文档介绍：隔震建筑结构设计
【摘要】在建筑结构中加入隔震设计或是在已有建筑中加入隔震技术的改造将有助于降低建筑物特别是高层建筑在地震中的影响。
【关键词】隔震技术隔震设计
近代的基础隔震技术基本上可分为两大类,即弹性隔震和基础滑动隔震。在弹性隔震中,叠层钢板橡胶垫隔震技术应用最多。这类隔震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的隔震层,使在地震过程中整个结构体系的周期变长,变形集中在底层,上部结构基本上是刚性运动。但主要用于隔震水平地震动,对于竖向震动则几乎没有隔离作用;另一方面,这种隔震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用,地震中的中高频成分几乎全部可以滤掉,但并不能完全避免结构共振。
1隔震技术
隔震技术不仅在新建工程中获得应用,而且已用于现有建筑的抗震加固改造。隔震装置可安装在结构的防火层或设备层,隔震层可设置在结构的不同部位,如基础、中间层等,也可设置在房屋的顶层,同时起到结构加层和抗震加固的目的。由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解,故较难达到强度和延性的合理匹配。采用隔震技术对结构进行加固改造,通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置,将地震变形集中到隔震装置上,相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言,隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反应明显降低。同时,耗能减震加固改造技术,智能材料加固改造技术,以及吸振减震加固改造技术等开辟了房屋加固改造的新途径。
2隔震建筑的形式
基础隔震
基础隔震是建筑抗震新技术家族中的佼佼者,大量试验研究及多次强震实践表明,基础隔震以其极少的投资换取很大的安全系数。基础滑动隔震效果受地面运动频率特性的影响较小,几乎不会发生共振现象。
所谓基础隔震,就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮,具有足够可靠性的隔震层,控制地面运动向上部结构传递,地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收,以大大减小结构及构件的地震反应,确保建筑物的整体安全,其内部设备不发生破坏或丧失使用功能,室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。同时,还可防止结构内部的次生灾害。主震后无需避震疏散,即使发生罕遇大震隔震房屋也不会倒塌。
在其中使用的橡胶隔震垫不仅有良好的隔震性能,而且该技术在造价方面也有其优越性。隔震结构与一般结构相比,费用增加的部分包括:隔震构件、隔震层上面的楼面、设备管道的柔性接头及相应的设计费用和施工费用。如果上部结构仍然按传统的抗震设计,其总工程费用略有增加。
采用基础隔震设计上应注意:(1)在建筑物周边,隔震层部分要比基础大一圈,因此场地要宽裕;(2)隔震层的周围设挡土墙,其上部有墙外狭道等,因此要确保地震时不因上部结构的移动而带来其它问题;(3)方便检查和更换隔震装置;(4)为使设备管线适应隔震层的位移和变形,常采用柔性连接或球型接点,但要考虑安放装置及检修的空间;(5)隔震建筑物与其它建筑物之间的联系通道要适应相对变形,确保畅通无阻。中间层隔震
在基础以上的中间楼层设置隔震层,下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触,因此它不存在基础隔震建筑的底部体积和墙体数量问题,但隔震层以下的楼层需要做抗震处理。在市区场地不太宽裕时,可把隔震层设计在地面以上,在空中变形有利于节约用地,同时也能有效减少地基的挖土量。