隔震技術(shù)與應用

第18卷第3期唐山學(xué)院學(xué)報Vol. 18 No. 32005年09月Journal of Tangshan CollegeSep.2005隔震技術(shù)與應用馬衛華,郝婷玥,李曉芝(唐山學(xué)院土木工程系,河北唐山063000摘要:介紹了幾種隔震技術(shù)的工作原理及應用情況,總結了我國隔震技術(shù)的應用現狀及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞:隔震;夾層橡膠支座;摩擦滑移隔震;摩擦滾擺支座中圖分類(lèi)號:TU352.1+2文獻標識碼:A文章編號:1672-349X(2005)03-0104-03The shock Isolation Techniques and Their ApplicationMA Wei-hua, HAO Ting-yue, Ll Xiao-ZlDepartment of Civil Engineering, Tangshan College, Tangshan 063000, China)Abstract: The paper introduces the working principle of several kinds of shock isolation techniquesin our country and sums up the application actuality and development prospect of shock isolationtechniques in our country.Key Words: shock isolation; laminated rubber bearing; rubbing glide for shock isolation; rubbing20世紀70年代初,在工程抗震學(xué)科中出現了結構振動(dòng)上部結構上部結構控制技術(shù),該技術(shù)與傳統的方法有很大的不同,對地震由抗”變“導”,是一種積極主動(dòng)的減震方法。結構振動(dòng)控制技術(shù)包括很多方面,其中發(fā)展最成熟的就是隔震技術(shù)1。經(jīng)過(guò)20多年的研究和實(shí)踐,隔震技術(shù)理論已成熟,并在推廣應用。目前美國、日本等發(fā)達國家技術(shù)水平居世界前列,我國在某下部結構些領(lǐng)域的理論研究也已達世界先進(jìn)水平,但在推廣應用上較為緩慢圖1隔震體系示意圖1隔震原理技術(shù)主要有以下幾種2.1夾層橡膠支座隔震隔震就是隔離地震對建筑結構的作用。隔震體系通常設夾層橡膠支座由薄膠板和薄鋼板交互重疊,模壓硫化而置在結構底部與基礎頂面之間使上部結構與基礎分離,通過(guò)成。如圖2所示。當發(fā)生水平地震作用時(shí),由于夾層橡膠隔震體系隔離地震波向上部結構的輸入,延長(cháng)結構基本周期降低建筑物地震反應。大量研究結果表明采用隔震體系,上支座是由橡膠鋼板層層緊密結合本身可消耗一部分地震部結構的變形類(lèi)似于剛體平動(dòng),地震反應沒(méi)有放大現象,僅能量,且因其水平剛度很小,產(chǎn)生較大水平位移,也可消耗部當于原結構所受到的地震作用的1/4~1/122,確保了建筑物分地震能量因而夾層橡膠支座隔震效果明顯。在受到強烈地震作用時(shí)不出現大破壞或倒塌。如圖1所示夾層橡膠墊隔震技術(shù)的成熟,主要體現在下述幾個(gè)方2隔震技術(shù)面:(1)豎向承載能力大,作為建筑結構物的支承墊,非常安現代隔震系統大多由隔震支座、阻尼器,地基振動(dòng)和鳳全。