建筑隔震技術(shù)設(shè)計要點之淺析

1、<p>　　建筑隔震技術(shù)設(shè)計要點之淺析</p><p>　　摘要：目前，一種以柔克剛的新型抗震技術(shù)――隔震技術(shù)，正日益受到人們的關(guān)注。本文在分析了建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則的基礎(chǔ)上，重點介紹了建筑隔震技術(shù)的原理、優(yōu)點以及在地震區(qū)的應(yīng)用設(shè)計方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：抗震設(shè)計；基本原則；隔震技術(shù) </p><p>　　Abstract: At pr

2、esent, a new type of seismic isolation technology -- a killing with kindness, people pay more and more attention. Based on the analysis of the basic principle of seismic structure design, mainly introduced the principle,

3、 advantages and application of seismic isolation technology architecture design method in seismic zone. </p><p>　　Key words: seismic design; basic principle; isolation technology </p><p>　　中圖分類號

4、：TU74 </p><p>　　1、建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則 </p><p>　　1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。①結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱（墻）”的原則。②對可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。 </p><p>　　1.2

5、 盡可能設(shè)置多道抗震防線。①一個抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架―剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。②強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導(dǎo)致倒塌?？拐鸾Y(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量

6、，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時倒塌。③適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。④在抗震設(shè)計中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對薄弱，因此在設(shè)計中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。 </p><p>　　1.3 對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震

7、能力。①構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲備，構(gòu)件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。②要使樓層（部位）的實際承載能力和設(shè)計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層（部位）的比值有突變時，會由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。④在抗震設(shè)計中有意識、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。

8、 </p><p>　　2、建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計分析 </p><p>　　2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)。建筑隔震橡膠支座結(jié)構(gòu)設(shè)計時的主要參數(shù)有： </p><p>　　①形狀系數(shù)，第一形狀系數(shù)S1主要體現(xiàn)薄鋼板對橡膠板的約束效果，第二形狀系數(shù)S2主要反映橡膠支座在受壓時的穩(wěn)定性。根據(jù)國內(nèi)外研究成果和工程經(jīng)驗，一般取S1≥15，S2=3～6。 </p><p

9、>　　②外形尺寸。已有研究結(jié)果表明：橡膠支座發(fā)生的水平變形在高達(dá)支座平面尺寸的60％時也是安全的，因此推薦的支座直徑為D=DT/O．6(DT為最大水平位移)。實際應(yīng)用中，一般取D=DT／O．55。橡膠支座的高度日可以根據(jù)形狀系數(shù)和其他有關(guān)參數(shù)設(shè)定，對于Φ400、Φ500、Φ600的支座，一般H分別采用150mm、175mm和200mm比較合適。 </p><p>　?、蹔A層鋼板厚度。橡膠支座的破壞表現(xiàn)為夾層

10、鋼板的斷裂，鋼板越厚，鋼板發(fā)生屈服強(qiáng)度和屈服的位移量越大。鋼板的厚度t。一般為2～4mm。 </p><p>　　④膠層厚度及層數(shù)。在一定范圍內(nèi)，橡膠支座夾層鋼板與膠層厚度之比越大，則支座的豎向承載力越大。 </p><p>　　⑤鉛芯直徑。鉛芯的大小直接影響到支座的阻尼，可以根據(jù)設(shè)計的阻尼性能選定。 </p><p>　　2.2 性能設(shè)計參數(shù)。橡膠支座的性能設(shè)計指

11、標(biāo)主要是指承載能力、剛度、阻尼特性等。 </p><p>　?、儇Q向承載力。橡膠支座的S1越大，或者鋼板抗拉強(qiáng)度越高、鋼板與橡膠板的厚度比越大，則豎向承載力越大。 </p><p>　?、趬杭舫休d力與水平位移。壓剪承載力是指橡膠支座在發(fā)生某一規(guī)定的水平變形下的豎向承載力。在豎向壓應(yīng)力為10～15MPa情況下，一般要求當(dāng)支座的極限水平剪切變形達(dá)到350％時，橡膠支座也不會出現(xiàn)壓剪破壞。 &l

12、t;/p><p>　?、鬯絼偠取Ｏ鹉z支座的水平剛度KH．受橡膠材料性能、支座形狀系數(shù)及壓剪條件等諸多因素的影響。當(dāng)支座S1≥15，S2≥5，豎向壓應(yīng)力≥15MPa，設(shè)計剪切應(yīng)變≤350％時，可以按剪切情況計算KH。 </p><p>　?、茇Q向剛度。為確保支座在使用中不產(chǎn)生過大的豎向壓縮變形，必須保證支座有足夠大的豎向剛度Kv，一般由建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時提出。影響Kv的主要因素有橡膠的硬度及彈性模

