隔震技术应用应该有个过程.doc

隔震技术应用应该有个过程，但也是搞结构的一个方向。刚颁布的国家防震减灾规划(20062020年)中已提出“推进隔震等新技术在工程设计中的应用”。国内近十年的消化吸收，已经建造了600栋的建筑（日本近3000栋）。 目前能够做房屋建筑隔震设计的设计院还不到1%，应该在这方面有所作为。地震科学技术发展规划（20062020年）提出“研发特殊场地结构隔振减震等抗震新技术”，应该是个研究方向。对“隔震技术”是观念认识的过程，综合评价“隔震技术”，可能就会得出更正确的答案。对于结构人员来说，掌握隔震是必修课。以下对两种结构做了一点对比，供大家讨论。隔震结构与抗震结构的综合效益对比分析一、地震反应。抗震体系：放大地面作用、剧烈震动。隔震体系：减少结构反应、缓慢平动。水平地震加速度减少至1/21/12。二、途径及方法。抗震体系：“硬抗”、加强结构、加粗断面、加多配筋、提高刚度。隔震体系：“软抗”，在建筑物基础与地基间用隔震层将其上、下隔断，地震反应隔震/非隔震=1/3，地震时地动而房不动。三、设防烈度。抗震：按地震动区划图设防隔震：隔震层以上可降低设防12度四、经济性。抗震：结构要求高。隔震：虽增强了隔震层，但减少了断面和配筋，实用面积增加；楼层增加、房屋容积率提高；建筑物全寿命造价明显降低。五、设计依据。抗震：按规定烈度设计。设计方法传统。隔震：考虑了突发性、超烈度(罕遇)大地震；设防水准高于相应非隔震房屋或结构。设计较复杂但也全面，设计方法新颖。六、设防目标。抗震：只考虑结构本身，允许结构破坏。（小震不坏，中震可修，大震不倒）隔震：既保护结构安全，也保护室内设备、网络、装修，功能不中断。（生命线工程，灾害指挥中心，监测中心，通讯大楼，中心医院，博物馆，交通枢纽所在楼等）七、适用范围。抗震：一般用于新设计的建筑结构隔震：既适用新建筑也适用旧建筑结构的抗震改良。既适用一般结构也适用于特殊复杂结构。八、房屋品质。抗震：普通无特色。小震房屋结构会受到累积损坏；大震时房屋功能丧失。隔震：提高房屋高科技含量、突出卖点。保障生命、财产和房屋功能安全。房屋舒适度优异。-rubber8018于2008-3-9 1:37:00修改了此贴子。 本贴得筑龙币:20 等级得币:0 版主奖励:20 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:1得信誉分理由：好资料执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:4执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】幕墙工程设计图 编辑推荐内容 更多内容 留言 投稿 某省中小学抗震鉴定现场检测要点 在5.12震害中探讨抗震设计 楼梯刚度对震区塔式建筑抗震设计的影响分析 鱼骨式剪力墙结构抗震性能评估 某中小学校校舍建筑抗震鉴定报告 南通某抗震审查设计说明rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第2楼2008-2-13 2:45:00近年来对国内600多栋隔震建筑的不完全统计，隔震建筑的造价会在+5-5%之间波动。 隔震建筑和抗震建筑，就象带ABS和不带ABS的车，价格应该是不同的（消能的形式不同），这是很普通的一个道理。亦如砖混、框架、剪力墙、或钢结构一样，造价也是不一样的。 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】框架住宅楼结构设计图纸 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第3楼2008-2-13 2:53:001基础隔震技术的发展与现状11基础隔震技术的早期阶段基础隔震概念最早是由日本学者河合浩藏于1981年提出的，认为先在地基上纵横交错放置几层圆木，圆木上做混凝土基础，再在混凝土基础上盖房，以削弱地震传递的能量1909年，美国的J.A.卡兰特伦茨提出了另外一种隔震方案，即在基础与上部建筑物之间铺一层滑石或云母，这样地震时建筑物会发生滑动，以达到隔离地震的目的1921年，美国工程师FL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1924年，日本的鬼头健三郎提出了在建筑物的柱脚与基础之间插入轴承的隔震方案1927年，日本的中村太郎论述了加装阻尼器吸能装置，在隔震理论方面进行了有益的探索在这一阶段，虽然有了清晰的隔震概念和一定的隔震理论基础，但限于当时的水平与条件，基础隔震技术的应用未被很好地研究与开发12基础隔震技术的现代阶段随着地震工程理论的逐步建立以及实际地震对结构工程的进一步考验，特别是近二三十年来，由于采用大量的强震记录仪对地震进行观测，使人们较快地积累了有关隔震及非隔震结构工作性能的定量化经验，从而对早期提出的一些隔震方法进行了淘汰与升华其中叠层橡胶垫基础隔震体系被认为是隔震技术迈向实用化最卓有成效的体系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，甚至是核设施上截止目前，世界上大约已建成了3100多幢基础隔震建筑，其中80%以上采用的是叠层橡胶垫隔震系统180年代以来，基础隔震研究开始在我国得到重视，国内不少学者对国际上流行的基础隔震体系进行了研究，取得了较大的进展现在，我国已建造了2000余幢各类基础隔震体系的建筑物，有叠层橡胶垫隔震体系、砂垫层滑移摩擦体系、石墨砂浆滑移体系、悬挂隔震结构体系等，其中绝大多数采用的是粘结型叠层橡胶垫隔震体系现代隔震技术经历了30年的历程，得到了广泛的应用，目前隔震技术的应用程度在日本等国家，已经成为建筑的主导；我国将在2007年（在应用面积上）首次超过日本。