目前我國夾層橡膠墊隔震房屋的豎向承載力安全系數均大反應控制裝備等組成,其中隔震支座是核心,因而隔震技術(shù)中國煤什十達到成干噸極限承載力達可以按隔震裝置或隔震支座進(jìn)行分類(lèi)?，F階段我國的隔震到上由于夾層橡膠墊的剛度及CNMHG驗值與現場(chǎng)實(shí)際值比較收稿日期:2004-10-10基金項目:唐山市重點(diǎn)實(shí)驗室資助項目(04363901B-4)作者有驁握(1978-),男,助教,主要從事建筑結構教學(xué)與設計工作第3期馬衛華,郝婷玥,李曉芝:隔震技術(shù)與應用上連接銅板筑物可作整體擺動(dòng),由于底座是一個(gè)凹型圓盤(pán),建筑物可上下移動(dòng),這種支座隔震效果明顯,使用時(shí)要注意給建筑物四夾層鋼板保護層周留有足夠空隙,以免因建筑物擺動(dòng)引起相鄰建筑物互撞。夾層橡膠柱 column上部支座凹型圓盤(pán)可藻鋁芯下連接鋼板圖2夾層橡膠支座示意圖吻合,所以,可以通過(guò)設計計算,較準確地控制強地震時(shí)結構的地震反應。我國采用夾層橡膠墊建造的隔震房屋的地震圖3摩擦滾擺支座示意圖反應控制在傳統抗震房屋地震反應的1/2~112之內,非3我國隔震技術(shù)的應用常安全。(3)具有穩定的彈性復位功能,能在多次地震中自20世紀70年代以來(lái),我國隔震技術(shù)的研究趨向系統化,動(dòng)瞬時(shí)復位。(4)構造簡(jiǎn)單安裝方便。夾層橡膠墊集水平隔震技術(shù)從最初以滑移為主,發(fā)展到現在以?shī)A層橡膠支座為滑動(dòng)、阻尼和彈性恢復力等特性于一體,只要從生產(chǎn)廠(chǎng)家購主。我國采用夾層橡膠支座的隔震建筑,建筑面積已超過(guò)買(mǎi)一定規格和性能要求的夾層橡膠墊,施工時(shí)安裝就位即200m2目前,隔震建筑已廣泛應用于北京、上海、新疆、云成不必對多種零件進(jìn)行復雜的拼裝,也不必在施工安裝后南、山西、廣東等20個(gè)省市覆蓋了我國大部分地震設防區進(jìn)行試推檢驗在工程應用上比較現實(shí)可行。(5)耐久性較除了在普通房屋建筑上應用隔震技術(shù),在鐵路、地鐵和橋梁好。其抗低周疲勞性能、抗熱空氣老化、抗臭氧老化、耐酸方面也開(kāi)始應用,如199年10月建成通車(chē)的南疆鐵路線(xiàn)上性、耐水性、耐火性均較好。即其長(cháng)時(shí)效的物理和化學(xué)穩定的布谷敦大橋,位于晉州市的全長(cháng)53m的石津渠中橋和廣性較好,使用壽命可達60~70年以上,這是其他各種隔震裝州地鐵工程等。置難以保證的。(6)夾層橡膠墊可安裝在不同的標高位置目前,我國在隔震支座理論研究的某些方面可達世界先上,并且受建筑物地基不均勻沉降的影響不十分明顯。由于進(jìn)水平,但在實(shí)際應用數量、隔震建筑物的地震觀(guān)測、設計規夾層橡膠墊具有上述優(yōu)越性,因此成為目前我國和世界各國范等方面同少數發(fā)達國家相比還有一定距離只有在試點(diǎn)低最為成熟、應用最廣泛的隔震裝置。造價(jià)民用隔震住宅這一領(lǐng)域是領(lǐng)先的摩擦滑移隔震4隔震技術(shù)的發(fā)展趨勢與前景該方法是在基礎面上設滑移層,利用滑移層,使上部結現階段隔震技術(shù)的研究方向有以下幾點(diǎn):(1)將兩種或構與基礎解耦,產(chǎn)生一定滑移力。當建筑受到小震作用時(shí),多種隔震方法組合應用。如將夾層橡膠和摩擦滑移等綜合摩擦力能阻止上部結構滑動(dòng)。當地震強度達到一定程度時(shí),運用,力求揚長(cháng)避短這是今后隔震技術(shù)的研究重點(diǎn)。(2)夾滑移層受到地震作用大于摩擦力,滑動(dòng)面滑移,通過(guò)滑移消層橡膠隔震支座僅考慮水平隔震,對豎向地震幾乎沒(méi)有減震耗和阻止地震能量上傳,起到隔震作用,達到地震強度增大作用。