13、量、支座形狀系數(shù)（S1、S2），以及豎向壓應(yīng)力和水平剪切變形。 </p><p>　　⑤阻尼特性（阻尼比）。橡膠支座的阻尼比基本上代表了隔震結(jié)構(gòu)體系的阻尼比。MRB、HD-MRB和LRB的阻尼比分別為3％～5％、10％～15％、20％～30％，因此LRB不需匹配阻尼器便可單獨使用。 </p><p>　　2.3 橡膠與鋼板的黏合技術(shù)。隔震橡膠支座是由薄鋼板和薄橡膠板交互疊合、模壓硫化而成，

14、鋼板與橡膠板的黏合強(qiáng)度關(guān)系到支座在承載時鋼板對膠層的約束效果及在發(fā)生地震時的變形能力，因此黏合強(qiáng)度極為重要。目前鋼板采用噴砂處理，涂上由含鹵聚合物彈性體、黏合增進(jìn)劑和偶聯(lián)劑等組成的熱硫化膠黏劑。雙涂比單涂更佳，黏合強(qiáng)度一般都在15kN?m-1以上。 </p><p>　　3、建筑隔震技術(shù)設(shè)計要點 </p><p>　　3.1 “基礎(chǔ)隔震”的基本原理 </p><p>

15、;　　現(xiàn)代建筑“基礎(chǔ)隔震”概念的基本原理是在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置安全可靠的隔震柔性底層，使建筑物與基礎(chǔ)隔開。這樣，支撐在隔震系統(tǒng)上的整個建筑物在地震時便具有較大的剪切變形能力，使地震的各種破壞力對上部建筑物的直接拉力降至最小，減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)（一般可減小至1／5左右），確保建筑物在任何突發(fā)強(qiáng)地震中不被破壞和倒塌，是一種立足于“隔”的以柔克剮、以隔減震的積極抗震的方法?？梢哉f，從“抗”到“隔”，是抗震設(shè)防策略的一次重大改變和

16、飛躍。 </p><p>　　3.2 隔震體系的優(yōu)點。 </p><p>　?、倜黠@有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。隔震體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)固定）加速度反應(yīng)的l／3～1／10。這種減震效果是一般傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)所望塵莫及的。從而能非常有效地保護(hù)結(jié)構(gòu)物或內(nèi)部設(shè)備在強(qiáng)地震沖擊下免遭任何毀壞。 </p><p>　?、诖_保安全。在地面劇烈震動時，上部結(jié)構(gòu)仍能處

17、于正常的彈性工作狀態(tài)。這既適用于一般民用建筑結(jié)構(gòu)，確保居民在強(qiáng)地震中的絕對安全，也適用于某些重要結(jié)構(gòu)物和重要設(shè)備。 </p><p>　?、蹨p低房屋造價。采用隔震技術(shù)建造的房屋比傳統(tǒng)抗震房屋節(jié)省房屋土建造價：7度區(qū)節(jié)省3％-6％，8度區(qū)節(jié)省8％～14％，9度區(qū)節(jié)省15％～20％。并且安全度大大提高。 </p><p>　?、芸拐鸫胧┖唵蚊髁?。抗震涉及的對象從考慮整個結(jié)構(gòu)物的復(fù)雜的不明確的抗

18、震措施轉(zhuǎn)變?yōu)橹豢紤]隔震裝置，簡單明了。結(jié)構(gòu)物本身與一般非地震區(qū)的做法無疑，設(shè)計施工大大簡化。 </p><p>　　⑤震后修復(fù)方便。地震后，只對隔震裝置進(jìn)行必要的檢查更換。而無需考慮建筑結(jié)構(gòu)物本身的修復(fù)，地震后可很快恢復(fù)正常生活或生產(chǎn)，這帶來極明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　3.3 建筑隔震橡膠支座隔震的基本原理 </p><p>　　在眾多基礎(chǔ)隔

19、震構(gòu)件中，建筑隔震橡膠支座是應(yīng)用比較廣泛的。隔震橡膠支座是由柔軟的薄橡膠板和堅硬的薄鋼板分層交替疊合、模壓硫化而成。其中橡膠層與鋼板緊密黏結(jié)，當(dāng)橡膠支座承受上部結(jié)構(gòu)的自重和使用荷載時，橡膠層的橫向伸展受到鋼板的約束，豎向剛度增大，使橡膠支座具有足夠的豎向剛度和承載能力，有利于穩(wěn)定地支承建筑物；當(dāng)橡膠支座承受水平荷載時，其橡膠層的相對位移大大減小，使橡膠支座可達(dá)到很大的位移而不致失穩(wěn)，并且保持較小的水平剛度。 </p>&l

20、t;p><b>　　4、結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，建筑隔震橡膠支座隔震技術(shù)不僅可以保證建筑物結(jié)構(gòu)的整體安全，并且能夠防止非結(jié)構(gòu)部件的破壞，避免建筑物內(nèi)部裝修、室內(nèi)設(shè)備的損壞及由此引發(fā)的次生災(zāi)害。加快這一技術(shù)的推廣應(yīng)用，特別是在高烈度地震區(qū)的應(yīng)用具有重要意義，市場前景也十分廣闊。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </