居住環(huán)境和居民的身心健康帶來了嚴重的干擾和威脅。
特別是現(xiàn)代社會,隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,人們對生活品質(zhì)的需求越來越高。對于由建筑過程中引起的噪音污染,已經(jīng)造成了很多的民事糾紛,成為環(huán)保部門重點關(guān)注的問題之一。所以,如何有效地進行隔振降噪處理,整體提升建筑項目周邊的整體環(huán)境舒適度和環(huán)保程度,成為國家和人民普遍關(guān)心的問題。對于各類建筑設(shè)備的震源的有效隔離和噪音的降低等技術(shù),也成為國內(nèi)很多機電設(shè)備安裝專業(yè)的研發(fā)熱點和難點。
1.震動和噪音在社會環(huán)境中的主要危害概述
震動是產(chǎn)生噪音的最直接源頭,且震動本身的危害也是非常大的。人如果長期處在一種劇烈震動的環(huán)境中,可能會造成神經(jīng)系統(tǒng)和機體的損傷。與此同時,劇烈的震動也會對機械設(shè)備及相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性都帶來不同程度的影響。噪音給環(huán)境和人類帶來的危害主要有:影響人的正常工作和睡眠,干擾到人的聽力和思維等。如果長期在較強噪音的環(huán)境中,人的聽力器官會因損傷而聽力下降,嚴重的會引起噪音性耳聾。對于國家規(guī)定的85db~90db聽力保護標準來說,很多建筑場地的噪音如果不經(jīng)過處理都基本是不達標的。強烈的噪音可以直接干擾到人體的神經(jīng)系統(tǒng),大腦皮層的功能受到限制而出現(xiàn)記憶力衰退,頭疼頭暈等一些癥狀。嚴重的還會造成神經(jīng)系統(tǒng)紊亂,心血管疾病等。所以,在建筑物的建造過程中,必須采取合理的措施來降低設(shè)備的震動及噪音的污染,確保人類生活環(huán)境的安全和環(huán)保。
2.建筑設(shè)備在工作過程中的震動傳遞解析
2.1 通常情況下,建筑設(shè)備的噪音主要是設(shè)備在運行過程中的劇烈震動或者是各種液態(tài)的材料在機械設(shè)備管道內(nèi)高速流動所產(chǎn)生的震動和噪音。在這些震動和噪音傳遞到建筑物的過程中,一些電機設(shè)備所產(chǎn)生的低頻震動,很難從根本上進行控制。這就使得這部分的震動對建筑物周邊居民的身心健康帶來了一定的影響。
2.2 機械設(shè)備的震動通常情況下可以在具體的設(shè)計階段,建筑施工階段,運行管理等各個環(huán)節(jié)進行合理的控制。首先,在設(shè)計方面,可以通過進行合理的設(shè)備選型以及相關(guān)的系統(tǒng)改進,從源頭上進行震動和噪音的有效降低。其次,在建筑施工階段,設(shè)備的正常運行過程中應(yīng)該做好定期的設(shè)備維修和養(yǎng)護,這也能夠在一定程度上減少震動所產(chǎn)生的噪音污染。事實證明,即便在設(shè)計階段已經(jīng)做好的設(shè)備系統(tǒng)的具體優(yōu)化,在運行中,還是會有各種震動和噪音的產(chǎn)生。所以,要在施工和設(shè)備運行中,加強設(shè)備的維護和保養(yǎng),針對各種建筑設(shè)備采取合理的隔振降噪技術(shù)處理時必不可少的。
2.3 從建設(shè)設(shè)備的基本構(gòu)成分析上來看,由于設(shè)備,建筑結(jié)構(gòu),管道等相互之間的復(fù)雜連接,使得各類設(shè)備的震動以這些連接處為介質(zhì)形成多維空間的傳遞,這些震動和噪音傳到建筑物內(nèi)部,變形成了一定的噪音污染。
3.關(guān)于建筑設(shè)備隔振降噪的基本施工方案
傳統(tǒng)的隔振降噪施工方案,通常的做法就是在建筑設(shè)備正常安裝的基礎(chǔ)上再添加一塊能夠起到減震作用的墊片。但長時間的實踐證明,這種減震工藝效果機器不理想,特別是一些較低頻率的振動,這種傳統(tǒng)的隔振工藝是基本上不會達到隔振降噪效果的。根據(jù)建筑設(shè)備振動傳遞的過程分析來看,要想有效地進行振動的對外傳遞隔離,就必須想辦法在設(shè)備、管道、建筑結(jié)構(gòu)連接處進行一定的技術(shù)處理,讓振動得不到傳遞或者隔斷,從而減弱振動或者噪音污染。通過長期的工程實踐,我們已經(jīng)在各種連接處的技術(shù)處理方面,形成了一套行之有效的隔振降噪處理技術(shù)和措施。
4.建筑設(shè)備主要的隔振降噪施工技術(shù)策略
4.1 設(shè)備與建筑結(jié)構(gòu)連接處的隔振降噪處理
對于多臺振動設(shè)備或者單臺振動較強的設(shè)備,要在進行傳統(tǒng)的隔振處理基礎(chǔ)上,合理進行二次隔振技術(shù)處理,即:應(yīng)用一種用于隔振的基座,形成對建筑設(shè)備垂直振動向建筑結(jié)構(gòu)傳遞的隔斷。在振動設(shè)備和基座的水平振動和位移控制上,可以加載一種阻尼限位器,這種限位器的安裝位置選取在各鎮(zhèn)基座壁面和建筑結(jié)構(gòu)地面之間,實現(xiàn)基座水平振動的控制?;惭b中應(yīng)該檢查各仿真器的偏差壓縮量保持在2mm以內(nèi)。
4.2 建筑設(shè)備與管道連接處的隔振降噪處理策略
