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  隔震技術

  “隔震”,即隔離地震。在建築物上部LRB隔震墊結構與基礎之間以及上部建築層間設置隔震層,隔離地震能量向上部結構傳遞。降低上部結構的地震作用,達到預期的防震要術,使建築物的安全得到可靠的保證。它包括上部結構、隔震裝置和下部結構三部分。隔震包括基礎隔震和層間隔震。隔震體系能夠減小結構的水平地震作用,減輕結構和非結構的地震損壞。提高建築物及其內部設施、人員在地震時的安全性,增加震後建築物繼續使用的能力,已被理論和國內外實發地震所證實。基礎隔震技術是用水平力很“柔”的隔震元件將上部建築與基礎隔離,由於隔震層的剛度很小。當地震發生時,隔震層將發揮“隔”的作用,承受地震動引起的位移運動,而上部結構只作近似平動。

  1、結構隔震體系的基本特征

  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,在建築結構物使用狀態下,安全的支承上部結構的所有荷載,豎向承載力安全系數必須大於6,確保建築結構物在使用狀態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,在強風或微小地震時,具有足夠的水平剛度,上部結構水平位移極小,不影響使用要求。在中等強度地震下,其水平剛度較小,上部結構水平滑動,使剛性的抗震結構體系變為柔性隔震結構體系,其固有自振周期大大延長,遠離上部結構的自振周結構補強期和地面的場地特征周期,從而把地面震動有效地隔開,明顯地降低上部結構的地震反應。通常情況下,隔震體系上部結構的加速度反應值可降低為非隔震結構的1/4~l/12。由於隔震裝置的水平剛度遠遠小於上部結構的層間水平剛度,所以,上部結構在地震中的水平變形,從傳統結構的“放大晃動型”轉變為隔震結構的“整體平動型”,使得上部結構在強烈地震中仍處於彈性狀態,有效的保護結構本身,同時也能有效的保護結構內部裝修和精密設備。

  (3)、復位特性。由於隔震裝置具有水平彈性回復力,使隔震結構體系在地震中具有瞬時自動復位功能,可滿足震後的使用功能。

  (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)、隔震結構體系能有效保護上部結構,因此在各種生命線工隔震工程程、宿舍樓、商場、精密儀器室等重要建築中得到了廣泛的應用。

  2、基礎隔震技術

  基礎隔震是以“軟化”結構、“以柔克剛”的方式來隔離地震使結構達到抗震目的,其實質是通過降低結構剛度,延長結構自振周期來減少結構的地震反應。基礎隔震技術適用面很廣,尤其適用於量大面廣的中、低層磚混房屋和鋼筋混凝土房屋建築:在高烈度地震區。采用基礎隔震技術建造的房屋,可以突破現行抗震規範中對房屋層數的限制。在保證高寬比的前提下可以加高一到兩層,這樣可以增大建築物的容積率。節省建設用地,提高土地利用率。近代的基礎隔震技術基本上可分為兩大類,即彈(粘)性隔震和基礎滑動隔震。目前應用、研究較廣的隔震裝置有:夾層橡膠墊隔震裝置;滾珠(滾軸)加鋼板消能裝置;粉粒墊層隔震裝置;鉛塞滯變阻尼器隔震裝置;鋼鋼板補強滯變阻尼器隔震裝置;基底滑移隔震裝置;懸掛基礎隔震裝置;混合隔震裝置等。

  (1)、 疊層鋼板橡膠支座的構造及減震原理 [3]

  在彈(粘)性基礎隔震中,疊層鋼板橡膠墊隔震技術是世界上應用最廣、實用性最好的一種柔性支承裝置LRB隔震墊。橡膠支座由薄鋼板和薄橡膠板交替疊合經高溫硫化粘結而成,所采用的橡膠一般有天然橡膠和氯丁膠。氯丁膠除抗凍和彈性外,其他性能(耐油、耐腐蝕、抗老化和阻尼等)均優於天然橡膠。

  由於在橡膠層中加設夾層薄鋼板,而且橡膠層與夾層鋼板緊密粘結,當橡膠支座承受垂直荷載時,橡膠板的橫向變形受到約束,使橡膠支座具有很大的豎向承載力和豎向剛度。因薄鋼板不影響橡膠板的剪切變形,使橡膠板對任何水平方向的運動均呈柔性約束。當橡膠支座承載水平荷載時,其橡膠層的相對側移大大減少,使橡膠支座可達到很大的整體側移而不致失穩,而且保持較小的水平剛度(僅為豎向剛度的l/500~1/1500)。並且,由於夾層鋼板與橡膠層緊密粘結,橡膠層在豎向地震作用下還能承受一定的拉力,使該種支座成為一種豎向承載力極大、水平剛度較小、水平側移容許值很大、又能承受豎向地震作用的理想的隔震裝置。
 

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