豎向地震作用對一般的建筑物影響不大,但對一些大而上部結構內力不增加的目的跨度和長(cháng)懸臂結構,豎向地震作用影響會(huì )很大,這種既能在滑移隔震的關(guān)鍵在于滑移裝置?；蒲b置包括滑移件水平方向減震,又能在豎向減震的三維減震系統已在日本研和限位耗能件。常見(jiàn)的滑移件由上下鋼板和中部滑移面組制成功,我國尚處研究階段。(3)夾層橡膠隔震系統在豎向成。摩擦面的材料有聚氟乙烯板,復合聚氟乙烯和柔性石墨有很大的承壓能力,但其抗拉能力較弱,當使用隔震技術(shù)的涂層等。另外,上下承板可考慮用高強度混凝土,滑移裝置建筑物特別是一些高寬比較大的建筑物在遭遇地震作用中的限位元件,并不承受豎向荷載,在水平荷載下只起穩定、時(shí),傾覆力矩會(huì )引起較大的柱子拉力,這種拉力對隔震支座復位和耗能作用。常見(jiàn)的限位元件有變截面剛桿、“”型熱有很大的破壞作用,從而限制了隔震技術(shù)的應用范圃。因扎鋼板和扭轉梁等此,更多地開(kāi)展這一方面的試驗和研究非常必要。(4)一般但是,由于往復滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的階躍突變會(huì )在一定程認為,低層建筑物柱子傳來(lái)的軸力不大時(shí)采用隔震系統后效度上激發(fā)上部結構的高頻響應,隔震效果不及橡膠墊塊。果明顯。以前我國采用隔震技術(shù)的建筑大多是多層框架結外,無(wú)向心復位裝置的純摩擦滑移機構無(wú)自動(dòng)復位功能,不構或砌體結構,隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展高層建筑日益增多,如何在利于結構震后復位。高層建筑中采用隔震技術(shù)已成為高層抗震設計的熱點(diǎn)話(huà)2.3摩擦滾擺式支座隔震題。在高層建筑中采用隔震處理強大柱子拔力是一個(gè)技摩擦滾擺式隔震器主要由上部的帶滾球的凹型鋼支座術(shù)難玄的出和部分地解決了這一問(wèn)題摩擦板和凹型底座組成。使用時(shí),將上部支座安裝在柱的(5中國煤化土場(chǎng)地,隔震有可能增大下段,然后再安裝到滑盤(pán)內。如圖3所示。地震作用時(shí),建而不CNMHG線(xiàn)國《建筑抗震設計規范》·106·唐山學(xué)院學(xué)報第18卷認為:I,Ⅱ,Ⅲ類(lèi)場(chǎng)地的反應譜特征周期均較小,可建造隔震術(shù)[J].巖土力學(xué)(英文版),2001,22(4):28-31建筑。而實(shí)際上,由于軟土場(chǎng)地的建筑物在地震時(shí)往往破壞「3]周慶文,周福霖,王清敏.疊層橡膠墊隔震性能及設計嚴重,且我國軟土場(chǎng)地分布廣,在軟土場(chǎng)地中如何采用隔震J].工業(yè)建筑,2000.30(8):23-2技術(shù)已成為我國隔震研究的重要方向。(6)隔震系統是隔震4]尚守平,周福霖.北京:結構抗震設計[M].北京:高等技術(shù)的關(guān)鍵,其造價(jià)對隔震房屋成本有很大影響,為此,研教育出版社,2003.制一種性能高價(jià)格低的隔震系統,已受到關(guān)注。5]張文芳,李?lèi)?ài)琴,程文壤.建筑物滑移隔震研究現狀及隔震技術(shù)是一門(mén)新興的應用科學(xué),在結構設計中應用隔新進(jìn)展[].東南大學(xué)學(xué)報,1997,27(增):45-49震技術(shù),能很好地減低地震反應,增加抗震等級,同時(shí)建筑物6]張克猛,范曉軍,黃幼玲.一種新型隔震器的研制[冂的總造價(jià)增大不多。