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建筑减隔震技术十篇

发布时间:2024-04-25 17:28:42

建筑减隔震技术篇1

1、传统的抗震方法

传统抗震结构主要利用结构主体结构抗侧力构件屈服后的塑性变形和耗能来耗散地震的能量,因此对这些区域的耗能性能要求特别重要。一旦由于某些因素而导致这些区域产生问题,则就会严重的影响结构的抗震性能,甚至产生严重破坏。在以往的结构抗震设计中,主要通过在结构设计中设置多道抗震设防线、选用耗能构件和对结构的刚度、承载力、延性的合理匹配来提高结构抗震性能。

2、隔震技术与作用机理

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。

3、隔震方案设计

3.1基础隔震

在建筑物或构筑物的基底设置隔震装置。

3.1.1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。

3.1.2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。

3.2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。

4、隔震结构设计

(1)隔震层的位置

设置在建筑物最小层的基础隔震和设置在建筑物中间层的中间层隔震。在实际工程中,主要根据建筑物的用途、性能、造价等因素来进行综合判断确定合适的隔震层位置。如将隔震构件用于较大范围若干栋中低层住宅的底下部分,其空间可作为设备用房,停车场和共用管道沟,这样可有效利用城市空间。

(2)隔震层水平刚度的结构方案

为了提高隔震效果,隔震层的水平刚度应十分低,使建筑物的自振周期增大。在实际中,可以采用大间距、大直径多层橡胶的结构方案,使得每个隔震器的受荷面积增大,而总数减少。

(3)多层橡胶层不产生拉力的结构方案

多层橡胶受拉剪的试验资料比受压剪的少,应保证其受力可靠。因此,多层橡胶与上部分结构不采用螺栓连接而采用铰接连接,使多层橡胶层不产生拉力。

(4)净空间距

在遭遇特大地震作用时,建筑物的变形不能导致碰撞。因此,水平方向上,应保证具有上部结构的地震变形的1.5~2.1倍的净空间距。

(5)隔震构件的置换

隔震建筑中,变形和能量吸收都集中在隔震层,因此隔震层构件有可以置换的隔震结构的优点。特别是与隔震器独立的阻尼器的置换一般较为方便。由于隔震器承受建筑物的重量,不如阻尼器置换容易。一般采用在建筑物或局部设置千斤顶来置换隔震器或对其加固。

5、隔震结构的应用与造价

5.1隔震结构的应用

一般来说,隔震结构可以适合各种用途的建筑,并都能获得较好的隔震效果。出于结构的安全性、房屋内部物品的振动翻到、防止构件二次损坏等因素,更适合用隔震措施的建筑物有:

住宅(居民住宅、养老院、疗养院)、公共建筑(剧院、医院、旅馆)、防灾中心建筑(学校、消防局)、核电设施(核电站、仓库)、尖端产业设施(研究所、超精密加工厂)、纪念性建筑物(纪念建筑、寺庙)等等。

5.2隔震结构的造价

隔震建筑在振动性能和抗震安全性方面提高了建筑物的附加价值,因此与以往建筑物比较时,应考虑附加价值进行综合评价。在考虑隔震建筑的造价时,不仅要考虑初始造价,如果从包括建筑物在使用阶段的维修、重建、内部物品的损坏和经济损失来考虑,隔震建筑具有很好的经济性。从国内外建筑的实例来看,全部工程费用可能增加,但隔震效果好,上部结构和基础结构部分的造价减少很多。如果能有效的利用隔震层作为设备层或停车场就可以抵制隔震层的费用增加。因此,总造价可能就会降低。

参考文献:

[1]谢礼立,马玉宏,现代抗震设计理论的发展过程,国际地震动态,2003.10

[2]周福霖,高层建筑结构减震控制优化设计新体系

[3]谢礼立,马玉宏,现代抗震设计理论的发展过程,国际地震动态,2003.10

[4]李国强,建筑结构抗震设计,2002

建筑减隔震技术篇2

关键词:建筑结构;隔震技术;减震技术

地震对建筑物的破坏作用,是由于地面运动激发建筑物强烈振动所造成的,也就是说,破坏的能量来自地面,通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验发现,地震时结构底部的有限滑动能大幅度地减轻上部结构的破坏程度,因此在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层,利用软弱隔震层的大变形来减少地震能量的输入,减少地震地面运动对上部结构的影响,从根本上减少地震对人身安全、建筑物及其室内重要设备的破坏,以达到防震的目的。

1隔震技术的简要概述

隔震主要是指通过某种媒介,将建筑结构层与震源相隔开来,以达到削减地震能量、加大建筑结构稳固性的一种减震方式。隔震技术的类型有很多,下面就从地基隔震、基础隔震这两种隔震方法来进行探讨。

1.1地基隔震

地基隔震可以分为绝缘和屏蔽两种,绝缘是通过地基层来降低输入波能量的方法来达到隔震的目的。屏蔽是指在建筑物的周围利用挖深沟或者埋入屏蔽板的方式来阻断震源的一种方法,这种方法可以很有效的阻断从偏斜方向传来的震波,但是不能屏蔽从地下直接传播上来的直入型震波。

1.2基础隔震

基础隔震是通过在上部结构与基础层之间设置隔震层来减小水平地面向建筑物上部结构的传递的震波能量来达到减震目的的。基础隔震也有很多技术分类法,比如,能量吸收法、延长周期法等。

2减震技术的简要概述

减震技术主要是依据建筑结构的地震反应,运用自动控制系统的执行机来给建筑结构施加控制力而达到减小震波能量震动的方式。有两种主要的减震方式:第一种方式是被动控制法方式,这种方式没有外部能源的供给,例如,抗震消能技术。第二种方式是主动控制法方式,这种方式是以外部能源的供给来对震波能量进行能动性控制。

3隔震减震技术的应用设计步骤

3.1建筑结构中隔震技术的应用步骤

首先,要依据建筑物的楼层高度和楼层数、以及建筑结构的结构类型与周边场地环境来综合确定其隔震结构方案。一般来说,隔震技术通常是应用在建筑体型比较有规则的低层建筑物中,由于隔震技术本身特点的限制,使得其在高层建筑物中的运用效果不太理想。在分析建筑结构确定隔震方案的选用时,要选择稳定性较好的建筑场地,另外,要保证建筑结构的隔震体系具备良好的抗倾覆能力就必须将风荷载标准值与其他非地震体系的水平荷载标准值所结合而产生的总水平力小于建筑结构总重力的十分之一。

其次,要精确的确定隔层的位置。隔震层通常是设立在建筑物结构第一层以下的部位,而橡胶隔震支座应设立在受力比较大的位置上,其规格尺寸、数量的多少、以及在建筑中的分布情况等都应该依据建筑的垂直承载力度、旁侧受力刚度、以及侧向阻尼的要求来计算确定。另外,隔震层在突发性较强较烈的罕遇地震中应该保持其稳定性能,尽量避免出现过大的变形,导致隔震层的永久变形;同时,也要避免隔震层橡胶支座的拉应力情况,保证支座的正常应用状态。

第三,要对隔震支座进行精确的布置和选型。先以隔震层的上部结构为基点测算每个建筑隔震支座的轴向力,然后测量出每个隔震支座的直径,进而对其进行合理的平面布置,而在平面布置时要将支座的质量中心与刚度中心点重合在一个核心点上。

第四,要准确测算建筑结构的水平减震系数以及在进行隔层设置后各层所承载的地震力。这个过程要依据减震系数来进行可行性的设计,再通过隔震层以上的水平结构地震作用以及抗震系数进行验算,其中,对构件承载力的测算要具备0.5以上的安全储备空间。

第五,要准确的验算隔震层的水平位移以及其下部支座承载力的计算,其中,支座的水平剪力要按照其刚度的适配标准来分配。

第六,完成隔震层的橡胶支座设置工作后,要及时验算竖向地震的作用力。除此之外,隔震层顶部的构建设置刚度要充分的满足梁板体系,同时隔震支座周围的梁柱等都应经过箍筋的加密,必要时,还需在隔震层的拐角处设置网状钢筋来确保隔震层的可靠牢固性。

3.2建筑结构中减震技术的应用步骤

能否有效确定建筑结构的总刚度以及总阻尼是算建筑结构体系中消能减震力度的关键。分为五个基本步骤来设计:首先,要依据建筑物的建筑标准原则、所需要的设防烈度、场地周边条件以及突发性过强过烈地震作用下的结构位移控制情况来综合确定此建筑物的减震要求。第二,要依据所用建筑结构材料来分析确定材料构件的断面尺寸大小。第三,要依据建筑结构的类型特征来合理的选择消能器,同时确定其消防器材的分布形式与所需数量。第四,要纵观建筑物整体格局来分析减震抗震的消能设计。最后,在建筑物构建基本完成后,要及时采取必要的构造措施,来保证建筑结构的使用质量。

4结语

相比于传统的抗震结构来说,隔震减震技术的应用为建筑结构的牢固性带来了极大的优越性。它不仅能在突发性震烈度超强的地震中保证建筑物结构本身的完好,还能保护建筑结构内部设备以及居住人员的安全。同时也有研究表明,减震控制下的建筑结构体系是传统抗震结构体系性能的两倍以上,由此可见,隔震减震技术在建筑结构中的大力推广将刻不容缓。

参考文献

[1]洪鑫.建筑结构隔震减震技术研究[J].山西建筑,2011,37(11).

