防震減震
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加固設計施工——隔震減震的介紹和案例
一.隔震減震的定義
隔震建筑是指利用隔震技術,在建筑物的基底部或某個位置設置隔震裝置形成隔震層,把上部結構和下部基礎隔離開來,以此來消耗地震能量,避免或減少地震能量向上部傳輸,能夠更有效地保障上部結構與內部人員、設備的安全。2013年4月20日四川雅安發生7.0級地震以后,采用隔震技術修建的蘆山縣人民醫院外觀完整且受損較小引起人們關注。
二.基本介紹
隔震技術又稱阻尼隔震技術。被美國地震專家稱為“40年來世界地震工程最重要的成果之一”。隔震即隔離地震,在建筑物和構筑物的基底或某個位置設置隔震裝置隔離或耗散地震能量,以避免或減少地震能量向上部結構的傳輸,減輕結構振動反應,建筑物只發生較輕微運動和變形,從而保障地震時建筑物安全 。
基礎隔震技術是在建筑上部結構與地基這間設置足夠安全的隔震系統,由于隔震層的"隔震"、"吸震"作用,地震時上部結構作近似平動,結構反應力僅相當于不隔震情況下的1/4-1/8(強震觀測結果可達1/2-1/16),從而"隔離"了地震,通俗地說:使用隔震技術的房屋經歷8級地震的震動僅相當于5.5級地不僅達到了減輕地震對上部結構造成損壞的目的,而且建筑裝修及室內設備也得到有效保護。在諸多隔震系統中,隔震橡膠支座是世界研究和應用的主流,在美國、日本等多震國家廣泛應用,在云南省的昆明市、思茅、臨滄、版納等市州的部分高層建筑推廣應用。
三.可行性
從隔震技術應用于建筑工程的實際效果來看,對于8度及其以上抗震設防區的高于六層建筑,應用隔震技術后,設防烈度可降低2度,從而可以節約投資成本,10000平方米左右的9層建筑僅鋼筋就可以節約100多萬元的投資;同樣按規范設計的建筑,應用隔震技術房屋設防目標高,安全性明顯提高;對于政府首腦機關、高層商品房住宅、生命線工程、容易產生次生災害的重要建設工程,應用隔震技術可以提高建筑安全性;對于設有地下室的建筑,應用隔震技術,其投資/效益比更加提高。作為成熟的工程應用技術,隔震技術已在國內外包括美國、日本等發達國家廣泛應用,目前世界最大的隔震建筑是美國舊金山國際機場。
四.隔震減震實例
國內外所有使用疊層橡膠支座隔震房屋,經過多次強烈地震的考驗,隔震效果良好,抗震性能顯著。
實例1:1994年洛杉磯6.7級地震,31座醫院嚴重破壞,9座醫院局部破壞而疏散,USC University 醫院為地下1層,地上7層的隔震結構,地震中絲毫未損,沒有一個花瓶摔下,醫院周圍建筑物普遍嚴重破壞,醫院屋內人員竟然未意識到發生了強烈地震,各種設備未損壞,醫院功能得到維持,成為救災中心,對震后緊急救援起到了十分重要的作用。而距離1公里外的洛杉磯中心醫院造成損失達3.89億美元。
實例2:1995年日本阪神7.2級地震中,有2幢隔震結構建筑取得了地震觀測記錄。西部郵政大樓建筑面積46000平方米,6層,是日本最大的隔震建筑。地震記錄觀測地面1層水平方向的最大加速度只有基礎的1/3-1/4,該建筑震后完好,設備無損,在救災中發揮了較大作用,隔震效果得到了充分發揮。Matsumura-Gumi 研究所大樓為3層隔震樓,該大樓和毗鄰的管理大樓為3層非隔震樓,兩棟都得到了地震觀測記錄。隔震樓1層最大加速度值比基礎減小,而非隔震樓屋面最大加速度比隔震樓大2-5倍。
實例3:1994年臺灣集集7.3級地震,汕頭市烈度為6度,種類房屋搖晃厲害,居民驚慌失措,水桶里的水濺出了1/3左右,而陵海路隔震樓上的人無震感,不知道地震發生。
實例4:1995年云南武定6.5級地震,地震發生時,大理震感強烈,而橡膠墊隔震建筑-大理州交通指揮中心大樓中的大多數人沒有感覺,不知道地震發生。