另外隨著(zhù)隔震技術(shù)的發(fā)展,隔震系統造西安交通大學(xué)學(xué)報,2002,36(1):70-73價(jià)將不斷降低,隔震房屋的經(jīng)濟性和安全性雙重效益會(huì )越來(lái)7]姚嫌峰,陳平,趙東.建筑減震技術(shù)的應用和研究[J].越突出。隔震技術(shù)代表未來(lái)抗震技術(shù)的發(fā)展方向,將有非常西安建筑科技大學(xué)學(xué)報,1998,30(3):37-40.好的發(fā)展前景。8]潘紹煥.建筑物隔震技術(shù)概說(shuō)冂].郵電設計技術(shù),參考文獻2000,(5):28-29.9」薛茹,揚秋梭.基礎隔震技術(shù)的研究與發(fā)展[].焦作大1]周福霖.工程結構諴震控制[M].北京:地震岀版社,學(xué)學(xué)報,2002,(1):58-59(貴任編校:白麗娟)2]江宜城,唐家樣,熊世樹(shù),等.北京:中國的基礎隔震技(上接第103頁(yè)表2評價(jià)指標的熵及熵權的計算結果評價(jià)穩定安施工工承載變總造價(jià)對周邊建指標全系數期(d形程度(萬(wàn)元)難度筑的影響方案0.57140,66670.00001.0000歸一化后的方案20.00000.51720.00000.0000水平矩陣R方案31.00001.00000.00000.50001.0000各評價(jià)指標的方案10.36360,40000.54550.66670,3333方案20.00000,00000.45450.0000方案363640.60000.00000.65910.33336667熵0.72010.75690.69930.6993熵權d0.16660.15520.14470.17550.17900,1790按公式(8)計算出各方案的綜合評價(jià)值L1(d,j):L(d,(3)利用該模型進(jìn)行優(yōu)序評價(jià)時(shí),應保證所采集的數據1)=0.3881;L1(d,2)=0.8744;L1(d,3)=0.2342真實(shí)可靠,否則,可能得出不符合實(shí)際的結論,從而誤導決策以上計算結果表明L1(d,3)>L1(d,1)>L1(d,2),所方案的優(yōu)選以,這三個(gè)深基坑坑壁支護方案由優(yōu)至劣的順序為方案3、方案1方案2,在進(jìn)行深基坑開(kāi)挖選擇坑壁支護方案時(shí),應優(yōu)參考文獻:先考慮選擇方案3,其次考慮方案1,不宜采用方案2。1]廖武,呂培印.深基坑支護方案的多屬性決策分析[J]4結論巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2003,23(3):490-493(1)與其他方法相比,利用熵權方法進(jìn)行方案優(yōu)序評價(jià)2]詹前涌.Fuzy熵在環(huán)境優(yōu)序評價(jià)中的應用[J].系統工所獲取的評價(jià)指標權重只與原始數據有關(guān),較少受到人為主程理論與實(shí)踐,2000,(1):118-124.觀(guān)因素影響,使計算結果更加客觀(guān)、真實(shí)3]閔小寶,吳根秀.熵與決策之間關(guān)系的討論[].計算機(②)作為權數的熵權具有特殊的意義。熵權表示在決策與現代化,2000,(1):32-35,6:或評價(jià)問(wèn)題中指標值確定的情況下,各指標在競爭[4]周貅宇,黃俊南.模糊數學(xué)在深基坑支護方案選擇中的義上的相對激烈程度。從信息角度考慮,熵權代表該指標在中國煤化工3,30(4):16-18該問(wèn)題中提供有用信息量的多少,熵權的大小與被評價(jià)對象有直接關(guān)系CNMHG(責任編校:白麗娟)