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浅谈隔震建筑比抗震建筑的优越性

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浅谈隔震建筑比抗震建筑的优越性
时间:2023-04-06 00:50:16     小编:

摘 要: 隔震技术是近几十年来地震工程最重要的成果之一,是一种经济、可靠、有效的防震减灾技术,因此世界各国都在研究抗震减灾技术,致力于提升建设工程的抗震设防水平,提高建设工程的抗震能力。

关键词: 隔震技术 隔震建筑 抗震建筑

地震是一种频发的自然灾害。据统计,世界上每年平均发生严重破坏的地震约18次以上,平均每年有10000人受害于地震灾害。我国是地震频发的国家之一,已经发生过破坏性地震的城市占总数的10%,为了防止地震对建筑物的危害,传统方法是使用相应的抗震结构体系,但因为它是一个“被动防震”的方法,仍然有许多不足之处,所以,当地震力量来临的时候,不能很好地减震、消震,减弱地震能量。隔震技术开始应用与建筑,在过去的几十年中,经过历次地震检验,隔震设计的建筑,耗散地震能量效果显著。

1.隔震基本概念

隔震,是通过某种隔离装置将地震动与结构隔开,达到减小结构振动的目的。隔震建筑是在建筑物基础和底部、下部与上部之间设置由隔震器、阻尼装置等安装的隔震层,地震能量向上部结构传递时减少上部结构的地震能量,达到预期防震的要求。

2.隔震结构与抗震结构对比

2.1隔震结构与抗震结构安全性对比

建筑物设计早期,设计尚处于静力设计阶段,此时尚无抗震结构这个说法,结构依靠的是自身刚度抵御外界水平和竖向荷载,建成的结构都是所谓的“刚性结构体”。然而,静力理论设计的房屋在历史许多地震受到重大损失。随着科技的进步及房屋层高的不断增大,人们开始考虑建筑抗震问题。20世纪50年代初,随着强震仪的出现和结构动力特性的不断深入研究,提出了沿用至今乃至今后的“延性结构设计”。这种理论思想是在一定程度上控制结构体系的刚度,允许结构在中大震时发生变形,从而将地震能量以动能的形式耗散掉,保护建筑物不至于倒塌。因此,在传统抗震设计基本要素中,首先是保证建筑物要能持续支持自身重量,其次是通过结构构件的强度和延性吸收地震输入的能量。

但是,抗震结构有不可弥补的致命弱点:虽然能在地震中不至于倒塌,但是它允许结构变形,甚至严重破坏。因此,每当地震时,传统抗震结构通过混凝土裂缝及钢筋屈服形式吸收地震能量,多数情况下建筑物内过大的加速度、速度和层间变形会使建筑物内部遭到毁灭性破坏,地震后存在较大的残余变形,建筑物功能难以维持,震后维修费用大大增加。

2.2隔震结构与抗震结构受力与变形对比

抗震结构在地震中的糟糕表现,促使全世界人们不断思考,隔震结构体系从此应运而生。隔震结构的基本是通过在基础结构与上部结构之间设置“隔震层”,使地震时上部结构与地基水平震动分离,从而保护上部结构。目前国际上应用较多的是基础隔震建筑。通过在隔震层设置隔震支座和阻尼器等隔震装置,其中隔震支座能够安定持续地支撑建筑物重量、追随建筑物的水平变形,并且具有适当的弹性恢复力,而阻尼器能够用于吸收地震输入能量,因此耳针结构是一种遵循并超越抗震设计思想的结构形式。当结构遭受罕遇地震时,作用于上部结构的水平力比一般结构要小得多,因此很容易对上部结构进行弹性设计。即使遭受罕遇大地震时,隔震结构也能维持上部结构的功能,确保建筑物内部财产不遭受损失,保障生命安全。

隔震结构抵御地震的强大能力已在日本、美国、中国等许多国家得到验证。隔震体系优良的抗震能力表明,未来的结构抗震设计将以隔震体系全面替代传统抗震体系。隔震结构是一种将房屋部分作为上部结构,隔震层和地基作为下部结构的二重结构。

传统抗震结构与隔震结构地震位移反应与层间剪力如图1所示。隔震结构的显著特点是结构变形集中在隔震层,上部结构层间相对位移十分小,剪力分布均匀。传统结构中,上部结构的加速度反应是地表加速的两三倍。而美国Northbridge和日本兵库县地震强震观测表明,隔震结构上部结构加速度还不到地表加速度的1/3而开展。

2.3隔震结构与抗震结构地震反应对比

参考文献:

[2]侯宝隆.日本隔震技术的新发展与隔震技术的实际应用.工业建筑,2000.30(11).

[3]苏经宇,曾德民.我国建筑结构隔震技术的研究和应用[J].地震工程与工程振动,2001.

[4]向虎.浅谈隔震技术的发展及在结构中的应用.中国知网.上海:同济大学建筑工程系,2010.

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