2叠层橡胶垫体系的隔震原理用建筑物的地震反应谱来说明基础隔震原理，其加速度反应谱和位移谱曲线如图1所示 图1结构反应谱曲线从图中可以看出，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，如图中A点所示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，如图中B点所示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，如图中C点这就是说，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3叠层橡胶垫基础隔震体系的性能评价在诸多基础隔震体系中，通过大量的实验和研究，根据国际上对隔震体系的评价标准，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、耐水性均较好通过对产品试件的各类性能测试，其使用寿命在6080年2最近日本曾将一幢使用了10年之久的叠层橡胶垫基础隔震楼中的隔震器更换下来进行各类性能测试，结果发现，其各类指标与10年前相比，几乎没有什么变化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如日本东京一幢22.8m高的钢筋混凝土基础隔震楼，在1987年12月17日千叶近海发生的6.7级地震中，实测地面加速度为43.8cm/s2，而楼顶的最大加速度仅为11.9cm/s2在叠层橡胶垫基础隔震体系课题的研究过程中，通过对4种不同类型结构隔震体系的分析与计算，可看出抗震设防烈度为8度的地区，若采用叠层橡胶垫基础隔震体系，上部结构的设防烈度可降低12度，且有较大的安全储量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为了保证分析与计算结果的可靠性，分别采用4条途径分析了不同类型的4种结构体系的动力响应，发现：1)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2)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如底层楼梯与主体结构的隔离处理，上下水、煤气、供暖及配电管道穿越隔震层时的柔性化问题等，有一方面疏忽都会在地震中带来巨大的灾难3)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隔震层的位移不能受任何原因的干扰和约束，施工时不能损伤隔震器及其附件，并要求隔震器安置有较高的水平度，以确保地震时隔震层能发生水平位移并瞬时复位4结论1)由于叠层橡胶垫隔震体系具有竖向承载力大、弹性复位功能强、隔震效果明显等性能优势，因此在设计中，对传统楼房的高度限值和安全距离等限制条件均可适当放宽2)研究结果表明，叠层橡胶垫基础隔震体系上部结构的设防烈度可降低12度，且仍有较大的安全储量3)虽然隔震体系要增加一层隔震层，似乎造价有所增高但随上部结构设防烈度的降低而节约的造价，可用于建造隔震层因此，对整个隔震建筑的工程造价来说，和同类非隔震建筑相比，基本持平或略有降低如果把地震时建筑结构的破坏、内部财产的损失、人员伤亡以及建筑物损坏造成的停工停产所带来的损失加起来，该基础隔震体系的经济效益和社会效益十分巨大，是一种极具推广和应用的新技术 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】人防工程结构设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第4楼2008-2-21 4:30:00隔震建筑-科技博览(央视02年)/v_show/id_co00XMTg0NzgyMDQ=.html 隔震技术-走进科学（央视02年）/v_show/id_co00XMTg0ODIyNjg=.html 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】框架办公楼结构设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第5楼2008-2-25 21:53:00一些橡胶隔震技术相关标准和论著 建筑抗震设计规范GB50011-20012001-07-20发布2002-01-01实施建筑结构隔震构造详图03SG610-12003/2/15起执行建筑隔震橡胶支座JG118-20002000-05-10发布2000-12-01实施叠层橡胶支座隔震技术规程CECS126:20012001/8/15实施石油浮放设备隔震设计标准SY/T0318-98高压电气设备减震技术规定工程结构减震控制周福霖著隔震结构设计日本建筑学会著，刘文光翻译建筑结构基础隔震唐稼祥著设备隔震设计黄永林编著 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】水池结构设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第6楼2008-2-25 21:58:00叠层橡胶支座隔震技术规程CECS126:20012001/8/15实施 注：带“条文说明”，其他地方的没有”条文说明”。