[2]徐立成,钟心,刘晓群,郑东华.建筑结构隔震减震技术的发展与应用[J].辽宁建材,2008(04).

建筑减隔震技术篇3

【关键词】建筑工程;防震减震;橡胶支座

引言

经济及科学技术的不断发展使我国建筑行业也得到了快速发展,现我国建筑行业不断将最新科研成果应用于设计及施工当中,使得房屋建筑的功能越来越强,施工质量也越来越高。然而随着人民生活水平的提高,现人们对于建筑结构的质量提出了更高的要求,尤其是在房屋建筑工程的抗震能力方面,因此建筑行业需求更深入地研究更多的房屋建筑工程的防震减震技术。

1.房屋建筑工程防震技术

房屋建筑工程的防震不仅仅包括建筑结构的抗震设计,而且还包括在施工当中所使用的减隔震技术,两者都会对房屋建筑工程的防震能力产生影响。

1.1防震技术

现房屋建筑行业当中使用的最为频繁的防震方法主要有以下两种:一种是给房屋建筑工程设计相应的抗震功能;第二种是给房屋建筑工程设计相应的减隔震功能。其中实现房屋建筑工程的抗震功能的方法主要有底部剪力法、时程分析法、振型分解法、频谱法以及随机振动法等等方式;而实现房屋建筑工程的减隔震功能的方法主要有辊轴隔震、悬挂式基础隔震、滚珠隔震、摇摆式支座隔震、橡胶垫块隔震、悬挂式结构隔震、滑动式支座隔震、冲击减震、耗能减震以及主动控制减震等等方式[1]。

增强房屋建筑工程防震功能的另一方法就是改变建筑形式。在长期的实践当中我们发现,现防震效果最优的建筑当属弹性建筑。弹性建筑最大的特征便是以柔克刚。弹性建筑在房屋建筑工程当中的实际应用主要是应用于防震大楼,防震大楼是位于隔离体之上。隔离体主要包括分层橡胶、硬钢板组以及阻尼器,其与地面之间没有接触点。其中阻尼器主要是由螺旋体的钢板构成的,其最重要的作用就是将上下的振动所产生的颠簸度降低。除此之外现最新的抗震方法便是将大楼建筑在滚珠或是弹簧上,以加强建筑的抗震能力。此方法与弹性建筑相同的地方是其都是利用一定弹性设施以将地震所产生的能量进行隔离或是直接吸收,从而使得传递给建筑物的振动大大减少,以达到保护建筑不受地震破坏的目的。

1.2隔震技术

为使柔性底层结构体系的特征得以保留,也为了防止底层结构构件因地震而遭到破坏,可适当采取隔震结构体系。按照隔震装置进行安装时的不同位置可将隔震结构分成以下三类:分别是地基隔震、基础隔震以及层间隔震。

地基隔震主要包括绝缘及屏蔽。绝缘是指在房屋建筑工程当中的利用软弱地基或是象人工地基来达到隔震的目的。此类地基具有很强的软性,其本身具有可使输入加速度下降的功能,将其安装于地基当中可地震所产生的输入波大大减少。但要注意的是,在进行设计的过程当中,要先了解地基对于建筑物的支承能力以及基础沉降量,要保证其都不会比允许值要大才能使用绝缘的方法。屏蔽是指通过在房屋建筑周围挖深沟或是将屏蔽板埋在建筑物周围而可将周期长的剪切波,即S波进行隔断而达到隔震的目的的方法。绝缘及屏蔽这两种方法的作用对象都是地基,其主要都是通过将地震所产生的输入波减少而达到隔震的目的,现在实际的设计及施工当中已使用得比较少。

基础隔震发展到现在已成为了一套技术成熟且使用广泛的隔震技术了。其主要是通过将相关控制机构安装在建筑物的基底之上,将地震所产生的能量进行隔离,防止能量传输至上部结构,减少上部结构因地震而出现的振动,从而达到隔震,防止房屋建筑物遭到破坏的目的。现使用得比较多的基础隔震方法主要有以下几种:橡胶垫隔震装置、滑移隔震、滚珠或滚轴隔震、摆隔震、悬吊隔震、螺栓钢弹簧隔震以及混合隔震等等。其中橡胶垫隔震装置主要有天然橡胶垫、标准多层橡胶垫、高阻经橡胶垫以及加铅多层橡胶垫等等[2];而滑移隔震主要是将有关材料如石墨、砂料、钢摩擦滑板等设置在房屋建筑的基础底面使其形成滑移层,这样在地震产生时,通过此滑移层的滑移错动就可将地震所产生的输入波隔断从而使上部结构所产生的振动减少而达到隔震的目的。另滚珠或是滚轴隔震是指将滚珠或是滚轴进行防锈或是处理之后将其安装在基础底面与上部结构之间,在地震产生时,通过滚珠或是滚轴的滚动而将地震所产生的振动减少从而达到隔震的目的。

层间隔震是指将隔震装置安装在建筑工程的层与层之间。层间隔震主要有两种方法:一种是将隔震装置安装在建筑结构的一层或是中间层当中;另一种是利用橡胶支座替换弹簧—阻尼器,而屋顶的隔震则由顶层楼板或是隔热层来充当。

2.房屋建筑工程减震技术

2.1房屋建筑工程消能减震的原理

房屋建筑工程的消能减震是指将消能装置安装于抗侧力的结构当中,利用局部产生变形而给建筑长增加附加阻尼,这样就能将地震所产生的能量在传达至上部结构之前大大减少,以达到在地震发生时房屋建筑结构不会遭到破坏的目的。消能装置主要是由阻尼器和耗能支撑构成。安装消能装置可在不对房屋建筑基本形式进行改变的前提下增强房屋建筑工程的抗震能力,且其抗震结构相比于普通房屋来说也不会低,相反,其抗震的安全性反而有了很大的提高。

2.2房屋建筑工程减震的技术要求

消能减震技术多用于钢和钢筋混凝土结构的房屋建筑当中,其主要是用来减少地震在水平方向上所产生的能量。进行房屋的减震设计时要注意先了解在地震发生时房屋建筑可能会产生结构位移,然后根据房屋的控制要求再来选择适当的消能减震装置。消能减震装置可能过增加建筑结构的附加阻尼而达到减震防灾的目的。现使用得比较多的减震装置主要有:橡胶垫隔震减震器、不锈钢丝绳减城器、空气阻尼式减震器以及封闭形减震器等,另外在安装消能减震装置时也会用到助滑剂,而效果最佳的助滑剂材料当属石墨了。

消能装置主要包括消能器、墙体、斜撑、梁或是节点共同构成。值得注意的是,在连接消能器和斜撑、墙体、梁或是节点时,其标准应与钢构件的连接标准相符,或要和钢与钢筋混凝土构件的连接标准相符,且对于消能器在作用时所施加的最大作用力也要能承担。消能器可采取速度相关型、位移相关型或是其他类型结构。消能部件的设置可依照具体需求顺着整个结构的主轴方向设置。通常消能部件最好是设置在层间存在较大变形处,同时要注意能过分析以确定其数量及分布状态。另外,消能器与连接构件之间要保持良好的耐久性且要方便后期维护,而隔震部件或是减震部件的位置不仅要经过精密的计算,而且还要考虑其后期进行检查及替换的方便性。

3.结语

总体来说,房屋建筑工程防震减震技术的控制不但保障了整个房屋建筑工程的施工质量,而且也会对房屋建筑的舒适性及经济性产生重大的影响。相关设计师及施工人员也为避免建筑结构受地震影响而不断进行分析及研究,根据房屋建筑功能而将减震技术应用于施工当中,同时也尽可能改变建筑形式以增强房屋建筑结构的抗震能力。而其中防震减震技术是增强房屋抗震能力的一大方法,虽然现已有较多防震减震技术得到广泛应用,但随着人民生活水平不断提高,对于其所居住之所——房屋建筑的质量要求自然也会越来越高。因此对于房屋建筑工程防震减震技术的控制还需要进行进一步研究。

