热点职称论文：隔震结构的应用研析__墨水学术,论文发表,发表论文

所属栏目：推荐论文发布时间：2011-02-25浏览量:127

副标题#e#摘要：隔震技术是一种有效的减震控制技术，它在工程中的应用越来越广泛，它的应用是抗震史上的一个里程碑。它不仅用于新建的建筑，也用于已有建筑的改造，不仅用于民用建筑也用于铁路道桥等。本文简要的叙述了隔震体系的优点和隔震结构的应用，并且对基础隔震做了进一步的阐述。
　　关键词：地震；隔震结构；基础隔震。
　　1引言
　　地震是最严重的自然灾害之一，它的不可预见性让人们对它的破坏性不能做到防患于未然。强烈的地震会给人们的生命财产带来严重的危害，对我们的工程建设也会有致命的影响，例如房屋倒塌、桥梁塌陷、公路中断、铁路扭曲等等。尤其是如今现代化的城市，一旦地震发生，会造成不可估量的损失。而“隔震”是一种不使能量传递到建筑物的新技术，它不同于传统抗震设计的“以硬碰硬”的策略。
　　2隔震结构的优点
　　隔震技术是被动控制技术的一种，也是抗震结构的一个分支，它是一项新兴的抗震技术。即是考虑地震动周期短，输入的加速度大的特征，而采取的一种加大延长结构基本自振周期，使其远离场地的卓越周期从而有效的降低建筑物的输入加速度的一种技术。
　　隔震技术比传统抗震设计有很多优点：首先，隔震技术使建筑设计的自由度增大。抗震设计的一条重要的原则是建筑结构的平面布置宜规则、对称，且具有良好的整体性，这就约束固化了设计者的思维，使得大多数建筑物显得呆板沉闷。而隔震系统是一种侧向刚度很小的振动控制装置，能有效地解决结构布置复杂不规则的结构所带来的问题。所以说应用了隔震技术，设计者可以充分发挥想象力，让我们的建筑物给我们的生活增彩。其次，采用隔震结构能防止内部物品的振动、移动、翻倒，能保持机械、器具的功能等。在地震时，隔震结构的上部结构构件不会产生破坏，这就保证了人们的生命安全和财产安全，也防止了次生灾害的发生。再次，采用隔震结构，使非结构构件及设备机械的抗震构造减少，设计和施工容易，内外装修简单。最后，隔震结构震后修复方便，只需对隔震装置进行必要的检查更换，无须考虑建筑结构物本身的修复，地震后可很快恢复正常生活和生产。
　　此外，隔震结构的优越性不仅体现在民用建筑中，在交通系统中应用也较广，而且效果显著。大型桥梁工程的引桥大多采用多跨连续梁桥的结构形式，且结构较刚性，因此桥梁的抗震问题比较突出，采用了隔震技术，能较好地解决了多跨连续梁桥的抗震问题。隔
　　震结构也用于铁路，能防止铁路的振动。也用于机场等公共建设。
　　隔震结构现如今在国内外的应用都很多，其优点也在很多实例中得到了证明。1921年，美国工程师F．L．莱特在设计日本东京帝国饭店时，有意用密集的短桩穿过表层硬土，直接插到软泥土层底部，利用软泥土层作为隔震层。1923年关东大地震发生，附近同类建筑毁坏严重，但这个建筑却保持完好。1984年新西兰建造了世界上第一幢以铅芯叠层橡胶垫作为隔震元件的4层建筑物．1985年美国建成第一座4层的叠层橡胶垫隔震大楼加州•圣丁司法事务中心．1986年日本又建成一幢5层高技术中心楼，采用铅芯橡胶垫．目前，世界上大约有30多个国家在开展这方面的研究，这项技术已被应用在桥梁、建筑，甚至是核设施上。
　　3隔震结构的分类
　　隔震层位置的设定，仍然是人们要继续研究开发的课题，隔震层位置的设置是影响造价的基本重要因素。现阶段主要分为层间隔震和基础隔震。
　　基础隔震是目前应用广、发展成熟的一项技术，基础隔震是隔离地面运动向上部结构的传递。国内外对基础隔震结构进行计算分析和试验研究表明，只要隔震系统的刚度与阻尼适当，上部结构的水平地震加速度反应比不隔震时减小80％一90％，因而在强震时建筑物只是轻微平动。
　　基础隔震大致可分为四类：
　　（1）弹#p#副标题#e#性支承式隔震。目前采用的弹性支承式隔震的主要有叠层橡胶支座，螺旋弹簧支座等作为隔震器。其中橡胶垫隔震是国内外研究最早最深入，应用最广泛的，它是由多层橡胶和钢板相互重叠而成。橡胶垫隔震技术最早用于桥梁，起到了良好的隔震效果。