為有效地阻止振動設(shè)備將振動通過連接的管道傳遞到建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)部,應(yīng)該在設(shè)備與管道的連接處進行相應(yīng)的柔性連接技術(shù)處理。例如:在水泵,空調(diào)外掛機,制冷機組等的設(shè)備連接處,應(yīng)該選用柔性的橡膠接頭或者橡膠避震喉等部件進行減震連接。對于風(fēng)機的進風(fēng)口和進風(fēng)管等處,可以選用一些帆布形式的軟接頭進行連接。
4.3 各種管道與建筑結(jié)構(gòu)連接處的隔振降噪處理策略
設(shè)備的低頻震動大多都是通過管道與建筑結(jié)構(gòu)的連接處向建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳遞的,這就要求根據(jù)機房和振動產(chǎn)生的范圍,對所有管道與建筑結(jié)構(gòu)銜接處的部位進行一些富有彈性的隔振處理。所選用的隔振吊架應(yīng)該以彈性吊架為主,隔振支架腳部也應(yīng)該在合適的位置上安裝具有減震作用的彈簧或者是橡膠減震器等,加強隔振效果。對于需要進行二次隔振的設(shè)備,應(yīng)該適當(dāng)?shù)卣{(diào)整支架的具體高度,在兩個減震器基礎(chǔ)上分別疊加二次隔振處理,以增強隔振效果。對于一些需要貫穿樓板和墻體的管道和線路,應(yīng)該在孔洞四周進行嚴格的密封隔音處理。
4.4 對各種隔振降噪施工技術(shù)的檢測效果控制
在上述各種連接處進行了相關(guān)的隔振降噪施工處理后,需要對整個的隔振降噪系統(tǒng)進行調(diào)試和效果監(jiān)測。通常情況下,這種檢測也應(yīng)該合理的控制檢測時間。對于室內(nèi)噪音級別的檢測一般控制在早上6點到晚上22點之間。對于夜間噪音的檢測,時間點則控制在早上22點到晚上6點之間。所有的噪音檢測條件及相關(guān)的標準都應(yīng)該依據(jù)國家關(guān)于民用建筑隔音設(shè)計規(guī)范相關(guān)要求進行,只有經(jīng)過檢測合格的隔振降噪處理技術(shù)才能夠確保建筑物的使用舒適性和環(huán)保性。
結(jié)語
綜合以上可以看出,只有對不同的建筑設(shè)備振動傳遞過程進行詳細和準確地分析和研究,才能夠在設(shè)備船體的各個連接處進行相關(guān)的隔振降噪技術(shù)處理。形成以隔振基座技術(shù),阻尼線為技術(shù)為要領(lǐng)的二次隔振方案。同時,在管道之間,管道和建筑物連接處等合理的進行柔性連接處理,也是有效降低震動和噪音污染的工藝,通過這些多種隔振降噪的施工處理應(yīng)用,目前的噪音污染已經(jīng)得到了大幅度地降低。但這不代表我國的隔振降噪處理技術(shù)已經(jīng)達到了極致,我們必須不斷地吸取實際的工程經(jīng)驗和國內(nèi)外的先進降噪處理技術(shù),使各種震動和噪音都能夠得到更進一步或者更為徹底的消除,為國家和人民應(yīng)該和諧,健康的生活環(huán)境。
參考文獻
[1]呂玉恒.螺旋鋼彈簧浮置板技術(shù)及發(fā)泡聚氨脂隔振技術(shù)研討會在京滬舉行[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2001(6):48.
摘要: 多年來我國住宅、公寓等居住建筑隔聲問題一直是居民對住宅質(zhì)量投訴最多的問題之一,由于樓板隔聲太差,引起上下層住戶發(fā)生爭吵、不和,由于分戶墻隔聲差,造成左右鄰居鬧矛盾,成為社會問題。
Abstract: for many years in residence, apartment as residential building sound insulation is always the residential quality complaints of residents in one of the biggest, because the sound insulation floor badly, cause the quarrelling, not residents, because the sound insulation wall of the individual difference, causes of the neighborhood make antinomy, became a social problem.
其實不僅是居住建筑,辦公、教學(xué)、醫(yī)院、體育等建筑,對隔聲都有相應(yīng)要求,不少旅館公共走道或隔壁房間的噪雜聲音常常影響房間內(nèi)旅客的休息。良好的隔聲環(huán)境是綠色建筑的重要特征之一。
前些年,由于對建筑隔聲深入研究不夠,更由于經(jīng)濟條件所限,對建筑隔聲特別是住宅隔聲缺乏行之有效的辦法,國家的有關(guān)規(guī)范對樓板撞擊聲隔聲規(guī)定了三級標準,即:一級不大于65dB,二、三級不大于75dB,并注有“當(dāng)確有困難時,可允許三級樓板計權(quán)標準化撞擊聲壓級小于或等于85dB,但在樓板構(gòu)造上應(yīng)預(yù)留改善的可能條件”的寬松許可,而且并未規(guī)定何時需用一級。對住宅分戶墻空氣聲隔聲也作了三級規(guī)定,即一級計權(quán)隔聲量大于或等于50dB,二級大于或等45dB,三級大于或等于40dB,也未規(guī)定何時用一級、二級。日常工程中常常選用三級標準,即最低標準,隔聲效果很差。
