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本文摘要:建筑结构减半隔震及结构控制技术的现状和发展趋势一、传统的抗震方法 地震是由于地面的运动,使地面上原本正处于惯性的建筑物受到动力起到而产生强制振动,因而在结构中产生内力、变形和偏移。经过修改后模型的动力学分析,即一次次的震害分析展开修正、补足,获得一些建筑物在地震起到下的反应机理及毁坏形式,明确提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用于中获得了很不俗的效果。 1、概念设计的一些原则 1)总体屈服机制。例如强柱弱梁。 2)刚性与延性平衡。

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建筑结构减半隔震及结构控制技术的现状和发展趋势一、传统的抗震方法  地震是由于地面的运动,使地面上原本正处于惯性的建筑物受到动力起到而产生强制振动,因而在结构中产生内力、变形和偏移。经过修改后模型的动力学分析,即一次次的震害分析展开修正、补足,获得一些建筑物在地震起到下的反应机理及毁坏形式,明确提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用于中获得了很不俗的效果。

  1、概念设计的一些原则  1)总体屈服机制。例如强柱弱梁。  2)刚性与延性平衡。

砌体结构中为提升延性另设结构柱与圈梁,构成一个较强的框架。  3)强度均匀分布。结构在平面和而立面上的承载力均匀分布。

  4)多道抗震防线。  5)强劲节点设计。  6)避免场地卓越周期区。

  2、在此基础上不作结构地震反应分析,其分析方法主要有:①地震荷载法;②振型分解成法;③动力时程分析法。现在还发展了push-over法、能力序等方法。

抗震设防目标也从单一的、基于生命安全的性态标准发展到基于各种性态,特别强调“个性”设计的设计理念。  3、传统抗震方法的缺点与严重不足传统抗震结构主要利用主体结构构件屈服后的塑性变形能和滞回耗电来力学系统地震能量,这使得这些区域的耗电性能显得尤其最重要,而一旦由于某些因素造成这些区域产生问题,将严重影响到结构的抗震性能,产生严重破坏,由于毁坏部位坐落于主要结构构件,其修缮是很难展开的。  由于传统抗震结构是以避免结构坍塌为目标,其抗震性能在相当大程度上依赖结构(构件)的延性,以往的许多研究也侧重于提升结构(构件)的延性方面,却忽视了对结构受损程度的掌控。  4、传统的抗震方法在提升结构性能方面有较多艰难。

  传统抗震结构的耗电能力主要依赖主体结构的延性。既拒绝主体结构强度低,又拒绝延性好,很难构建。  1)框架结构许多研究者引荐强柱弱梁体系作为合适的抗震框架体系。该体系可将地震输出能量集中在结构的许多部位力学系统掉,甚至可以掌控塑性剪经常出现的顺序与部位,延性对于使建筑物在忽时逢地震央留存下来固然很最重要,但这些预期的塑性铰区在中等程度的地震央也不会产生,延性也同时不应被看做是一种“毁坏”。

后期修缮费用也很高。  2)剪力墙结构剪力墙结构体系具备外用外侧刚性大,在水平地震起到下的侧移小,其总的水平地震起到也大等特点,少见的震害一般来说为墙面的斜向裂缝或是底部楼层的水平施工针再次发生水平错动,当底部屈服后,剪力墙的抗侧起到就较小,且剪力墙的耗电也基本集中于与底部塑性剪区域,上部墙体对抵挡强震无明显起到。而且剪力墙要分担一定的线脚荷载,因此底部的毁坏也十分无以修缮。  3)框架-剪力墙结构从抗震概念设计来说,框架-剪力墙结构具备了多道抗震防线。

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有框架和墙体构成的抗震结构中,框架的刚性小,分担的地震作用力小,而弹性无限大变形值和延性却较小。整个结构在地震起到下,墙体迅速多达自身的较小弹性无限大变形,经常出现裂缝,水平承载力上升,此时框架仍未充分发挥自身的水平抗力;墙体开裂后,框架分担的地震力减小,同时由于结构刚性的变化,地震起到效应也再次发生了变化。

但无论是剪力墙还是框架,都是主体结构的一部分,受损怕后的修缮工作都是较为艰难的,而且花费也极大。  二、减振、隔震和振动掌控的现状鉴于上述传统抗震方法的缺点与严重不足,并在全部理解地震引发结构震动的全过程。

  由震源产生地震动,通过传播途径传送到结构上,从而引发结构的震动反应。通过在有所不同阶段采行震动方法控制措施,就沦为有所不同的大力抗震方法。大体还包括以下四点:  ①震源→消震消震是通过弱化震源震动强度超过增大结构震动的方法,由于地震源难以确定,且其规模宏大,目前还没有效地不切实际的措施将震源强度减弱到预计的水平。  ②传播途径→隔震隔震是通过某种装置将地震与结构分隔,其起到是弱化和转变地震动时结构起到的强度和方式,以此超过增加结构震动的目的。

隔震方法主要有基底隔震和挂隔震两种。  ③结构→被动隔热被动隔热是通过采行一定的措施或可选子结构吸取和消耗地震传送给主结构的能量,超过增大结构震动的目的。被动隔热方法有耗电隔热,冲击隔热和吸震隔热。  ④反应→主动隔热主动隔热是根据结构的地震反应,通过地震系统地继续执行机,主动给结构产生控制力,超过增大结构震动的目的。