　　（2）滑动式隔震。在房屋基础地面或上部结构与基础之间设置滑移层或滚动层。目前采用的有滚子隔震和滑移隔震。滚子隔震又主要有滚柱隔震和滚珠隔震。滑移隔震是在上部结构与基础之间设置带有滑动摩擦材料的装置，通过滑动摩擦起隔震消能的作用。
　　（3）摆动式隔震。它是将基础支撑在可摆动的短柱群或桩基上，或将基础设计成底部呈球状的整体，在地震作用时，基础会产生一定的倾向和摆动。
　　（4）悬吊式隔震。它是将整个结构物悬挂在巨型钢架或钢筋混凝土筒上，地震时，悬挂物和支撑协同工作，使地震作用减少。
　　4叠层橡胶垫体系的隔震原理
　　叠层橡胶垫体系属于弹性支撑式隔震的一种，对建筑物地震反应有重要影响的主要因素有两个：一个是结构的周期，一个是阻尼比．普通非隔震中低层建筑物的刚度大、周期短，
　　其基本周期正好在地震输入能量最大的频段上．因此相应的加速度反应比地面运动放大得多，而位移反应却较小。如果延长建筑物的周期，而保持阻尼不变，则加速度反应被大大降低，但位移反应却有所增加。如果继续加大结构的阻尼，加速度反应则继续减弱，且位移反应也得到明显降低。这就是说，通过延长结构的周期并给予较大的阻尼，就可使结构上的加速度反应大大降低。同时，对结构产生的较大位移可由上部结构底部和基础顶部之间设置的隔震层来提供，而不由上部结构自身的相对位移来承担。这样，上部结构在地震过程中就会发生接近平移的运动，大大提高了上部结构的安全度。
　　叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层是由若干个隔震器所组成。隔震器包括叠层橡胶垫和阻尼器，分普通叠层橡胶垫、铅芯橡胶垫和高阻尼橡胶垫。这种隔震体系的周期长、阻尼比大，隔震效果明显。尤其采用后两种隔震器，不需再另外附加阻尼器，便于施工。
　　在诸多基础隔震体系中，叠层橡胶垫隔震体系有下面一些性能优势：
　　（1）该体系的竖向承载力大．一般单个的隔震器竖向承载力设计值可达数千吨，极限承载力可达上万吨。
　　（2）该体系的隔震层具有稳定的弹性复位功能，能在多次地震中自动瞬时复位。这是摩擦滑移隔震体系所完全不能相比的。
　　（3）隔震器的耐久性好，抗低周疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性均较好。
　　（4）隔震效果明显，其加速度反应大大低于非隔震结构，且理论分析结果与实验结果比较吻合。
　　（5）与其它隔震体系相比，隔震器受地基不均匀沉降的影响并不十分明显，且构造简单、安装方便，传力方式简单明确。
　　尽管叠层橡胶垫隔震结构有诸多明显的优点，但在研究过程中发现，该体系在动力性能方面要求相当严格，不论从设计还是到施工，都与传统的非隔震结构有很大的区别，叠层橡胶垫基础隔震结构的动力特性，不但随结构体系的类型不同而变化，而且与隔震器安装位置的不同也有很大关系．因此，在设计时不但要对其进行专门的概念设计，而且应从多角度进行动力分析，合理、准确地把握其动力响应，才能保证做出安全、可靠的设计。在隔震结构中，为了真正实现上部结构与地面的“隔离”，还需注意一些关键部位的构造处理。除此之外，叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层对施工的要求是比较严格的。
　　5结语
　　从以上分析中可得到以下结论：(1)隔震结构有很好的抗震性能，它能较好地处理建筑物的“刚”“柔”的关系，其抵御地震灾害的能力是其他技术无法相比的。(2)在设计中设防烈度为9度时可降低设计烈度二度，若设防烈度为8度时可降低一#p#副标题#e#度进行隔震设计。(3)隔震建筑要比一般建筑的总造价要高，但从震后方面考虑是比较经济的。另外，需强调的是对在不同震度的建筑进行费用的比较是没有意义的。
　　参考文献
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　　[4]邓长根，何永超．日本建筑结构隔震减震研究新进展，世界地震工程，2002，18(3)：168一17．