就樓板來說,一般鋼筋混凝土樓板鋪硬質(zhì)地面(地磚、花崗石板等)其撞擊聲壓級達84dB,這樣的樓板,上層住戶的腳步聲、掃地、蹬縫紉機等都會對下層引起較大反應(yīng),拖動桌椅、孩子跑跳聲則難以忍受,對這類樓板90%的住戶不滿意,無一戶表示認可。多年來常用的樓板簡易隔聲措施為:增設(shè)50mm厚水泥焦碴(結(jié)合作穿電線管的墊層),其隔聲量也才達75dB,隔聲效果仍很差,據(jù)調(diào)查,這類住宅下層對上層拖桌椅、孩子跑跳聲感覺強烈,對上層敲打聲則難以忍受,50%的住戶表示不滿意,50%的住戶表示可以,無一戶表示滿意。
近些年,由于降低住宅層高的影響,水泥焦碴墊層也改為細石混凝土墊層。 以前曾做過一種加煙灰砂子的隔聲做法,即混凝土結(jié)構(gòu)樓板上鋪30厚煙灰砂子,再鋪30mm厚干硬性水泥焦碴,面層抹20mm厚水泥砂漿,其樓板撞擊聲壓級為72dB,隔聲效果不理想,構(gòu)造做法上也不完善。 木地板面層樓面,有一定隔聲作用,從資料看,其隔聲值可達一級標準65dB,特別是帶彈性塑料軟墊的強化復(fù)合木地板,隔聲效果更好一些,但從住戶的反映看,木地板隔聲也需改進。 鋪地毯尤其是厚地毯,隔聲效果明顯,但一般住宅只在房間內(nèi)局部使用,對隔聲作用不大。 分戶墻隔聲量為35~40dB時,隔壁住戶大聲講話、放音樂聽得很清楚,正常講話有感覺,但聽不出內(nèi)容。多年來不少輕質(zhì)分戶墻的隔聲值剛達到4OdB,隔聲不理想。
隨著國內(nèi)生活水平的提高,人們對建筑隔聲特別是對住宅樓板及分戶墻的隔聲迫切要求改進,建筑隔聲問題也日益受業(yè)內(nèi)人士重視,1996年5月,北京市規(guī)委頒布的北京市“九五”住宅標準,巳將住宅分戶墻隔聲標準提高到不小于45dB,并規(guī)定樓板的撞擊聲壓級應(yīng)小于75dB。
為此,2003年我們組織力量對樓板和輕質(zhì)分戶墻(混凝土墻、承重磚墻等重質(zhì)墻已滿足隔聲要求,隔聲量均大于50dB)的隔聲作了深入研究,試驗生產(chǎn)新型隔聲材料,并分別作較大面積(10平方米)的實物試驗,由清華大學(xué)建筑物理環(huán)境檢測中心作了多次檢測,分析比較不同構(gòu)造做法的隔聲效果,研究隔聲的細節(jié)處理,在試驗研究的基礎(chǔ)上最終選定幾種符合或優(yōu)于國家最高標準的隔聲構(gòu)造做法,其樓板撞擊聲壓級可小至63dB,輕質(zhì)隔聲墻的空氣聲隔聲可大于或等于50dB。
樓板撞擊聲的隔聲關(guān)鍵技術(shù)主要靠在混凝土結(jié)構(gòu)樓板上增設(shè)彈性減振墊板,使上層住戶跑跳、硬底鞋走路、拖動桌椅等活動對地面產(chǎn)生的撞擊振波,大部分被彈性減振墊板吸收,不傳或少傳至結(jié)構(gòu)混凝土樓板,從而達到減少對下層的干擾聲。
經(jīng)反復(fù)比較試驗,我們最后選定的減振墊板有兩種,即5mm厚單面帶圓形凹坑的發(fā)泡橡膠板和電子交聯(lián)發(fā)泡聚乙烯板,這兩種薄板彈性部較好,直接鋪設(shè)在結(jié)構(gòu)混凝土樓板上,上面澆筑40mm厚的C20細石混凝土,此混凝土墊層內(nèi)配雙向鋼筋,以防止開裂。上面樓面面層可鋪地磚、花崗石板、大理石板、木板等各種材料。增設(shè)發(fā)泡橡膠墊板后,樓板撞擊聲壓級降至63dB,增設(shè)交聯(lián)聚乙烯墊板后樓板撞擊聲壓級為65dB,超過和達到一級標準。據(jù)調(diào)查,樓板撞擊聲壓級小于65dB時,除敲打聲外,一般聲音都聽不到,椅子跌倒、小孩跑跳聲能聽到,但聲音較弱,65%的住戶對此樓板的隔聲表示滿意,35%的住戶表示可以,無一戶住戶表示不滿意。為適應(yīng)分戶熱計量對樓板保溫的要求,設(shè)有既保溫又隔聲的樓面,即:在隔聲減振墊板上,加鋪20mm厚擠塑聚苯板,再澆40mm厚C20混凝土墊層,其隔聲量可進一步降至60dB,隔聲效果更佳。
減振墊板接縫處需用膠帶紙封嚴,防止?jié)补嗷炷習(xí)r水泥漿滲入造成傳聲橋。住宅采取二次裝修方式時,在初裝修時做完減振墊板及上面的細石混凝土墊層即可,各住戶可自行鋪裝地磚、花崗石板、木地板等地面。一次精裝修依次完成隔聲構(gòu)造,更不成問題。
這兩種隔聲減振墊板經(jīng)檢測,都符合有關(guān)環(huán)保規(guī)定,憎水、質(zhì)輕、電絕緣、耐腐蝕、耐久,構(gòu)造簡單、施工方便。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);隔震減掁;調(diào)整研討
中圖分類號:TU3文獻標識碼: A 文章編號:
建筑結(jié)構(gòu)隔震減掁的應(yīng)用控制
隔震技術(shù)是指通過在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層,將二者隔離開來,從而隔離了地面運動能量向建筑物上層結(jié)構(gòu)的傳遞,以減小建筑物的地震反應(yīng),這樣就有效減小地震時建筑物發(fā)生的位移和變形,保證了建筑物的安全。隔震結(jié)構(gòu)體系能夠有效減小結(jié)構(gòu)的水平地震作用,已經(jīng)為國外強震證實,大量的試驗和工程經(jīng)驗表明,通常情況下隔震結(jié)構(gòu)可使水平地震加速度反應(yīng)降低60%,從而有效減輕或者消除結(jié)構(gòu)地震破壞程度,使建筑物的抗震安全性能得到提高,震后建筑物繼續(xù)使用功能大大加強。
建筑結(jié)構(gòu)隔震減掁的應(yīng)用范圍
通常隔震技術(shù)對于底層及多層建筑較為合適,基本周期小于ls的建筑結(jié)構(gòu)采用隔震技術(shù)往往效果最佳,對于周期較大的建筑效果則不明顯。隔震技術(shù)的主要應(yīng)用范圍如下:
1.地震區(qū)二至三十層的民用建筑。如住宅樓、學(xué)校、旅館、商場、劇院。