参考文献:

建筑减隔震技术篇4

关键词:建筑结构;设计;隔震

传统抗震方法不能从本质上提高建筑结构的抗震性能,而且会使得成本增加,美观度下降。新的抗震设计是采用隔震技术,运用新技术提高相关构件的弹塑性,以缓冲地面对建筑结构的支反力,降低地震引起的建筑主体结构破坏,不仅降低工程成本、简化程序,还不影响主体结构,保证建筑观感。

1建筑结构隔震设计概述

目前主流的结构抗震设计对策仍然是采用延性结构体系,通过增大构件截面尺寸、增强配筋,依靠主体结构自身的抗震性能消耗地震能量,以此来实现规范规定的“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设防要求,这是被动消极的“硬抗”。这将会导致此结构产生两种不利后果:结构主要构件截面过大、配筋过多,材料花费过多导致造价提高;结构构件截面、配筋增大后,结构刚度将大幅度增加,结构在地震中吸收的能量也将大幅度增加,而这些能量主要由构件的塑性变形来耗散,导致结构在罕遇地震中会产生严重的损坏。不同于传统抗震体系“硬抗”的旧观念,工程结构隔震减震控制体系采用调整结构动力特性“以柔克刚”的新手段,地震发生时隔震层把上部结构与下部结构隔离开,使能量输入有所改变,带有阻尼的隔震层的大变形可以消耗大量能量。

2建筑结构设计中的隔震方法措施

2.1基础性隔震设计

基础性防震措施根据建筑的结构的不同位置有着不同的措施:(1)地基隔震。地基隔震是在建筑地基与土层之间设置缓冲层,以便在地震发生时减小建筑与土层之间的震动碰撞,实现对震能的有效吸收和反射作用,减小地震对建筑物的破坏。(2)基础隔震。基础隔震是整个建筑结构抗震设计中的关键,想要降低地震对建筑物的破坏,就必须要做好基础隔震措施。(3)间层隔震。间层隔震是为了吸收地震的冲击余力而设置的,间层隔震的有效设置能够对震力进行再次削减,以达到降低地震对建筑的破坏作用。(4)悬挂隔震。悬挂隔震是通过悬挂的方式,将建筑物全部或部分结构脱离地面,从而在地震出现时,降低地面震动与建筑物之间的震力作用。目前,此种抗震措施多用于大型钢结构建筑当中,收到了较为不错的抗震效果。

2.2隔震支座技术

隔震技术主要是利用建筑用隔震支座来提升建筑结构的抗震性能的技术,建筑用隔震支座主要包括橡胶隔震支座和滑动隔震支座两大类,其中橡胶隔震支座可以分为普通橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座两种,普通橡胶隔震支座主要是利用橡胶层和钢板的紧密结合,来提升建筑结构的侧向抗压能力、承载力和水平变形能力,而铅芯隔震支座具有较高的阻尼,可以有效减弱地震对建筑结构的影响和作用,还能够防止隔震层发生位移,避免受到地震的重大破坏,保护建筑结构的安全使用性能和使用寿命。滑动隔震支座可以利用动力学理论,通过内置低摩擦系数的滑动材料,能够防止较强的地震作用危害到建筑结构。

隔震支座多用于地震影响比较大的部分或者伸缩梁较大,需要通过滑动释放内应力的部分。通常来讲,要想保证对地震作用的有效隔离,隔离支座必须具备几个方面的性能,一是应该能够承担上部建筑的荷载,同时变形较小,具备良好的竖向刚度和竖向承载力;二是在水平方向上必须具备较小的水平刚度,以延长结构的自振周期,减少上部结构的加速度反应及下部结构的层间剪力;三是必须有适当的阻尼,以限制结构位移;四是抗震支架的使用寿命不能少于建筑结构的使用年限。对于建筑设计人员而言,不仅需要熟悉抗震支座的各项性能,而且还应该熟练掌握其实验方法,以保证抗震支座的耐久性和相关力学性能。

2.3隔震缝的设置

根据建筑的不同类型、体型及不同的结构体系应采取适当的防震缝设置。在地震作用下特别不规则结构的薄弱部位容易造成震害的地方可以用防震缝将其划分为若干个独立的抗震单元,使各个结构单元成为规则的结构,抗震缝两侧结构类型不同时按照需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。上部结构的周边设置的竖向隔离缝,缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍且不小于200mm。对两相邻隔震结构,其缝宽取最大水平位移值之和,且不小于400mm。上部结构与下部结构之间,设置完全贯通的水平隔离缝,缝高可取20mm,并用柔性材料填充;当设置水平隔离缝确有困难时,应设置可靠的水平滑移垫层。如果建筑体型较为复杂,若选择不设置防震缝,则应采用对其进行实际结构计算模型的抗震分析方法,对建筑物的局部应力及集中形变进行合理估算,并对其薄弱部位进行相应的防震设计。

2.4隔震层设计

隔震层一般位于建筑基础的顶部,是最为基本的抗震构造形式,能够最大限度地对地震能量进行隔离,从而保证建筑的使用安全。在实际设计中,为了保证安装和维护的便利性,需要在抗震层顶部梁底与基础面之间留出0.8m以上的空间。从建筑功能方面分析,为了对抗震层顶部的楼板进行有效利用,可以以地下室或者半地下室的形式,将抗震层设置在地下室柱顶或者墙顶。同时,为了对构件的受力情况进行改善,当水平剪力较大时,可以在柱体中设置相应的减震器,将抗震层的剪力和弯矩分别传递到柱或者墙的上下端。

2.5隔震系数设计

首先,在高层建筑隔震结构设计中可以采用分离式计算方法和隔震系数,其中隔震系数是指隔震结构的楼层剪力与非隔震结构楼层剪力之间比较值的最大值,而对于高层建筑结构来说,在考虑楼层剪力隔震结构的同时还应该重视楼层确保楼层倾覆力矩的减震系数,在高层建筑隔震结构具备标准的减震系数之后,可以参照非隔震结构的结构来设计,而关键的是在运用橡胶隔震支座时,对于减震系数的计算应该在考虑橡胶隔震支座性能的基础上,适当提高高层建筑结构的减震系数数值,这样利于隔震结构设计的施工安全,而在具体的减震系数计算中需要采用时程分析法来计算出高层建筑隔震结构的减震系数,同时在考虑建筑结构受拉中可以采用折线形弹性型的橡胶隔震支座模型,还可以使用库仑摩擦滞回曲线型的滑动隔震支座,从而可以增强建筑结构的稳固性和抗张拉承载力和水平荷载,减少高层建隔震结构的地震反应,延长高层建筑隔震结构的使用寿命。

3结语

综上所述,对于高层建筑来说,隔震技术和隔震结构的应用可以加固建筑结构、有效减弱高层建筑结构的地震效应,尤其隔震支座的应用在国内多次地震中极大提高了高层建筑结构的稳固性和防震性能,随着隔震技术与隔震支座的大力推广和广泛应用,我国高层建筑的使用寿命也越来越长,这不仅提高了人们生活的安全系数和质量,利于安定社会,而且也推动了国家抗震建筑建设的进程。

参考文献

建筑减隔震技术篇5

关键词:结构抗震技术;建筑工程;应用

中图分类号:tU973+.31文献标识码:a文章编号:

一、结构抗震技术的基本原理

发生地震时,地壳内部要释放巨大能量,相应的能量通过能量波形式向四周传递。地震所波及的范围之内,利用输入能量形式对周围的建筑物进行破坏,相应的建筑物就会发生非常激烈的震动,部分建筑会严重破坏或者倒塌。地震的时候,相应建筑物震动的剧烈程度同自身阻尼有关,阻尼小,建筑物对相应地震能量的吸收及消耗就小,就会发生剧烈的震动,反之则会比较轻。

因而,在建筑结构中应用结构抗震技术所坚持的思想就是增加相应建筑物的阻尼,从而能更好的吸收并消耗地震释放的能量,这样才能最大限度的减轻震动,降低损害程度。这也正是工程结构抗震技术同传统的抗震技术的区别,结构抗震技术把地震看成是一种释放能量的过程,通过增加相应建筑物阻尼的方法进行主动抗震,降低地震对于建筑物造成的破坏程度。传统的抗震则是把地震当成一种力的作用,通过增强相应建筑物刚度及强度的手段进行被动的防震,因而防震效果并不好。

二、建筑工程结构抗震设计的基本原则

为了保证达到理想的建筑物抗震效果,在建筑物中应用结构抗震技术的时候应坚持这样三个原则:

保证结构的连续性。相应设计人员设计建筑物的时候,要确保相应建筑物结构方面具有比较完整的连续性,从而保证在发生地震的时候建筑物可以保持为一个有机整体,这样能够更好的发挥抗震功能。一旦建筑物无法在地震当中保持结构上的连续性,就很难对地震能量进行有效的吸收及消耗,造成相应建筑物要遭到非常大的损坏。

确保可靠连接各个构件。进行建筑物设计及施工的时候,相应的设计人员和施工人员必须高度重视强化建筑物内部各个构件的稳固连接,从而确保相应建筑物在发生地震的时候,在地震能量传递的过程中保持相应的强度,并可以在建筑物变形的时候确保相应的延展性,最终较好的吸收并消耗相应的地震能量,降低建筑物因地震所早到破坏的程度。

强化建筑房屋在竖向上的刚度。在对建筑物进行设计和施工的时候,应确保建筑物横、竖方向都具有重组的竖向刚度,保证建筑物地基的整体性,从而使建筑物在地震当中具有较强的竖向韧性及延展性,这样可以有效降低或者避免相应建筑物在地震当中遭受到的损害。

三、对结构抗震控制的技术分析

(一)被动控制防震技术

所谓被动控制方针技术就是不包括外部能源的一种抗震技术,一般情况先是在相应建筑物的特定部位增加相应的子系统,或是对相应建筑物中的一些构造在结构上进行相应的处理,从而改变建筑物的动力特性。现阶段,相关技术人员都热衷于研究建筑物被动控制的抗震技术,并被广泛应用到各类工程当中,该技术包含基础隔震和耗能减震两种。

基础隔震。所谓的基础隔震技术就是在相应建筑物基础部位构建相应的控制机构从而阻隔地震能量向上传送,最终减轻建筑物发生振动的频率,减轻地震损害效果。隔震技术的特点如下:首先,该项技术在建筑工程中的运用频率越来越高,范围越来越广。建筑物的隔震技术不仅广泛的应用于那些新的建筑物,而且也经常被应用到对旧建筑物进行的防震加固当中。其次,隔震技术在结构样式设计方面也越来越多样,由传统的砌体结构和钢筋混凝土结构转变为相应的组合结构、木结构、钢结构。最后,隔震技术能够采用的装置越来越多。现阶段,应用在隔震技术当中的装置一般为以下几种:层橡胶垫隔震、摩擦滑移隔震、珠及滚轴隔震、支撑式摆动隔震、混合隔震等等。

耗能减震技术。所谓的耗能减震就是把建筑物的某些部件设计为相应的耗能原件,火灾相应建筑物的某个部位装配相应的阻尼器。在风荷及小震作用下,相应的耗能原件及阻尼器就会处于相应的弹性状态,这样相应建筑物的结构就会有较强的侧向刚度,然后在地震当中充分发挥作用。发生比较强烈的地震的时候,相应的耗能原件及阻尼器就会进入非弹性的状态,有效增加建筑物阻尼,从而吸收并消耗大量的地震能量,减小建筑物主体的震动,实现对建筑物的保护作用。耗能减震的原理就是把地震能量导向相应的机构及元件进行吸收及消耗,从而降低建筑物的损伤,具有这样几个特点:首先,非常安全,通过相应的耗能装置对地震能量进行消耗,对建筑物进行保护;其次,比较经济,成本比较低;再次,比较合理;最后,维护的费用不高,适用的范围比较广。现阶段,通常选用的耗能减震装置有这样集中:摩擦耗能减震装置、复合型耗能器、金属阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器等等。

主动控制的防震技术

所谓的主动控制防震技术就是需要某些外部能源支持来实现的,通过施加同震动相反方向作用力对建筑物进行减震。工作原理为:相应的传感器对于建筑物外部激励和动力相应实行检测,再把相应的信号传送给计算机,计算机按照一定程序来计算要施加的作用力,再通过外部能源驱动控制系统产生需要的作用力。现阶段通常采用的主动控制抗震装置为:主动质量阻尼系统、主动拉索系统、主动支撑系统、主动空气动力挡风板系统、气体脉冲发生器等等。

结束语:

近年来,频发的地质灾害为人们的生命财产带来巨大的损耗,因而建筑工程的防震成为人们广为关注的问题。良好的结构防震技术可以有效吸收并消耗地震能量,从而在最大限度内减轻或者避免地震对建筑物造成的损害。因而相应的施工单位必须坚持相应的原则,遵循结构防震技术工作原理,进行科学防震,有效提高建筑质量。

参考文献:

[1]王力军.土木工程施工中的结构抗震技术研究[J].中国建设信息,2011(6)

[2]刘青山.浅论我国建筑物施工中的抗震技术创新[J].华章,2010(4)

[3]张丽霞.高层建筑的结构抗震技术分析[J].建筑技术开发,2011(16)

建筑减隔震技术篇6

【关键词】隔震建筑工程管理

【abstract】atpresent,howtoeconomic,effectiveandrationaltoimproveconstructionengineeringanti-seismiccapability,hasbecomeaguaranteesustainableeconomicandsocialdevelopmentandthevastmajorityofthepeople'slifeandpropertyoftheimportanceofsafetyproblems.thispaperintroducestheconstructionengineeringapplicationofshock-isolationtechnologybackgroundandapplicationsituationandtheadvantagesofshock-isolationtechnology,analyzesthebase-isolatedbuildingengineeringmanagementstatusandbase-isolatedbuildingengineeringconstructiondefects,discussestheba

中图分类号:K826.16文献标识码:a文章编号:

近年来,我国及周边国家地震异常活跃,强震频发。我国城镇化进程高速发展,特别是“十二五”期间我国城镇化水平将突破50%,抗震防灾工作面临严峻形势。如何经济、高效、合理地提高建筑工程抗震能力,已成为保障经济社会可持续发展和广大人民群众生命财产安全的重要问题。国内外经验证明,进一步完善工程抗震设防措施,大力开展隔震减震技术研发和工程应用,强化抗震设防监管,对于有效减轻地震灾害造成的人员伤亡和经济损失具有十分重大的意义。

1、建筑工程隔震技术应用的背景

地震是人类社会面临的最严重的自然灾害之一。地震留给社会最惨烈的一幕莫过于建筑物的破坏和倒塌。近十年来,全世界平均每年约有四万人在地震中丧生,五十万人无家可归。搞好抗震防灾工作,用工程和技术手段提高建设工程的抗震能力是减轻地震灾害的根本措施。“减轻地震灾害”已经成为一项世界关注的问题。目前,一种用以柔克刚新理念建造的隔震房屋,正在日益受到人们的关注。

我国从1990年开始,以试点的方式在一些工程中应用了隔震技术并获得了一些好的经验,基本形成了一套完整的、可供应用的实用技术。新的建筑抗震设计规范已给出了隔震技术工程应用的指导性意见,标志着这些新技术已进入实用性阶段。对提高房屋结构抗震安全度具有重大意义。

2、隔震技术应用情况

随着社会的发展,对建筑物抗震设计的安全性和适用性提出了更为严格的要求,特别是工业向高精度技术发展,采用传统的抗震设计方法有时不能适应工程的实际需要,这样,隔震体系、耗能减震体系及其它结构控制体系就应运而生了。隔震技术确能为结构控制提供崭新的有效、经济、简单、可靠的抗震方法。国内一些大型标志性工程已使用了隔震技术,宿迁已有20多项工程采用了隔震技术,取得了较好的经济效益和社会效益。其中宿迁文体馆应用了大型橡胶隔震支座、刚性滑移支座等并辅以耗能技术,取得了较好经济效益和社会效益,获江苏省科技进步二等奖,宿迁府苑小区D座商住楼,使用橡胶隔震支座,获宿迁市科技进步二等奖,宿迁海关国检综合楼成功安装直径1300mm橡胶隔震支座,宿迁苏豪银座应用国内目前最大层间隔震技术。

3、隔震技术的优点

随着城市现代化的不断推进,为了满足建筑的抗震要求,在高层建筑、大跨度公共建筑中越来越多的应用结构隔震。隔震技术是指在建筑物与地基之间设置隔震层,从而减少地震动发生时对上部结构的影响,是一种积极的、主动的抗震对策,采用隔震技术的建筑在强烈地震时,隔震房屋自身变形很小、只作轻微平动,不仅建筑物不会破坏,房屋装修也基本保持完好,室内设备、贵重物品、信息系统安然无恙,基本不中断人的正常生活与工作。

4、隔震建筑工程管理现状

4.1建立了产品质量检测、工程设计、施工验收等质量控制体系,主要表现在:

一是隔震产品质量检验有规可循。从技术上讲,隔震工程技术已较成熟,如何保证工程质量,这就需要确保运用于隔震建筑工程的隔震垫及其配件等产品质量。按照江苏省要求,隔震产品要有出厂检验并有产品合格证明书,并注明产品主要性能、使用年限等。隔震产品在安装前,应由业主代表和监理代表对拟采用的每种类型和规格的产品按照20%以上的比例进行抽样,且大于3个时抽检数不少于3个,小于等于3个时全部抽检。抽检的合格率应为100%。

二是抗震设计、审查程序严格。根据江苏省住房和城乡建设厅要求,采用隔震技术的工程在初步设计阶段必须由省厅组织专家论证,通过后方可深化设计。同时,对采用隔震技术工程的施工图纸,需由省审图中心组织专家进行审查。从设计过程中进行把关,保证了建筑工程质量。

三是实行工程竣工专项验收。根据《江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则》要求,隔震房屋竣工验收前,由省级建设行政主管部门组织专家对工程进行隔震专项验收。

4.2管理体系存在缺陷,由于隔、减震技术还是一项新技术,在技术处理特别是质量控制上还存在一些缺陷,亟待解决的问题有:1、设计及质量控制。隔、减震设计一般都是由高校或科研院所设计,而施工图是由建筑设计单位完成,隔、减震设计人员与施工图设计单位人员交流沟通不足,因此施工图存在先天性不足;2、施工质量控制。施工人员对设计意图和隔、减震设备工作原理了解甚少,加上施工图设计人员与之沟通较少,由于土建施工工艺等条件的限制,设计意图很难在施工中得以实现,造成施工阶段质量控制缺陷;3、使用阶段质量控制。房屋使用单位,不了解工程的使用和维护知识,缺乏工程维护概念,隔、减震工程使用和维护具有其特殊性,如果使用和维护条件达不到技术要求,会大大降低建筑物的使用寿命。

5、隔震建筑工程建设存在缺陷

目前,尽管隔震技术比较成熟,被广泛地应用在各类工程上,但还存在许多问题:

5.1部分工程设计存在先天不足。

一些工程设计施工人员尚未完全掌握隔震技术,一些工程采用的设计施工方案不尽合理,可能影响工程质量安全。如挡土墙上部与室外地坪平齐或低于室外地坪,造成雨水倒灌入隔震层,给使用者带来不便。设计图纸中设计深度不够,未交待施工细部处理及注意事项,造成不能很好的实现隔震设计意图。

5.2各专业缺乏配合。

由于专业配合不到位,建筑、水、暖、电等专业设计没有考虑隔震技术要求,震后可能产生不必要的非结构性破坏;加之施工和设计不能很好沟通,造成施工缺陷。如台阶、挡土墙将上部结构与室外地面连成一体;穿越隔震层的管线没有采用柔性连接;室外设施与工程项目之间间距小,不满足在地震来临时工程上部位移空间要求。

5.3部分工程后期维护管理难以保障。

由于业主、物业公司缺乏相关专业知识,使用管理不当,可能导致隔震减震设施失效带来安全隐患。如部分隔震住宅的隔震层为储藏室,有的住户将隔震垫四周用砖头砌实或堆砌杂物,不利于临震时隔震垫发挥应有的作用;隔震层大多位于地下,潮湿的环境容易将隔震垫上下铁件锈蚀;工程周围及内部后期增加楼梯、花池、台阶等,将建筑上部结构于地面连接起来,临震时束缚了隔震垫作用的发挥。

5.4隔震建筑工程档案管理尚未规范。在城建档案资料报送清单中没有对隔震建筑提出针对性要求,导致隔震相关应用产品、施工记录等资料没有完整地报送,不利于后期诊断维护。

5.5隔震工程尚无施工及验收规范。目前,我国尚无针对隔震工程的施工安装及验收方面的规程或规范,施工工艺、质量没有标准,不能保证隔震工程在施工时隔震垫的安装均能满足要求。没有统一的验收标准,给管理带来不便。

5.6与主体连接的管线材料的无法满足设计要求。设计要求柔性连接,如雨水管、消防水管、自来水管等与地面连成一体,与上部结构连接时需要在隔震层使用柔性管线,但该类材料在市场上非常少或无法满足设计要求,柔性接头难以购买。

6、隔震建筑工程管理的思考

6.1加强制度建设。管理部门尽快出台相关管理制度,进一步规范隔震工程在设计、施工、竣工验收、维护管理等方面的要求,保证隔震技术在工程上的有效应用,进一步加强推广。

6.2保证隔震工程施工图设计深度。在今后的隔震工程设计时,应完成足够的节点详图设计,确保满足指导施工的要求,如挡土墙及隔震层上部尽可能高出地面,防止雨水倒灌,细化节点设计,便于指导施工。

建筑减隔震技术篇7

关键词:建筑结构;隔震;减振;振动控制

中图分类号:tU3文献标识码:a

近年来,建筑行业取得了可喜的成绩,并对建筑行业的发展提出了更高的要求。建筑结构的隔震、减振和震动控制直接关乎着建筑物的投入使用效果。因此,若想满足人们的建筑需求,增加建筑物的安全、可靠性,提升其耐久性,应以建筑物的减振结构为切入点,合理选用优质、经济建筑材料,以此来增强建筑减振结构性能,进而保障建筑结构的安全性、稳定性和耐用性。笔者将结合自身工作经验,粗略探讨建筑结构的隔震、减振和震动控制。

一、建筑结构的隔震、减振概述

在传统建筑结构中主要借助变形来吸收和消耗因地震所带来的能量,进而实现防震,这种建筑结构只是在小型地震中具有一定的防护效果,一旦地震等级较高,十分容易出现坍塌现象。地震蕴含巨大的能量,建筑结构一般无法完全或者有效吸收,这给居民日常生活和生命财产带来了严重的威胁。因此,建筑行业正在探寻一种新型抗震和防震方法,在此背景下,隔震、减振和振动控制应运而生。

(一)建筑结构的隔震工作原理

隔震层是建筑结构防震体系中的重要组成部分,这决定建筑结构设计主要包含上部结构、隔震层和下部结构。一旦建筑物遭遇地震,首先地震能量经由下部结构传输至隔震层,待其吸收和消耗后的地震能量微乎其微,基本上很少有能量传输至上部结构。另外,隔震层还会影响上部结构周期,进而减小了地震能量对上部结构的影响,即便上部结构遭遇地震,会产生一定的弹性,这可显著吸收和消耗能量,切实保障居民的生命和财产安全。

(二)建筑结构的减振工作原理

对于消耗能量的减振结构而言,具体是指建筑结构的抗侧力装置,在该装置内部安装有效能量消耗零部件,进而实现减振目的。如果建筑结构遭遇地震并受到能量侵蚀,能量消耗零部件及其装置会产生弹塑性,滞回变形,以此来吸收和消耗因地震所带来的能量,并减小对建筑结构主体结构的影响程度,进而实现减振和震动控制的目的。由此可知,减振工作原理与传统正好相反,这也是技术领域中的突破性成就。

二、建筑结构震动控制措施

伴随着科学技术的不断发展和社会的进步,涌现出了大量的防震技术,显著提升了建筑结构的抗震性能,建筑物正在朝着优质、安全、舒适、耐用的方向发展。现阶段,主要存在以下四种振动控制措施。

(一)主动控制

主动控制主要凭借外界力量实现减振目的,具体是在建筑中实施一种控制力,这种控制力与地震振动相反,均衡这两种作用力,最终实现减振目的,具体的工作原理为:

1.凭借传感器监督和检测外部作用以及动力响应;

2.将传感器搜集到的资料信息传输至计算机系统,在计算机中通过相关软件和方法处理分析这些资料信息,准确计算建筑结构的施加力;

3.依据实际的施加力大小明确建筑建构防震方案,驱使外界力量,进而与地震能量有效抗衡。

(二)被动控制

被动控制是指凭借子系统添加或者改造自身结构,进而实现减振目的,这种控制技术无需外界力量。目前,被动控制理论研究发展趋于成熟,这种技术被大范围地应用在具体操作中,被动控制主要包含耗能减震和基础减震这两种类型。

1.耗能减震

耗能减震具体是在建筑结构的空间,层间等部位装设消能装置,如果地震等级较低,建筑结构自身会协同各个部位的消能装置,维持建筑结构的弹性状态规避地震的影响,减小地震的危害程度。如果地震的等级较高,增加建筑结构自身的形变程度,并协同消防装置内部的大阻尼,有效吸收和消耗地震能量,并将其转换成热能的形式传输至外界,这能够显著降低地震对建筑结构的影响,维持建筑结构的弹性形态,此种技术主要具有以下特点:

(1)安全性和可靠性较高,借助耗能装置有效吸收和消耗地震能量,进而保护建筑物的主体结构;

(2)经济且环保。这主要是因为此装置中采用了柔性性能,可缩减剪力墙数量和配筋断面;

(3)应用范围广泛,此种装置可应用在工厂、办公大楼中;

(4)维护经费较低。如果装设耗能减振装置,需要定期维护,进而保障其正常运行。该装置和其余减振装置相比,维护经费相对较低。

2.基础减震

基础减震具体是在建筑物基地位置装设控制结构,阻挡地震能量的向上传输,降低地震能量对建筑结构的影响程度,规避地震损害。目前,我国主要存在橡胶垫、摩擦滑动等多种隔震技术。我国基础隔震技术主要具有以下特点:

(1)隔震技术具有广阔的应用范围,被大面积应用在新建筑设计施工和旧建筑加固中,得到了越来越多人的支持和认可;

(2)隔震形式正在朝着多样化的方向发展,已经从传统的砌体结构过渡到钢筋混凝土结构,又到钢结构和木结构,截止到目前为止,组合结构最为常见;

(3)隔震技术增添了隔震装置选择中的多样性,同时,伴随着科学技术的快速发展,混合隔震技术地位日益凸显。

(三)半主动控制

半主动控制是一种有效融合建筑结构自身力量和外界力量的控制技术,自主调节建筑结构地震参数,最终实现减振目的。其中外界力量需求较低,无需强电,只要最大限度地利用弱电便可。另外,在此种技术中主要借助开关完成相关控制,通过对开关的处理操作可有效调控系统工作情况,进而在某种程度上改变建筑结构动力特征。现阶段,可变阻尼系统、可调控的摩擦式系统是最为主要的半主动控制装置。

(四)混合控制

混合控制,可以将其简单地理解为主动控制和被动控制的融合,这种控制技术具有设计繁琐的特点,这种振动控制技术被广泛地应用在日本建筑结构设计中。在具体的设计过程中,应多次深入调查建筑物所处地区的地震情况并全面勘查地质条件,掌握各种信息,优化调整控制系统,进而实现防震抗震的目的。这种控制技术有效融合了主动控制和被动控制中的优点,然而其工程造价较高,在我国很少应用。

结语

伴随着防震技术的不断发展,有效提升了建筑物的防震性能,涌现出了大量的防震装置与新型技术,这为建筑结构的减振和预防开辟了广阔的发展前景。我国属于地震灾害频繁发生的国家,为进一步控制地震灾害,降低对人们和社会的损失,我们应加大在振动控制方面的研究力度,积极引入国外最新技术手段、现代原材料和装置,紧密结合我国建筑行业的基本情况,研制生产更多的优质、实用的减振产品,提升建筑物的抗震性能,切实保障居民的生命以及财产安全。

参考文献:

[1]张艳民.浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].房地产导刊,2014,(3):381-381.

[2]陈波.建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].房地产导刊,2013,(6):291-291.

[3]刘翔.建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].城市建设理论研究(电子版),2014,(6).

建筑减隔震技术篇8

关键词:结构抗震技术;建筑工程;策略

abstract:intheconstructionsector,architecturalengineeringstructureseismictechnologyisaveryimportanthigh-techtechnology,whichcaneffectivelyavoidandreducebuildingsinthedamagesustainedbytheearthquake.thispaperfirstintroducedtheconstructionengineeringstructureseismictechnology'sbasicprinciple,thenexpoundstheconstructionengineeringstructureseismicdesignprinciples,finally,thispaperanalysesthearchitectureengineeringstructureseismiccontrolthecommontechnology.

Keywords:structureseismictechnology;Buildingengineering;strategy

中图分类号:tU352.1+1文献标识码:a文章编号:

1.建筑工程结构抗震技术的基本原理

在地震发生的时候,地壳内部要释放巨大的能量,这些能量以能量波德形式向周围传递。在地震的波及范围内,它用输入能量的方式破坏建筑物,建筑物会产生激烈的振动,甚至遭到严重破坏而倒塌。地震时建筑物的振动剧烈程度与其本身的阻尼相关,建筑物的阻尼越小,其对地震能量的吸收和消耗就越小,那么振动就越剧烈,反之振动就越轻。

所以,建筑工程结构抗震技术的最基本的思想就是要想方设法增加建筑物的阻尼,以增大对地震所释放能量的吸收和消耗量,从而达到减轻振动、减少损害的目的。这是建筑工程结构抗震技术区别于传统抗震技术的根本所在,结构抗震技术是将地震看作一种能量的释放过程,透过增加建筑物的阻尼的方式主动抗震,从而减轻地震对建筑物的破坏。而传统的抗震方法只是将地震看作是一种力的作用,透过增强建筑物的刚度和强度的方式实行被动防震,效果并不理想[1]。

2.建筑工程结构抗震设计的基本原则

在建筑物的结构抗震技术设计中,为了实现预期的建筑物抗震效果,应该遵循以下原则:

2.1结构应具有连续性

在对建筑物进行设计时,应该使建筑物在结构上具备完整的连续性,这样就能够使建筑物在地震中保持为一个整体,促进其抗震功能的发挥。如果建筑物在地震中不能在结构上保持连续性,就不能有效地吸收和消耗地震能量,从而导致建筑物遭受比较大的损坏。

2.2保证构件间的可靠连接

在建筑物的设计和施工过程中,应该注重加强建筑物各构件之间的稳固连接,这样就能够使建筑物在地震的能量传递中保持一定的强度和建筑物变形时保持一定的延展性,从而有效吸收和消耗地震能量,减少建筑物在地震中遭受的破坏。

2.3增强房屋的竖向刚度

在设计和对建筑物进行施工时,应该使建筑物在横、竖两个方向上都具备足够的竖向刚度,同时确保建筑物基础部分的整体性,在地震中就会具备很好的坚韧性和延展性,以避免或者降低地震时建筑物所遭受的损害。

3.建筑工程结构抗震控制的技术分析

3.1被动控制

被动控制的防震技术并不包含外部能源的抗震技术,通常是在建筑物的某个部位增加子系统,或者对建筑物的某些构建进行结构上的处理,以改变其动力特性。当前,建筑物的被动控制抗震技术已经成为一个研究热点,在很多建筑工程中都有应用,被动控制抗震技术可以分为基础隔震以及耗能减震两个类别。

3.1.1基础隔震

建筑物的基础隔震技术指的是在建筑物的基础部分构建控制机构来阻隔地震时能量的向上传送,以达到减轻建筑物的振动,降低地震破坏的效果。从隔震技术的发展过程来看,它有以下的特点:第一,建筑物隔震技术在建筑业的运用越来越普及,越来越广泛。建筑物隔震技术不但在近几年的一些新建工程中有广泛的运用,在旧有建筑物的防震加固中也时常用到。第二,建筑物隔震技术的结构形式设计日益多样化,已经从传统的砌体结构以及钢筋混凝土结构发展为组合结构、钢结构以及木结构。第三,隔震技术可以选择的隔震装置日益增多。当前研究应用的建筑物震技术主要有:摩擦滑移隔震、层橡胶垫隔震、支撑式摆动隔震、珠及滚轴隔震以及混合隔震等[2]。

3.1.2耗能减震

建筑物耗能减震技术是将建筑物的一些部件设计成耗能元件,或者在建筑物的一些部位装配阻尼器。在小震以及风荷载的作用下,这些阻尼器和耗能元件都处于弹性状态,使建筑物的整个结构具备很强的侧向刚度,进而在地震中发挥重要作用。在强烈地震发生时,阻尼器和耗能元件会进入非弹性状态,使建筑物的阻尼大大增加,大量吸收和消耗地震能量,使建筑物的主体振动大大减小,进而达到保护建筑物的效果。建筑物耗能减震技术的原理是将地震能量导向特别的元件或者机构并加以吸收和消耗,进而减轻建筑物主体的损耗,它有以下特点:第一,安全,凭借耗能装置来消耗地震能量,进而保护建筑物;第二,经济,成本不是很高;第三,合理;第四,维护费用低,适用范围广。当前,比较常用的耗能减震装置有复合型耗能器、摩擦耗能减震装置、粘滞阻尼器、金属阻尼器以及粘弹性阻尼器等。