  结构隔震、隔热方法的研究和应用于开始于60年代,70年代以来发展速度迅速。这种大力的结构抗震方法与传统的消极抗震方法比起,有以下优点:  ①能大大增大结构所收的地震起到,从而可降低结构耗资,提升结构抗争的可靠度。此外,隔震方法需要较精确地掌控传遍结构上的仅次于地震力,从而解决了设计结构构件时无法精确确认载荷的艰难。

  ②能大大增大结构在地震起到下的变形,确保非结构构件不不受地震毁坏,从而增加震后修理费用,对于典型的现代化建筑,非结构构件(如玻璃幕墙,饰面,公用设施等)的耗资甚至占到整个房屋总耗资的80%以上。  ③隔震、隔热装置即使震后产生较小的永久变形或损毁,其废黜、替换、修理结构构件便利、经济。  ④用作高技术仪器加工设备、核工业设备等的结构物,不能用隔震、隔热的方法符合严苛的抗震拒绝。  (一)、隔震  1、基地隔震  1)夹层橡胶垫隔震装置用作隔震装置的橡胶垫块,能用天然橡胶,也能用人工合成橡胶(氯丁胶)。

为提升垫块的横向承载力和线脚刚性,橡胶垫块一般由橡胶片与厚铜板加权而出。  2)铅芯橡胶支座这样就使支座具备充足的初始刚性,在风荷来和制动器力等少见载荷起到下维持具备充足的刚性,以符合长时间用于拒绝,但强劲地震再次发生时,装置柔性滑动,体系转入消能状态。  3)滚珠(或滚轴)隔震有自废黜能力的;深得铜拉杆风平稳装置;纵向油压千斤顶位的。另外,还有加消能装置的,消能装置有软消能杆剪成,铅断裂消能器,油阻尼器,光阻尼器等。

  4)挂基础隔震  5)摆动支座隔震同原理还有台阶式隔震制作,用作细高的结构物,如烟囟、桥墩、柜体筒体建筑物等。  6)滑动支座隔震上部结构与基础之间设置互相滑动的滑板。风载、制动器力或小震时,静摩擦力使结构溶于基础上;大震时;  结构水平滑动,增大地震起到,并以其摩擦阻尼消耗地震能源。

  为掌控滑板间的摩擦力,使之符合隔震拒绝;在滑板间可以加设滑层。目前常用的滑层有:涂层滑层(聚氯乙烯)、粉粒滑层(铅粒、沙粒、滑石、石墨等)。  2、挂隔震挂隔震使将结构的全部或大部分质量挂一起,是地震动传送将近主体质量上,产生较小的惯性力,从而起着隔震起到。

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挂结构在桥梁、火电厂锅炉架等方面有大量应用于。知名的43层香港汇丰银行新的大楼使用的就是挂结构。  挂结构悬杆受力较小,需使用高强钢,而高强钢忍性劣,在线脚地震起到时易拉断。为增大线脚地震起到,可在吊点设隔热弹簧,并因应用于阻尼器。

  3、隔震应用于的注意事项:  1)隔震实质上不会使原先结构的固有周期合唱,在下列情况下不应使用隔震设计:  ①基础土层不平稳;  ②下部结构变性大,原先结构的固有周期较为宽;  ③坐落于懦弱场地,缩短周期有可能引发共振;  ④制作中经常出现胜反力;  2)隔震装置必需具备充足的初始刚性,这样能符合长时间用于拒绝。当强震再次发生时,装置柔性消震,体系转入消能状态。  3)隔震装置能使结构在基础面上柔性滑动,在地震来时这样必定不会产生相当大的偏移。

为降低结构的偏移反应,隔震装置不应获取较小的阻尼,具备较小的消能能力。  4、隔震体系的优点:  1)显著有效地减低结构的地震反应。从振动台地震仿真试验结果及美国,日本修建的隔整结构在地震央的强震记录获知,隔振体系的结构加速度反应只相等于传统结构(基础相同)加速度反应的1/3——1/10.这种隔热效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的。从而能十分有效地维护结构物或内部设备在强劲地震冲击下免受任何破坏。

  2)确保安全。在地面轻微震动时,上部结构仍能正处于长时间的弹性工作状态。这既限于于一般民用建筑结构,保证居民在强地震央的意味著安全性,也限于于某些最重要结构物和最重要设备。

  3)降低房屋耗资。从汕头,广州,西昌等地修建隔震房屋获知,多层隔震房屋比传统多层隔震房屋节省房屋土建耗资:7度区节省3——6%,8度区节省8——14%,9度区节省15——20%.并且安全性度大大提高。  4)抗震措施简单明了。抗震牵涉到的对象从考虑到整个结构物的简单的不具体的抗震措施改变为只考虑到隔震装置,简单明了。

结构物本身与一般非地震区的作法毫无疑问,设计施工大大简化。  5)震后修缮便利:地震后,只对隔震装置展开适当的检查替换。

而需要考虑到建筑结构物本身的修缮,地震后可迅速完全恢复正产生活或生产,这带给近于显著的社会效益和经济效益。.。


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