2.地震區(qū)生命線工程。如急救中心、醫(yī)院、指揮所、通信中心、交通樞紐等。
3.地震區(qū)的重點保護建筑。如歷史性建筑、檔案館、博物館、危險品倉庫等。
4.存放有重要儀器的建筑。如精密儀器中心、試驗中心、天文館等。
5.橋梁、架空輸水渠等重要建筑物。
6.構(gòu)造物或設(shè)備、儀器、設(shè)施等不符合抗震要求者而需要采用隔震技術(shù)進行加固改良的建筑物。
7.位于抗震設(shè)防高烈度地區(qū)的建筑物。
據(jù)統(tǒng)計,世界上目前己建成了大約5000余棟隔震建筑,這些采用了隔震技術(shù)的建筑大部分都在歷次大地震中表現(xiàn)出了非常良好的抗震能力,經(jīng)受住了實際災(zāi)害的考驗。目前,建筑隔震在日、美等發(fā)達國家已經(jīng)成為建筑抗震的主流。而在國內(nèi),隔震技術(shù)的研究和隔震也漸趨成熟,尤其是橡膠支座隔震技術(shù)已進入了推廣應(yīng)用的階段?!督ㄖ拐稹芬?guī)范吸收了國內(nèi)外研究成果中較為成熟的部分,在此基礎(chǔ)上增加了隔震和消能減震一章。我國在90年代興起了隔震技術(shù)應(yīng)用的,相繼建設(shè)了一批隔震建筑,大多位于山西、新疆和云南等地,占50%以上。在四川地震災(zāi)區(qū),除西昌有部分試點外,隔震技術(shù)的應(yīng)用還是空白。
三、建筑結(jié)構(gòu)隔震建筑的形式分析
建筑隔震結(jié)構(gòu)控制理論是一種新的隔震理論,結(jié)構(gòu)控制主要研究結(jié)構(gòu)工程中控制裝置的理論和實施方法,控制結(jié)構(gòu)是根據(jù)給定的條件將結(jié)構(gòu)和控制裝置作為一個整體進行優(yōu)化。
1.建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)性隔震 所謂基礎(chǔ)隔震,就是在建筑物的基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間增設(shè)高度很矮但具有足夠可靠性的隔震層,控制地面運動向上部結(jié)構(gòu)傳遞,地震時其能量可反饋到地面或由隔震層吸收,以大大減小結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的地震反應(yīng),確保建筑物的整體安全。內(nèi)部設(shè)備不發(fā)生破壞或喪失使用功能,室內(nèi)人員不遭受傷害也不會有強烈震感。同時,還可防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部的次生災(zāi)害,主震后無需避震疏散,即使發(fā)生罕遇大震隔震房屋也不會倒塌。
基礎(chǔ)性隔震是一種建筑抗震新技術(shù),大量試驗研究及多次強震實踐表明,基礎(chǔ)性隔震以其極少的投資換取很大的安全系數(shù)?;A(chǔ)滑動隔震效果受地面運動頻率特性的影響較小,幾乎不會發(fā)生共振現(xiàn)象。其中使用的橡膠隔震墊不僅有良好的隔震性能,而且該技術(shù)在造價方面也有其優(yōu)越性。隔震結(jié)構(gòu)與一般結(jié)構(gòu)相比,費用增加的部分包括隔震構(gòu)件、隔震層上面的樓面及相應(yīng)的費用和施工費用,但在整體的造價方面卻并不高出工程建筑的資金預(yù)算。 采用基礎(chǔ)隔震上應(yīng)注意,在建筑物周邊隔震層部分要比基礎(chǔ)大一圈,因此場地要寬裕。隔震層的周圍設(shè)擋土墻,其上部有墻外狹道。因此,要確保地震時不因上部結(jié)構(gòu)的移動而帶來其它問題,為方便檢查和更換隔震裝置使設(shè)備適應(yīng)隔震層的位移和變形,常采用柔性連接或球型接點,但要注意考慮安放裝置及檢修的空間。隔震建筑物與其它建筑物之間的聯(lián)系通道要適應(yīng)相對變形,確保暢通無阻。
2.建筑結(jié)構(gòu)中間層隔震 在高出建筑基礎(chǔ)以上的中間樓層設(shè)置隔震層,下部結(jié)構(gòu)同普通建筑物一樣直接與地基接觸。因此,它不存在基礎(chǔ)隔震建筑的底部體積和墻體數(shù)量問題,但隔震層以下的樓層需要做抗震處理。在場地不太寬裕時可把隔震層在地面以上,在空中變形有利于節(jié)約用地,同時也能有效減少地基的挖土量。 采用中間層隔震,上應(yīng)注意為適應(yīng)隔震層的移動變形,該部分的建筑外墻應(yīng)設(shè)水平縫,要考慮防水、隔音、防火等,也要注意立面的協(xié)調(diào)美觀。解決樓梯、電梯井、機器升降、設(shè)備管線等貫穿隔震層的問題,并考慮防火區(qū)間的劃分,便于檢查、更換隔震裝置及耐火材料等。
隔震裝置布置和選取的一般原則為隔震層具有適當(dāng)?shù)乃蕉?在強風(fēng)作用下隔震層具有足夠的初始度,在較大地震作用時,隔震層產(chǎn)生柔性變形,能大大減小水平地震作用。隔震層的水平度中心宜與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心基本一致,隔震裝置具有足夠的豎向承載力和水平變形能力,在發(fā)生大震時,可安全穩(wěn)定地支撐建筑物,不會出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。隔震裝置具有良好的自動復(fù)位功能,在發(fā)生大震后,可基本復(fù)位到初始位置,當(dāng)發(fā)生余震時,可繼續(xù)有效發(fā)揮隔震作用。隔震裝置具有較大的豎向度,在豎向荷載作用下,豎向位移被控制在允許值以內(nèi)。隔震裝置具有較好的穩(wěn)定性,在可能出現(xiàn)的荷載范圍以內(nèi),確保其變化較小,并且具有良好的耐久性,具有良好抗徐變性特點,在建筑物的使用期內(nèi)能有效發(fā)揮隔震作用。