3.2主动控制

建筑工程中的主动控制抗震技术需要外部能源来实现,它需要透过施加和振动方向相反的作用力来进行建筑物减震。这种技术的原理是:传感器对建筑物的外部激励以及动力响应进行监测,然后将信号传送到计算机,计算机再依据程序计算应该施加的作用力的大小,然后经过外部的能源驱动控制系统产生所需求的作用力。当前建筑业已经研究和开发的建筑物主动控制抗震装置主要有:主动拉索系统、主动质量阻尼系统、主动空气动力挡风板系统、主动支撑系统以及气体脉冲发生器等。

3.3半主动控制

建筑物半主动控制抗震技术是使用控制机构来调节建筑物在地震发生时的结构参数来实现减震目的的,这项技术对于外部能源的要求不高,不需要使用强电,只需要弱电装置来供应就可以了,比如蓄电池等。半主动控制抗震技术通常使用开关来控制,透过开关来调节控制器的状态,进而改变建筑物的动力特性。当前建筑业比较常用的建筑物半主动控制减震装置有:可变阻尼系统、可变刚度系统、可控液体阻尼器、主动调节参数质量阻尼系统以及可控摩擦式隔震系统等[3]。

3.4混合控制

建筑物混合控制抗震技术是被动控制与主动控制的综合应用。这种抗震技术充分运用了被动控制与主动控制的抗震优点,它既能够透过被动控制抗震系统吸收和耗散地震能量,又能够运用主动控制抗震系统来达到抗震效果,所以混合控制抗震技术具有非常高的应用价值。当前建筑业比较常用的混合控制抗震装置主要有:阻尼耗能抗震与主动控制抗震相结合的混合控制抗震系统;调谐质量阻尼系统与主动质量阻尼系统组合的混合控制;滑掀体阻尼系统与主动质量阻尼系统结合的混合控制抗震系统;基础隔震抗震与主动控制抗震结合的混合控制抗震系统,等等。

在以上四种建筑工程结构抗震技术中,主动控制抗震技术拥有最好的抗震效果,但是因为它所需外部能量大,再加上控制系统比较复杂,所以在实际运用上反而不够普及;被动控制抗震技术实用性比较大,当前发展迅速,应用最为广泛;半主动控制抗震技术由于其精确度比较高,价格相对低廉,所以有着很好的市场前景;混合控制抗震技术具备了几种抗震技术的优势,所以效果十分突出,前景也非常广阔。

4.结语

总而言之,随着我国经济社会的不断发展和建筑业抗震技术的不断更新,我国建筑市场的结构抗震需求越来越大,抗震技术特点也日益呈现出多样化的发展趋势。当前建筑业新开发的结构抗震技术在实际应用中有着突出的优势,为新建筑物的结构抗震设计和现有建筑物的结构抗震加固提供了良好的途径。建筑物结构抗震技术克服了传统技术的“硬碰硬”技术缺点,具有效果显著以及安全可靠的特点,在今后的发展中必将日益走向成熟,为我国的建筑物抗震事业提供坚实的技术基础。

参考文献:

[1]王力军.土木工程施工中的结构抗震技术研究[J].中国建设信息,2011(6)。

[2]刘青山.浅论我国建筑物施工中的抗震技术创新[J].华章,2010(4)。

[3]张丽霞.高层建筑的结构抗震技术分析[J].建筑技术开发,2011(16)。

建筑减隔震技术篇9

【关键词】结构抗震技术;建筑工程;策略

中图分类号:tU198文献标识码:a文章编号:

1.建筑工程结构抗震技术的基本原理

在地震发生的时候,地壳内部要释放巨大的能量,这些能量以能量波德形式向周围传递。在地震的波及范围内,它用输入能量的方式破坏建筑物,建筑物会产生激烈的振动,甚至遭到严重破坏而倒塌。地震时建筑物的振动剧烈程度与其本身的阻尼相关,建筑物的阻尼越小,其对地震能量的吸收和消耗就越小,那么振动就越剧烈,反之振动就越轻。

所以,建筑工程结构抗震技术的最基本的思想就是要想方设法增加建筑物的阻尼,以增大对地震所释放能量的吸收和消耗量,从而达到减轻振动、减少损害的目的。这是建筑工程结构抗震技术区别于传统抗震技术的根本所在,结构抗震技术是将地震看作一种能量的释放过程,透过增加建筑物的阻尼的方式主动抗震,从而减轻地震对建筑物的破坏。而传统的抗震方法只是将地震看作是一种力的作用,透过增强建筑物的刚度和强度的方式实行被动防震,效果并不理想。

2.建筑工程结构抗震设计的基本原则

在建筑物的结构抗震技术设计中,为了实现预期的建筑物抗震效果,应该遵循以下原则:

2.1结构应具有连续性

在对建筑物进行设计时,应该使建筑物在结构上具备完整的连续性,这样就能够使建筑物在地震中保持为一个整体,促进其抗震功能的发挥。

2.2保证构件间的可靠连接

在建筑物的设计和施工过程中,应该注重加强建筑物各构件之间的稳固连接,这样就能够使建筑物在地震的能量传递中保持一定的强度和建筑物变形时保持一定的延展性,从而加大建筑物的抗震性能。

2.3增强房屋的竖向刚度

在设计和对建筑物进行施工时,应该使建筑物在横、竖两个方向上都具备足够的竖向刚度,同时确保建筑物基础部分的整体性,以避免或者降低地震时建筑物所遭受的损害。

3.建筑工程结构抗震控制的技术分析

3.1被动控制

被动控制的防震技术并不包含外部能源的抗震技术,通常是在建筑物的某个部位增加子系统,或者对建筑物的某些构建进行结构上的处理,以改变其动力特性。当前,建筑物的被动控制抗震技术已经成为一个研究热点,在很多建筑工程中都有应用,被动控制抗震技术可以分为基础隔震以及耗能减震两个类别。

3.1.1基础隔震

建筑物的基础隔震技术指的是在建筑物的基础部分构建控制机构来阻隔地震时能量的向上传送,以达到减轻建筑物的振动,降低地震破坏的效果。从隔震技术的发展过程来看,它有以下的特点:第一,建筑物隔震技术在建筑业的运用越来越普及,越来越广泛。建筑物隔震技术不但在近几年的一些新建工程中有广泛的运用,在旧有建筑物的防震加固中也时常用到。第二,建筑物隔震技术的结构形式设计日益多样化,已经从传统的砌体结构以及钢筋混凝土结构发展为组合结构、钢结构以及木结构。第三,隔震技术可以选择的隔震装置日益增多。当前研究应用的建筑物震技术主要有:摩擦滑移隔震、层橡胶垫隔震、支撑式摆动隔震、珠及滚轴隔震以及混合隔震等。

3.1.2耗能减震

建筑物耗能减震技术是将建筑物的一些部件设计成耗能元件,或者在建筑物的一些部位装配阻尼器。在小震以及风荷载的作用下,这些阻尼器和耗能元件都处于弹性状态,使建筑物的整个结构具备很强的侧向刚度,进而在地震中发挥重要作用。在强烈地震发生时,阻尼器和耗能元件会进入非弹性状态,使建筑物的阻尼大大增加,大量吸收和消耗地震能量,使建筑物的主体振动大大减小,进而达到保护建筑物的效果。建筑物耗能减震技术的原理是将地震能量导向特别的元件或者机构并加以吸收和消耗,进而减轻建筑物主体的损耗,它有以下特点:第一,安全,凭借耗能装置来消耗地震能量,进而保护建筑物;第二,经济,成本不是很高;第三,合理;第四,维护费用低,适用范围广。当前,比较常用的耗能减震装置有复合型耗能器、摩擦耗能减震装置、粘滞阻尼器、金属阻尼器以及粘弹性阻尼器等。

3.2主动控制

建筑工程中的主动控制抗震技术需要外部能源来实现,它需要透过施加和振动方向相反的作用力来进行建筑物减震。这种技术的原理是:传感器对建筑物的外部激励以及动力响应进行监测,然后将信号传送到计算机,计算机再依据程序计算应该施加的作用力的大小,然后经过外部的能源驱动控制系统产生所需求的作用力。当前建筑业已经研究和开发的建筑物主动控制抗震装置主要有:主动拉索系统、主动质量阻尼系统、主动空气动力挡风板系统、主动支撑系统以及气体脉冲发生器等。

3.3半主动控制

建筑物半主动控制抗震技术是使用控制机构来调节建筑物在地震发生时的结构参数来实现减震目的的,这项技术对于外部能源的要求不高,不需要使用强电,只需要弱电装置来供应就可以了,比如蓄电池等。半主动控制抗震技术通常使用开关来控制,透过开关来调节控制器的状态,进而改变建筑物的动力特性。当前建筑业比较常用的建筑物半主动控制减震装置有:可变阻尼系统、可变刚度系统、可控液体阻尼器、主动调节参数质量阻尼系统以及可控摩擦式隔震系统等。