實例5:1996年,云南麗江發生7級強烈地震。西昌市國稅局宿舍樓為六層隔震樓。在樓上居住的職工,只是感到輕微的晃動,而相鄰的一幢常規抗震樓只有四層高,樓上居住的人搖晃十分厲害,驚慌失措往外逃跑。[2]
實例6:安然度過4·20蘆山地震的蘆山縣人民醫院已然成為“樓堅強”的代言人,它的秘密在于地基部分的“彈簧緩沖”。地震后外觀完整且受損較小的蘆山縣人民醫院主樓引起關注。四川其他地方還有一些隔震建筑。
五.防震原理
1、假設房子懸浮于地面,則地震完全不會對它產生影響,但懸浮在現實中幾乎不可能
2、承擔房子重量需要支撐,用摩擦力小的滾珠示意,房子在水平方向的固定成了難題
3、為了在水平方向上固定房子,我們增設彈簧,但一旦產生振動就很難停止下來
4、為了讓房子停下來,再增加阻止振動持續的阻尼裝置。滾珠、彈簧及阻尼,三者合起來就是隔震彈簧的原理。
隔震彈簧的原理:隔震系統一般由隔震器、阻尼器等構成。建筑隔震橡膠支座隔震隔震彈簧的基本原理是通過增設橡膠隔震支座,將上部建筑結構與下部地基結構隔離,通過柔性隔震層吸收和耗散地震能量,阻止并減輕地震能量向上部結構的傳遞,使整個建筑的自振周期得以延長,以減輕上部結構的地震反應。
隔震彈簧的原理:隔震系統一般由隔震器、阻尼器等構成。建筑隔震橡膠支座隔震隔震彈簧的基本原理是通過增設橡膠隔震支座,將上部建筑結構與下部地基結構隔離,通過柔性隔震層吸收和耗散地震能量,阻止并減輕地震能量向上部結構的傳遞,使整個建筑的自振周期得以延長,以減輕上部結構的地震反應。
加固設計施工——隔震減震的介紹和案例
公司隔震減震的業務范圍
一、隔震領域
普通橡膠隔震支座(BY-GZP)
普通橡膠支座由多層橡膠片與薄鋼板硫化、粘合而成;產品規格直徑300mm-1500mm,承載能力為數十噸至千噸,具有較大的剪切變形能力,普通橡膠支座廣泛適用于隔震建筑領域。
鉛芯橡膠隔震支座(BY-GZY)
鉛芯橡膠支座由多層橡膠片與薄鋼板硫化、粘合而成,中心孔灌注鉛;產品規格直徑300mm-1500mm,承載能力為數十噸至千噸,具有較大的剪切變形能力和屈服力,鉛芯橡膠支座廣泛適用于隔震建筑領域。高性能隔震支座(BY-GZYH)
高性能隔震支座由性能優良的隔震元件構成;產品規格直徑200mm-1000mm,承載能力為數十噸至千噸,具有較大的剪切變形能力和屈服力,適用于隔震建筑領域。高性能隔震支座不僅技術性能優良,還具有構造簡單、價格低廉、易于更換、后安裝等特點。因而頗受歡迎,被廣泛應用。
三維隔震支座(BY-GZY-3D)
三維隔震支座由具有水平和豎向減震能力的隔震元件構成,集水平隔震和豎向減震(振)為一體;產品規格直徑200mm-1000mm,水平具有較大的剪切變形能力和屈服力,豎向具有較大承載能力、穩定性。三維隔震支座豎向既能隔離地震、也能隔離地鐵及各種機器造成的振動,適用于建筑隔震領域、軌道交通沿線建筑、高精密儀器生產車間以及各種貴重儀器和設備文物保護。
二、振動領域
浮置軌道/板支座(BY-GY-FZI)
浮置隔振軌道/板支座由橡膠型減震支座或鋼彈簧型減震支座和粘滯耗能構件組成,其基本原理是在軌道/板與基礎間設置減震支座,本產品具有良好減震性能,適用于鐵道、輕軌及地下交通軌道減震;各類機械振動隔振。
文物減震箱(BY-GY-WXI)
文物減震箱由核心耗能減震/振基座和箱體組成,具有良好減震/振能力,適用地震作用和外界環境振動激勵下的各類文物保護。
減震平臺(BY-GY-PTI)
減震平臺由核心耗能減震/振臺座,具有良好減震/振能力,用于各類高精密設備儀器、銀行系統、網絡系統等重要數據保護,防止地震和環境振動對其破壞影響。
案例