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一级建筑师结构设计之建筑隔震技术(2)

2008-12-23 
隔震技术尚属新兴学科,它能有效地吸收地震能量,减少结构的水平地震作用,从而消除或减轻结构和非结构的地震损坏,增强建筑物及内部设施和人员的地震安全性,提高建筑物的抗震能力。
 

  因此,建筑物的运动特性取决于自振周期和阻尼两个因素,而自振周期又取决于建筑物的质量和弹簧的刚度。可知,对建筑物采取的隔震措施,其效果取决于隔震器和阻尼器的特性。

4 隔震方案设计
4.1 基础隔震

  在建筑物或构筑物的基底设置隔震装置。

4.1.1 隔震器

(1)、橡胶支座

  它是由多层橡胶和钢板相互叠加而成,在施加竖向荷载时,由于橡胶受到钢板的约束,不会产生很大的横向变形,即具有很强的抗压能力;水平方向有很大的变形能力,在地震作用下,橡胶垫可以隔离水平方向的运动分量。最初是在1965年用于伦敦的地铁车站上面的建筑,采用多层橡胶支座防止了地铁的振动传给上部建筑物。

(2)、铅心橡胶垫

  它是对橡胶支座的一大改进。在橡胶支座中心钻孔,插入一个铅芯,利用其塑性变形能力把支座的临界阻尼从3%增加到10%~15%。因此,在低阻尼要求的情况下,可以不使用阻尼器。

(3)、柔性桩结构

  它是采用立在套管中的桩来隔震,桩顶铰接,使桩在水平方向有一定的柔性,套管和桩之间有一定的间隙,使桩可以在套管中变位,将结构与可能发生有害地震的土层分开。当桩顶安置阻尼器时,可构成有效的隔震基础系统。

4.1.2 阻尼器

(1)、油阻尼器

  它是比较理想的阻尼材料。根据流体动力学理论可以设计各种形式的油阻尼器。所采用的油材料很多,通常油硅油、机械油、柴油机油、变压器油等。在设置时,一般不少于四个,对称布置在基础的四角,避免在体系质心的坐标轴线上布置阻尼器。

(2)、摩擦阻尼器

  将几块钢板用高强螺栓连在一起,可做成摩擦阻尼器。通过调节高强螺栓的预应力,就可调节钢板间摩擦力的大小。通过对钢板表面进行处理或加垫特殊摩擦材料,可以改善阻尼器的往复摩擦性能。

(3)、弹塑性阻尼器

  低碳钢具有良好的塑性变形性能,可在超过屈服应变几十倍的塑性应变上下往复变形数百次而不断裂。根据需要,可以将钢板(棒)弯成各种形状做成阻尼器。

4.2 悬挂隔震

  悬挂隔震即将结构的全部或大部分质量悬挂起来,使地震动传递不到主体质量上,产生较小的惯性力,从而起到隔震作用。悬挂结构在桥梁、火电厂锅炉架等方面有大量应用。
  悬挂结构悬杆受力较大,须采用高强钢,而高强钢忍性差,在竖向地震作用时易拉断。为减小竖向地震作用,可在吊点设减震弹簧,并配合使用阻尼器。著名的43层香港汇丰银行新大楼采用的就是悬挂结构。

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