四、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)置的調(diào)整研討
隔震建筑在振動性能和抗震性方面提高了建筑結(jié)構(gòu)的附加價值,因此,與以往建筑比較時應(yīng)考慮進行綜合評價。在考慮隔震建筑的造價時,不僅要考慮其初始造價,還要考慮其使用階段期間遭受地震損壞的維修、重建、內(nèi)部物品的損壞和經(jīng)濟損失。在此意義上,關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)置調(diào)整研討具有重要的使用意義。
1.采用新的結(jié)構(gòu)材料、新的施工技術(shù)和施工體系
隔震技術(shù)不僅在新建工程中獲得應(yīng)用,而且已用于現(xiàn)有建筑的抗震加固改造。隔震裝置可安裝在結(jié)構(gòu)的防火層或設(shè)備層,隔震層可設(shè)置在結(jié)構(gòu)的不同部位,如基礎(chǔ)、中間層等,也可設(shè)置在房屋的頂層,同時起到結(jié)構(gòu)加層和抗震加固的目的。由于傳統(tǒng)的加固改造技術(shù)對結(jié)構(gòu)震后的性能和不可靠程度缺乏準確地了解,故較難達到強度和延性的合理匹配。采用隔震技術(shù)對結(jié)構(gòu)進行加固改造,通過在隔震層設(shè)置剛度很小的隔震裝置,將地震變形集中到隔震裝置上,相對于依靠結(jié)構(gòu)本身的較高強度和較低變形來吸引地震能量而言,隔震結(jié)構(gòu)的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反應(yīng)明顯降低。同時,耗能減震加固改造技術(shù),以及吸振減震加固改造技術(shù),開辟了高出建筑隔振改造的新途徑。
工程技術(shù)人員一直在用標準規(guī)范進行結(jié)構(gòu)安全控制,同時又不斷地修正標準、規(guī)范和探索新的方法。我國結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的演變經(jīng)歷了從容許應(yīng)力法、破損階段法、計算極限狀態(tài)法到現(xiàn)在的概率極限狀態(tài)法。應(yīng)該說,我國在結(jié)構(gòu)安全控制方面取得了長足的進步。當(dāng)然,即便是被認為躋身于國際先進行列的我國可靠度方法,也還存在很多難以解決的理論和實踐問題,有待進一步的探討、完善和提高。因此專家指出,當(dāng)用概率理論計算的指標與成熟的工程經(jīng)驗相矛盾時,要修正前者使之服從后者,因為后者更符合工程邏輯。
五、必須重視建筑隔振結(jié)構(gòu)耐久性的研究
目前對結(jié)構(gòu)的耐久性問題還認識不足,往往是憑經(jīng)驗增加一些構(gòu)造措施來加以彌補,缺乏在耐久性方面系統(tǒng)的理論研究和完善措施。耐久性研究需要宏觀的定性描述和微觀機理的定量分析,這是今后需要加強和深化的一項重要工作。 我國在耐久性方面主要存在標準、規(guī)范、規(guī)程跟不上的問題,缺乏全面、完善、可靠的措施。
規(guī)范對耐久性的要求,主要應(yīng)在構(gòu)造和材料性能方面明確指標規(guī)定,要對有些規(guī)定進行系統(tǒng)的機理研究,如對混凝土的徐變、碳化、堿骨料反應(yīng)及鋼筋銹蝕與時間的關(guān)系。影響耐久性的因素很多,需要加強的措施也很復(fù)雜,應(yīng)重視灌漿不密實而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)耐久性問題,要完善無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝,加強張拉端和固定端錨具的選用和防腐措施,確保全密封方面的技術(shù)措施。要重視樓層中收縮和溫度構(gòu)造配筋要求,解決現(xiàn)樓板中出現(xiàn)的收縮、溫度裂縫給使用帶來的危害和由此造成的鋼筋銹蝕等結(jié)構(gòu)耐久性問題。
結(jié)語:近年來隨著對地震的研究越來越深入,關(guān)于隔震技術(shù)的研究與應(yīng)用取得了很大進展,尤其是基礎(chǔ)隔震技術(shù)在我國已有許多工程實例。根據(jù)《建筑抗震規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定,建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)在工程建設(shè)實踐中有著重要的指導(dǎo)作用。
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【關(guān)鍵字】:減震、隔震、橋梁支座的類型
中圖分類號:TQ336文獻標識碼: A
一、引言