点击此处下载附件 （附件大小：778KB） 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】砌体结构住宅楼结构设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第7楼2008-2-25 22:01:00建筑隔震橡胶支座JG118-20002000-05-10发布2000-12-01实施点击此处下载附件 （附件大小：653KB） 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】门式刚架厂房设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第8楼2008-2-25 22:03:00石油浮放设备隔震设计标准SY/T0318-98点击此处下载附件 （附件大小：840KB） 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】框架剪力墙结构设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第9楼2008-2-25 22:05:00中国地震动参数区划图点击此处下载附件 （附件大小：1236KB） 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】剪力墙结构设计图 rubber8018 位置:陕西信誉:24专业:结构发贴:76留言电邮主页BLOG引用回复 搜索 献花 顶贴 第10楼2008-2-25 22:20:00隔震技术应用实例点击此处下载附件 （附件大小：1851KB） 本贴得筑龙币:10 等级得币:0 版主奖励:10 贴主答谢：0 献花赠币：0 得信誉分:0执行奖励版主:wuxianming本贴评定等级:3执行评定版主：wuxianming 定制广告 双节同庆：【成套图纸免费下载】钢结构设计图 地震是由于地面的运动，使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动，因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后的模型动力学分析和建筑抗震经验设计，即一次次的震害分析进行修正、补充，得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式，提出了一些建筑物抗震的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用中得到了很不错的效果。但是，针对某些重要的建筑物安全性较高的要求和对一些建筑物的修复加固改造的问题，在建筑设计和施工中逐渐地采用隔震和消能减震技术。 隔震即是隔离地震，在建筑物和构筑物的基底或某个位置设置控制机构来隔离或耗散地震能量，以避免或减少地震能量向上部结构的传输，使结构振动反应减轻，实现地震时建筑物只发生较轻微的运动和变形，从而保障建筑物的安全。随着科技发展，这种技术越来越来受到人们的重视。 2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。 3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。 与以往的建筑结构抗震设计，采用隔震技术的建筑物具有以下优点： （1）提高地震时结构的安全性； （2）设计自由度增大； （3）防止内部物品的振动移动和翻到； （4）防止非结构构件的破坏； （5）抑制振动的不适感； （6）可以保证机械器具的使用功能； 隔震主要分为：积极隔震（对动力设备采取隔振措施）、消极隔震（对建筑结构采取隔震措施）。无论积极隔震还是消极隔震，采取隔震措施就是在基底和结构之间设置减振器或减振材料。在隔震设计时，要经过计算，进行多方案比较选择最佳方案。不经过计算而直接采取隔震措施，有时会导致隔震效率不高或者不经济。当处理不好时，还可能产生共振，不仅无益还会加大震害。 隔震结构原理模型图 从隔震结构原理的模型图分析得知： （1）弹簧的刚度越大，振子的周期就越短；弹簧的刚度越弱，振子的周期就越长。当弹簧的刚度特别大，则建筑物就不能滚动，只有自身的往复变形运动，即建筑物的自身振动，隔震措施就没有发挥出隔震作用；当弹簧的刚度特别小时，建筑物就不能往复运动，即不能成为振子。 （2）当滚珠的摩擦力特别小时，建筑物的往复运动就不会停止；当滚珠的摩擦力特别大时，建筑物就会立刻停止。 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 41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 2楼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1015。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。 42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。 5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