3.4混合控制

建筑物混合控制抗震技术是被动控制与主动控制的综合应用。这种抗震技术充分运用了被动控制与主动控制的抗震优点,它既能够透过被动控制抗震系统吸收和耗散地震能量,又能够运用主动控制抗震系统来达到抗震效果,所以混合控制抗震技术具有非常高的应用价值。当前建筑业比较常用的混合控制抗震装置主要有:阻尼耗能抗震与主动控制抗震相结合的混合控制抗震系统;调谐质量阻尼系统与主动质量阻尼系统组合的混合控制;滑掀体阻尼系统与主动质量阻尼系统结合的混合控制抗震系统;基础隔震抗震与主动控制抗震结合的混合控制抗震系统,等等。

在以上四种建筑工程结构抗震技术中,主动控制抗震技术拥有最好的抗震效果,但是因为它所需外部能量大,再加上控制系统比较复杂,所以在实际运用上反而不够普及;被动控制抗震技术实用性比较大,当前发展迅速,应用最为广泛;半主动控制抗震技术由于其精确度比较高,价格相对低廉,所以有着很好的市场前景;混合控制抗震技术具备了几种抗震技术的优势,所以效果十分突出,前景也非常广阔。

4.结语

总而言之,随着我国经济社会的不断发展和建筑业抗震技术的不断更新,我国建筑市场的结构抗震需求越来越大,抗震技术特点也日益呈现出多样化的发展趋势。当前建筑业新开发的结构抗震技术在实际应用中有着突出的优势,为新建筑物的结构抗震设计和现有建筑物的结构抗震加固提供了良好的途径。

建筑物结构抗震技术克服了传统技术的“硬碰硬”技术缺点,具有效果显著以及安全可靠的特点,在今后的发展中必将日益走向成熟,为我国的建筑物抗震事业提供坚实的技术基础。

【参考文献】

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[3]张丽霞.高层建筑的结构抗震技术分析[J].建筑技术开发,2011(16).

建筑减隔震技术篇10

【关键词】高层隔震结构;组成;原理;设计方法

中图分类号:S611文献标识码:a文章编号:

高层建筑的安全问题是现代建筑在设计和施工时面临的一个难题,特别是在地震多发的区域,必须要提高高层建筑的抗震能力,保护建筑的安全。而高层建筑结构隔震技术作为一种新型的抗震防灾技术,能够大大提高高层建筑的抗震能力,这一事实已经在1994年美国圣费南尔多地震、1995年日本阪神地震中得到了验证,并且表现出了良好的减震效果。近年来,这一技术被广泛地推广和应用到高层建筑之中。本文对目前高层建筑隔震技术的设计进行了总结,并对此展开研究,希望能够为高层建筑的隔震结构设计做出自己的贡献。

一、高层隔震系统的组成

基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层,将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层,大部分被隔震层的隔震装置吸收,仅有少部分传到上部结构,从而大大减轻地震作用,提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索,如今基础隔震技术已经系统化、实用化,它包括摩擦滑移系统、叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统,性能稳定可靠,采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件,该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互放置,经过专门的硫化工艺粘合而成,其结构、配方、工艺需要特殊的设计,属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有:天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。

二、高层基础隔震技术原理

传统的抗震结构是通过结构和构件来抵抗并消耗地震能量的,设计时将地震作用力作为一种外加荷载,与作用在结构上的其他荷载进行组合来设计和验算结构是否满足设计和使用要求。隔震建筑则增加了专门的变形和耗能装置:橡胶隔震支座和阻尼器(如铅阻尼器、油阻尼器、钢棒阻尼器、粘弹性阻尼器、滑板支座等)橡胶隔震支座具有提供竖向承载能力、弹性得位能力、良好的变形能力等特性,此外铅芯橡胶隔震支座同时还具有消耗地震能量的耗能特性。另一方面,传统的抗震结构体系中,低层抗震建筑的周期延长到2-5秒,有效地降低了结构的地震加速度反应。

叠层橡胶支座简化剪切刚度

采用隔震技术,上部结构的地震作用一般可减小3-6倍,地震时建筑物上部结构的反应以第一振型为主,类似于刚体平动,基本无反应放大作用,通过隔震层的相对大位移来降低上部结构所受的地震荷载。按照较高标准设计和采用基础隔震措施后,地震时上部结构的地震反应很小,结构构件和内部设备都不会发生破坏或丧失正常的使用功能,在房屋内部工作和生活的人员不仅不会遭受伤害,也不会感受到强烈的摇晃,强震发生后人员无需疏散,房屋无需修理或仅需一般修理。从而保证建筑物的安全甚至避免非结构构件如设备、装修破坏等次生灾害的发生。

三、高层隔震体系的特殊性

高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比,具有特殊性。首先对高层隔震建筑,上部结构不能满足刚体运动的假定,高振型反应分量的影响不能忽视,不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应;二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大,在较大地震和强风作用下,隔震支座可能会有拉应力的出现,如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长,所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期,以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析,具有较高的研究价值和重大的工程意义。

四、高层隔震结构的设计

地震对建筑物的破坏作用,是由于地面运动激发建筑物强烈振动所造成的,也就是说,破坏的能量来自地面,通过基础向上部结构传递。人们总结地震经验发现,地震时结构底部的有限滑动能大幅度地减轻上部结构的破坏程度,因此在建筑物上部结构与基础之间以及上部建筑层间设置隔震层,利用软弱隔震层的大变形来减少地震能量的输入,减少地震地面运动对上部结构的影响(隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右),从根本上减少地震对人身安全、建筑物及其室内重要设备的破坏,以达到防震的目的。隔震措施主要包括基础隔震和层间隔震。基于可动概念的基础隔震方案主要有以下几种:

(一)软垫式隔震

软垫式隔震是在房屋底部设置若干个带铅芯的钢板橡胶块隔震装置,使整个房屋坐落在软垫上。与传统结构相比,在结构底部设置软垫式隔震装置的楼房在遭遇地震时,楼房底面和地面之间产生相对水平位移,房屋自振周期加长,主要变形都发生在软垫处,上部结构层间侧移变得很小,从而保护结构免遭破坏。

(二)滑移式隔震

滑移隔震体系是指在上部结构和建筑物基础之间设置一个滑移面,并在滑移面上使用摩擦系数较小的摩擦材料(钢珠、石墨等),允许建筑物在发生地震时相对基础作整体水平滑动,使结构与基础解锁,起到隔离地面运动的作用。同时建筑物在滑动过程中通过摩擦耗散了地震能量,有效限制能量向上传递和向下反馈,从而达到减震的效果。

(三)摆动式隔震

摆动式隔震是将基础支撑在可摆动的短柱群或桩基上,或者将基础设计成底部呈球状的整体,并在基础侧面采用圆形弹簧作为阻尼器。在地震作用下,基础可产生一定的倾向和摆动,即以低的刚度控制结构的反应,延长自振周期,从而减轻地震作用。此种摆动隔震方式实际上是柔性底层概念的改进和引伸。

(四)悬吊式隔震

悬吊式隔震是将整个结构物悬挂在巨型钢架或钢筋混凝土内筒上,地震时,悬挂物和支撑协同工作,从而大幅度减少建筑物所受到的地震惯力。其中应用最广泛的是多层悬挂楼板结构,主要用于公共和生活建筑。层间隔震是结构隔震与抗震相结合的一种方法,它是在原结构上安装由质量和隔震支座组成的耗能减震装置,地震时,耗能减震机构吸收并消耗地震能量,从而减小原结构的地震反应。上部隔震部分结构对下部抗震部分也具有反作用。它的减震效果一般在10%~40%之间,显然它的减震效果不及基础隔震结构,但它可利用结构的加层或原结构的隔热层,做适当的改建,从而达到减震目的。所以这是一种简单、容易实现的方法,在增加少量投资的同时,大大提高结构的抗震能力,适用于旧房加层和抗震加固结构。层间隔震常用的支座是橡胶支座,可提高弹性回复力。

五、结语

目前,国内有关高层隔震建筑物在设计和施工方面的研究仍然相当欠缺,在这一领域存在较大的技术空白,一定程度上阻碍了高层隔震建筑的发展。而对于已经完成的研究报告仍有待各有关部门的探讨和评估,并且接受生产实际的检验,使研究的成果得以展现,最终能应用于高层隔震建筑物结构的设计审查、隔震消能材料的认证与认证机制以及评定机构的指定工作中来。如何有效的结合各有关部门和机构,研究高层结构隔震技术,是我们技术工作者的共同任务。

参考文献

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