通常所說的減隔震包括減震和隔振。減震,是通過采用一定的耗能裝置或附加子結(jié)構(gòu)吸收或消耗地震傳遞給主體結(jié)構(gòu)的能量,從而減輕結(jié)構(gòu)的振動。減震的方法主要有耗能減震、吸振減震、沖擊減震等類型。隔振,是通過某種隔離裝置將地震動與結(jié)構(gòu)隔開,以達到減少結(jié)構(gòu)震動的目的。隔震方法主要有基底隔震和懸掛隔震等類型橋梁使用的減隔震主要是隔震系統(tǒng)。隔震技術(shù)在國外的橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用,早在20世紀70年代,新西蘭、意大利、美國、日本等國家就開始將減隔震技術(shù)用于橋梁中。減隔震技術(shù)在我國的應(yīng)用還不是,如汕頭海灣二橋、夏漳跨海大橋、南京跨線橋等。
二、減震主要有耗能減震與吸震減震。
1、耗能減震是利用耗能構(gòu)件消耗地震傳遞給結(jié)構(gòu)的能量的減震手段。地震時,結(jié)構(gòu)在任意時刻能量方程為
公式中為地震工程中輸入給結(jié)構(gòu)的能量。為結(jié)構(gòu)主體自身的耗能。
為附加耗能構(gòu)件的耗能。
從耗能的觀點來看,是一定的,所以耗能裝置耗散的能量越多,則結(jié)構(gòu)本身需要耗散的能量就越小,這就意味著結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的降低。另一方面,從動力學(xué)觀點看,耗能裝置的作用,相當(dāng)于增大了結(jié)構(gòu)的阻尼,而結(jié)構(gòu)阻尼增大,必將使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)減小。在小震和風(fēng)作用下耗能裝置應(yīng)該具有較大的剛度來保證結(jié)構(gòu)的使用性能。而在強烈地震作用時耗能裝置應(yīng)率先進入非彈性狀態(tài),且可以大量消耗地震能。有關(guān)使用表明,耗能裝置可以消耗地震輸入能的90%以上。
一般耗能原件附加給結(jié)構(gòu)的有效阻尼比可按下式估算)
為耗能減震結(jié)構(gòu)對的附加有效阻尼比;
為所有耗能部件在結(jié)構(gòu)預(yù)期位移下往復(fù)一周所消耗的能量:
為設(shè)置耗能部件的結(jié)構(gòu)在預(yù)期位移下的總應(yīng)變能。耗能減震裝置主要有a、阻尼器,其通常安裝在支撐處、框架和剪力墻的連接處、梁柱連接處,以及上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接處等有相對變形或相對位移的地方。b、耗能支撐,其實質(zhì)上是將各式阻尼器用在支撐系統(tǒng)上的耗能構(gòu)件。c、耗能墻,其又可分為周邊能耗墻和摩擦耗能墻。
2、吸震減震是通過附加子結(jié)構(gòu)使主體結(jié)構(gòu)的能量子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移的減震方式。
主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量為 ,阻尼系數(shù)為,剛度為你,附加子結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度分布為、、 則列出的運動就平衡方程為
式中
三、橋梁隔震主要是基地隔震。
基底隔震技術(shù)原理可
以用圖1和圖2闡明。圖中所示為一般的地震反應(yīng)譜。首先,隔震層具有較大的阻尼,從而使結(jié)構(gòu)所受地震作用較非隔震結(jié)構(gòu)有較大的衰減。其次,減隔震具有很小的側(cè)向剛度,從而大大延長了結(jié)構(gòu)物的周期,因而,結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)得到進一步降低(圖1)與此同時,結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)在一定程度上有所增加(圖2)
隔震建筑系統(tǒng)的動力分析模型可根據(jù)具體情況選用單質(zhì)點模型、多質(zhì)點模型甚至空間分析模型。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度遠大于隔震層的水平剛度時,可以近似認為上部結(jié)構(gòu)是一個剛體,從而將隔震結(jié)構(gòu)簡化為單質(zhì)點模型進行分析,其動力平衡方程式為
m為結(jié)構(gòu)總質(zhì)量;
c,k為隔震層的阻尼系數(shù)和水平剛度;
、、x分別為上部簡化剛體相對于地面的加速度、速度與位移;
為地面加速度過程。
當(dāng)要求分析上部結(jié)構(gòu)的細部地震反應(yīng)時,可以采用多質(zhì)點模型或空間分析模型。這些模型可視為在常規(guī)結(jié)構(gòu)模型底部加入隔震層簡化模型的結(jié)果。
橋梁結(jié)構(gòu)減隔震與建筑結(jié)構(gòu)隔震、消能減震的原理相似:其隔震原理也是利用隔震體系,設(shè)法阻止地震能量進入主體結(jié)構(gòu);橋梁減震的原理是利用特制減震構(gòu)件或裝置,使之在強震時率先進入塑性區(qū),產(chǎn)生大阻尼,大量消耗進入橋梁結(jié)構(gòu)體系的能量。但對橋梁結(jié)構(gòu)而言,實踐中并未嚴格區(qū)分橋梁隔震與減震技術(shù),而通常把這兩種情況合二為一,統(tǒng)稱橋梁結(jié)構(gòu)減隔震設(shè)計。但橋梁減隔震設(shè)計中所采用減隔震裝置以及布置的位置與建筑結(jié)構(gòu)有較大的不同。
1常用的減隔震裝置
1.1 疊層橡膠支座
