文档介绍：隔震与消能减震设计简介
抗震结构
利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用,吸收地震能量。
隔震结构
消能减震结构
立足于“抗”。
在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层,阻止地震能量向上传递。
立足于“隔”。
为达到明显减震效果,通常基础隔震系统需具备以下四种特性:
(1)承载特性:具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量;
(2)隔震特性:具有足够的水平初始刚度,在风载和小震作用下,体系能保持
在弹性范围内,满足正常使用的要求,而中强地震时,其水平
刚度较小,结构为柔性隔震结构体系;
(3)复位特性:地震后,上部结构能回复到初始状态,满足正常的使用要求。
(4)耗能特性:隔震系统本身具有较大的阻尼,地震时能耗散足够的能量,从
而降低上部结构所吸收的地震能量。
隔震系统回顾
基础隔震的概念早在19世纪已有人提过,广义的隔震方案则更是源渊流长,如北京故宫就设有糯米加石灰的柔性减震支座层;现代的基础隔震理论和实践开始于上世纪70年代,基础隔震方案很多,下面作简单介绍
河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”
右图是1891年河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”。其隔震思路是在地基上并排铺设了数层圆木,并且把建筑物周围挖空,从而地震时可对上部建筑起到隔震
(Base-isolated building )方案。这种隔震结构在建筑物结构与基础之间用滑石层隔开,地震时建筑物可以滑动。
中村太郎的隔震结构
右图是中村太郎于1927年提出的隔震结构方案。在这种隔震系统中已使用阻尼泵来耗散地震动的能量,并且在该建筑地下层柱的上下端采用铰接构造,建筑物可以水平自由移动。
柔性层隔震结构(Flexible first-story building)
柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出,由Green(1935年)和Jacobasen(1938年)进一步加以研究与完善;下图是真岛健三郎于1934年的柔性层结构。地震时,柔性层进入塑性,结构的刚度变小,结构的基本周期延长,从而导致上部结构所受的地震作用减小。
滚动支撑类隔震系统(Roller bearing system)
为克服柔性层结构所带来的缺陷,科学家们相继提出了多种滚动支撑类隔震系统,工作元件有球形和椭圆形等多种,但由于其隔震是有向性的,而地震是具有无向性,这些类型的隔震系统均未能推广应用。
隔震橡胶支座(The laminated rubber bearing)隔震系统。
南加州大学医院(The University of Southern California Teaching Hospital)是橡胶支座隔震系统,这栋八层医院基础加速度为 ,, 。而抗震结构橄榄景医院(The Olive View Hospital)的底层加速度为 ,, ,由此可见橡胶支座隔震系统的优越性。
中南加州大学医院(隔震结构)
橄榄景医院(抗震结构)
1994年1月17日,美国圣菲尔南多发生洛杉矶地震,震级M=,直下型地震,死亡56人,伤7300人,损失很大。
震中附近有两座医院,一座为隔震结构,另一座为抗震结构。
中南加州大学医院
地下一层,地上7层,建筑面积:33000平方米;占地:4100平米;最高高度:36。0m;铅芯多层橡胶隔震器68个,多层橡胶隔震器81个。
中南加州大学医院在这次地震及其其后的余震中,6-8英尺高的花瓶等没有一个掉下来,建筑物内的各种机器等均未损坏,医院功能得到维持,成为防灾中心,起到十分重要的作用。