疊層橡膠支座是國內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)中使用最多的隔震器,它由橡膠片與鋼板交替疊合粘接而成。由于鋼板對橡膠片橫向變形產(chǎn)生約束,使疊層橡膠墊具有非常大的豎向剛度;在水平剛度方面,薄鋼板不影響橡膠的剪切變形,因而保持了橡膠固有的柔韌性。橡膠支座主要是靠增加橋梁結(jié)構(gòu)的柔性,從而延長結(jié)構(gòu)的周期來達到減震的效果。
1.2 聚四氟乙烯支座
聚四氟乙烯滑動支座是利用聚四氟乙烯摩擦系數(shù)較小的特點,將其粘帖在支座上表面,另在梁底部支撐處設(shè)置一塊有一定光潔度的不銹鋼鋼板,使鋼板能在支座表面上來回滑動,從而可以滿足較大的橫向位移的要求,屬于一種柔性支座。
1 . 3 鉛芯橡膠支座和新型減震支座
鉛芯橡膠支座把橡膠和彈塑性阻尼較好的結(jié)合在一起,具有較好的減隔震效果。鉛芯橡膠支座是一種集隔震器、阻尼器于一體的隔震支座。它是在普通橡膠支座中加入鉛棒制造而成。鉛具有屈服應(yīng)力較低、滯回曲線豐滿的特點,同時還是一種較好的阻尼器。
1.4 雙曲面球型減隔震支座
雙曲面球型減隔震支座是一種新型支座,是在普通球型支座的基礎(chǔ)上,用大半徑球面摩擦副取代平面摩擦副,并設(shè)置抗剪螺栓。它由上座板、中座板、下座板、上球面不銹鋼滑板、下球面不銹鋼滑板、上四氟滑板、下四氟滑板、抗剪螺栓及防塵密封裙等幾部分組成。
四、 橋梁結(jié)構(gòu)減隔震技術(shù)的適用條件
由《公路橋梁抗震設(shè)計細則》可知,減隔震適應(yīng)條件為
1、橋梁上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)形式,橋墩為剛性墩,下部結(jié)構(gòu)剛度比較大,整個橋的基本周期比較短;
2、橋墩高度相差比較大時,橋梁下部結(jié)構(gòu)高度變化不規(guī)則,剛度不均勻,引入減隔震裝置可調(diào)節(jié)各個橋墩的剛度,因此可以避免剛度較大的橋墩承擔(dān)很大的慣性力的情況;
3、橋址區(qū)的場地條件較好,預(yù)期地面運動特性比較明確,具有較高的卓越頻率,使得主要能量集中在高頻率段,長周期范圍所含能量較少等情況。
存在以下情況之一時,不宜采用減隔震。
1、基礎(chǔ)土層不穩(wěn)定,易發(fā)生液化的場地,在地震作用下,場地可能失效;
2、下部結(jié)構(gòu)剛度小,橋梁本身的基本周期較長;
3、位于軟弱場地,延長周期可能引起地基與橋梁共振;
4、支座中可能出現(xiàn)負反力。
如果在橋梁設(shè)計時不注意減隔震設(shè)計適用范圍和條件對任意橋梁都設(shè)計減隔震就會造成意想不到的后果。例如1999 年 , 土耳其西部發(fā)生了 Du zce712 級大地震 ,據(jù)統(tǒng)計共造成 1000 多人死亡 ,5000 多人受傷 ,震害區(qū)絕大多數(shù)建筑物都遭到了破壞 。美國專家結(jié)論是 :B olu 高架橋的破壞是由于其結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng) ( 即地震隔離系統(tǒng)) 的失效所引起 。根據(jù)計算分析結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查 ,指出了地震隔離系統(tǒng)的設(shè)計存在以下嚴重問題 :
(1) 隔震系統(tǒng)的位移能力不足 。(2) 屈服后的剛度值偏低 。(3) 地震隔離系統(tǒng)的周期不符合設(shè)計規(guī)范要求 。 (4) 結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)沒有足夠的安全儲備 。
五、結(jié)語
減隔震技術(shù)是一種簡便、經(jīng)濟、先進的工程抗震手段。減震是利用特制減震構(gòu)件或裝置,使之在強震時率先進入塑性區(qū),產(chǎn)生大阻尼,大量消耗進入結(jié)構(gòu)體系的能量;而隔震則是利用隔震體系,設(shè)法阻止地震能量進入主體結(jié)構(gòu)。在實踐中,常常把這兩種體系合二為一。通過選擇適當(dāng)?shù)臏p隔震裝置與設(shè)置位置,可以達到控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與大小的目的。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:橋梁 , 抗震設(shè)計 , 加固技術(shù)
Abstract: the destruction of the earthquake zone bridge not only directly prevented seismic rescue, making secondary disaster aggravated, also give after-disaster reconstruction brings great difficulties. Therefore, survey and the understanding to the bridge damage and its causes is to establish correct seismic design method, take effective measures of seismic basis. Based on practice, this paper analyzes the bridge seismic design method and the bridge reinforcement method.
Keywords: Bridges, seismic design, strengthening technology
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
我國處于環(huán)太平洋帶和亞歐帶這兩大地震之間,受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓,地震斷裂帶十分發(fā)育,地震頻度高、強度大、震源淺、分布廣,震災(zāi)較為嚴重,尤其是近幾年不斷發(fā)生各種等級的地震。在地震發(fā)生時,不僅會有大量的地面建筑物及各種設(shè)施遭到破壞或倒塌,大量人員傷亡,而且還會嚴重造成交通中斷。公路交通往往是作為抗震救災(zāi)的重要生命線,若其處于交通咽喉部位的橋梁受到較大損壞,將會給后續(xù)救助工作造成極大的困難。本文簡要闡述橋梁抗震的設(shè)計方法,并進一步對震后的加固措施進行了分析與探討。
一、橋梁抗震設(shè)計方法
長期以來,結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的傳統(tǒng)方法是通過增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的強度和剛度來實現(xiàn),也就是常說的“硬抗”。這種設(shè)計方法容許很大的地震能量通過地面直接傳給結(jié)構(gòu)構(gòu)件,結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)設(shè)計成具有抵抗這種地震作用的能力。盡管這種設(shè)計方法可以保證地震作用下結(jié)構(gòu)的整體性.并能防止結(jié)構(gòu)的倒塌,但結(jié)構(gòu)損傷卻不可避免。
鑒于傳統(tǒng)的“硬抗”設(shè)計方法的局限性,近幾十年來,一些研究人員提出一些新的抗震技術(shù),主要包括減隔震技術(shù)、主動控制技術(shù)、被動控制技術(shù)及混合控制技術(shù)等。當(dāng)前,比較容易實現(xiàn)和有效的抗震方式主要有以下幾種:
1、延性減震設(shè)計
目前大多數(shù)多地震國家的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范已經(jīng)從傳統(tǒng)的強度理論向延性抗震理論過渡。延性抗震設(shè)計主要是利用結(jié)構(gòu)、構(gòu)件自身的延性耗能能力來抵抗地震作用。設(shè)計時是通過增加結(jié)構(gòu)、構(gòu)件延性來實現(xiàn),對結(jié)構(gòu)允許出現(xiàn)塑性鉸的部分進行專門的延性設(shè)計。延性抗震設(shè)計的基本思想:結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以發(fā)生塑性變形,可以發(fā)生一定的損壞,但是必須保證結(jié)構(gòu)不倒塌。結(jié)構(gòu)設(shè)計時,使結(jié)構(gòu)具有一定的滯回特性,這種特性足以抵抗大地震產(chǎn)生的彈塑性變形,設(shè)計預(yù)期的大地震發(fā)生時,滯回延性要低于地震激起的反復(fù)彈塑性變形循環(huán)。
2、采用減隔震裝置
減隔震技術(shù)是指通過采用減隔震裝置來延長橋梁結(jié)構(gòu)的自振周期,減少橋墩頂部的地震位移反應(yīng),同時減小了上部結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng),保證了橋梁的安全。減隔震技術(shù)理念就是采用減隔震裝置把結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件與地震運動盡可能的分離開來,大大減少傳遞到上部結(jié)構(gòu)的地震作用和地震能量。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展,橋梁減隔震系統(tǒng)性能較為完善,它主要有隔震裝置、阻尼限位裝置、風(fēng)反應(yīng)控制裝置等部分組成。其中最主要的是隔震裝置,一方面支承橋梁上部結(jié)構(gòu)的全部重量,另一方面它應(yīng)具有彈性,能延長橋梁的自震周期,使結(jié)構(gòu)的基頻處于高能量地震頻率范圍以外,從而有效降低橋梁的地震反應(yīng),同時還能均勻分布地震力到每一跨橋墩上,避免地震力集中。應(yīng)用較為廣泛的隔震裝置有聚四氟乙烯支座、疊層橡膠支座和鉛芯橡膠支座等。大量的試驗和理論分析都表明其聯(lián)結(jié)方式對橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有很大的影響,在梁體與墩、臺的聯(lián)結(jié)處安裝隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。
3、采用減震的新結(jié)構(gòu)
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土上包裹型鋼做成的結(jié)構(gòu)。它與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有一系列優(yōu)點,其承載力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構(gòu)件承載力一倍以上,并具有較好的抗剪能力,延性比明顯高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),滯回曲線較為飽滿,耗能能力有顯著的提高,從而呈現(xiàn)出良好的抗震性能,能夠隔離、吸收和耗散地震能量,減小橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),使橋梁的變形限制在彈性范圍,避免由于產(chǎn)生塑性變形而造成累積損傷破壞和永久殘余變形,這大大提高了橋梁結(jié)構(gòu)的安全度,同時可以節(jié)約材料,降低造價。
在上述幾種抗震方式中,延性抗震設(shè)計和減隔震設(shè)計是目前橋梁抗震設(shè)計中兩種常用的設(shè)計思想。兩種設(shè)計思想機理不同、適用范圍不同,抗震設(shè)計采用的方法和措施也不同。但兩種抗震設(shè)計應(yīng)用應(yīng)避免相互獨立,而應(yīng)該做到相互協(xié)調(diào),達到優(yōu)化的效果。
二、橋梁加固常用方法
要做好橋梁的抗震設(shè)計,就要不斷加深對地震機理的認識,提高和完善橋梁結(jié)構(gòu)物的各項功能,以及橋梁抗震構(gòu)造措施進一步的改進和完善。目前我國對于橋梁抗震加固技術(shù)相對比較成熟,在實踐過程當(dāng)中應(yīng)結(jié)合公路橋梁的特點,有效提高我國公路橋梁的抗震性能和抵御地震災(zāi)害的能力。橋梁加固常用的方法有以下幾種:
1、橋面補強層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,一般先鑿除舊橋面,使其與原有主梁形成整體,達到增大主梁有效高度和抗壓截面強度,改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達到提高橋梁的承載能力的目的。
2、外包混凝土加固法
外包混凝土加固法又稱增大截面加固法,它是通過增大構(gòu)件的截面和配筋,以提高構(gòu)件的強度、剛度、穩(wěn)定性并減少裂縫寬度。對于梁橋、拱橋、剛架橋、墩臺、基礎(chǔ)等,在條件許可的情況下均可采用該方法加固。外包混凝土將使原結(jié)構(gòu)增加一部分恒載重量,因而在擬定外包混凝土尺寸時,應(yīng)同時考慮外包構(gòu)件以下的結(jié)構(gòu)承載能力是否足夠,這是外包混凝土方案是否成立的前提。
3、鋼板粘貼加固法
由于交通量的增加,主梁承載力不足,或縱向主筋出現(xiàn)嚴重的銹蝕,或梁板橋的主梁出現(xiàn)嚴重橫向裂縫,此時,可用粘結(jié)劑及錨栓將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替增設(shè)的補強鋼筋,提高橋梁的承載能力與耐久性。
4、噴錨混凝土加固法
首先是用植筋法將錨筋植入待補強部位的結(jié)構(gòu)內(nèi),掛設(shè)補強鋼筋網(wǎng),然后再噴射一定厚度的混凝土,形成與原結(jié)構(gòu)共同受力的組合結(jié)構(gòu)。噴錨混凝土是借助噴射機械,利用壓縮空氣將新混凝土混合料,通過噴嘴高速噴射到已錨固好鋼筋的受噴面上,凝結(jié)硬化后形成一種鋼筋混凝土。