建筑结构隔震技术

建筑构造隔震技术福州市规划设计争论院教授级高工夏昌引言2023年5月12日，我国四川省发生里氏8 0级特大地震，造成死亡、失踪8万余人，房屋倒塌数千万平米的重大损失。纵观世界范围，20世纪由于地震而死亡的人数，中国人占到60％，三十年前唐山大地震的惨烈景象历历在目，三悲剧再度重演，如何做好防震减灾，如何保证房屋在地震中的使用功能，保护人民生命财产的安全，成为我们要迫切解决的问题。让我们首先探讨现行构造抗震设计存在的问题。构造传统抗震设计存在的问题完善，在工程实践中已有显著成果，但是，传统抗震设计仍存在诸多问题：1〕抗震设防思想落后：定出不准确的“设防烈度”，突发强地震时，难于把握构造受损程度，难保证不倒塌。我国近年来发生的典型大地震烈度〔设防烈度〕如下：1966年，邢台大地震，10〔6〕；1975年，海城大地震，9、10〔6〕；1976年，唐山大地震，11〔6〕；2023年，汶川大地震，11〔7〕。非构造构件及装修，未保护内部设备、仪器。3〕承受抗震技术设计时，假设建筑设计简洁构造更易破坏：不规章平面扭转破坏，不规章立面层间剪切破坏。构造传统抗震设计存在的上述问题，极大的制约了我们防震减灾目标的完善实2〔如隔震垫〔如消能支撑或某种子构造〔如调频质量〕，或施加外力，以转变或调整构造的动力特性或动1。工程构造减震把握技术的方法主要有：隔震技术、消能减震技术、调谐减震技术、主动把握技术、半主动混合把握技术。隔震〔免震〕技术是指：在建筑物的内部设置既能支撑建筑物本体重量，又具有隔震层中，设置用于吸取和消耗地震输入能量的隔震器。1传统抗震隔震概念加强构件〔设柔性层，变形集中〕途径硬抗地震隔离能量传递目标不坏，处于弹性保护对象构造构造及内部装修和仪器设备设计方法强度刚度强度及构造反响把握加速度〔地震力〕与位移，减低地震时构造体的损毁。调谐减震技术是指：以高层建筑物为对象，在建筑物的顶部设置与建筑物的固调谐减震把握〔TMD〕。叠层橡胶隔震垫为隔震器的隔震技术。当于同截面钢筋砼柱〕和较小的水平刚度〔约为同截面钢筋砼柱的1/1000〕，震橡胶支座》JG118-2023建设部产品标准，我国已能供给质量高、价格适当的系列产品。3在构造的薄弱层或受力集中部位设置隔震层，利用隔震垫的变形吸取地震能量，制约，其设计流程一般如下：3 1从建筑功能、场地条件、经济性等方面，选择是否承受隔震，并初步确定隔震构造下部构造方案等。是否承受隔震技术，《建筑抗震设计标准》〔以下简称《抗震标准》〕规定〔38 8、9《建筑抗震设计标准》对承受隔震技术构造的具体要求是：构造体型根本规章，不隔震时两主轴方向构造根本自振周期小于1 0s。建筑场地宜为I、II、III类，根底类型稳定性较好。风荷载和其它非地震作用产生的总水平力不宜超过构造总重力的10％。STAWE刚心与上部构造的质心重合，阻尼器尽量设置在建筑物的四周以减小扭转。3.2MIDAS、ETABS等软件，以适合拟建工程建设场地类别的三条地震波分别计算〔选定波应按《抗震标准》表5 1 力的平均值和罕遇地震时平均隔震层位移，藉此确定水平向减震系数，验证隔震层位移。1〕层间剪力最大比值与水平向减震系数的对应关系如下表2：2层间剪力最大比值0.530.350.260.18水平向减震系数0.750.500.380.25水平向减震系数不宜低于0 25。遇地震时隔震支座位移应满足：Ui≤[Ui]〔[Ui]≤0.55D且3tr〕D：隔震支座直径；tr：隔震支座橡胶层总厚度。3 3隔震构造上部构造可按传统抗震的设计方法计算，水平地震作用取隔震后的数系数，计算结果应调整，使地震力满足隔震后构造的总水平地震作用不低于非隔震构造在6度设防时的总水平地震作用，各楼层的水平地震剪力符合最小地震剪力系数要《抗震标准12 2 上部构造抗震等级按〔《抗震标准》12 2 下表3：3建筑类别建筑类别甲、乙类丙类7－9度，水平向减震系数不大于0.5抗震措施水平向减震系数0局部抗震构造措施降低竖向地震作用福建地区一般不计算。隔震层设计计算，建筑构造处理等。1〕隔震支座的水平屈服荷载验算：1 4Vwk≤VrwVrw：隔震支座总屈服力设计值；荷载下隔震层水平剪力标准值。2〕隔震层弹性水平恢复力验算：K100tr≥1 4VRW100%时的水平有效刚度。隔震支座罕遇地震下的拉应力验算：利用上部构造时程分析所得柱底力直接推断，不宜消灭拉应力。隔震支座与构造主体的连接：一般由厂家产品保证。隔震层构造：小于140mm。隔震装置必需能自由移动：周边：设防震缝，缝宽不小于罕遇地震下水平位移1 2倍；出入口、楼电梯：上下部构造应分别；管线：承受柔性材料或柔性接头，预留伸展长度；防火：依据使用空间的耐火等级实行相应的防火措施。下部构造设计隔震层以下构造〔包括地下室的地震作用和抗震验算应承受罕遇地震下隔震支座底部的竖向力、水平力和力矩进展计算〔《抗震标准12 2 下部构造设计方法为传统的抗震设计方法，下部构造抗震等级如下表4〔建议〕：表4789钢筋砼独立柱加拉梁二一一独立柱3.6二一特一根底：抗震标准未规定隔震构造根底的设计要求，可参照相关资料进展设计。〔抗震验算、地基处理等〕同一般抗震房屋。4隔震构造比照传统的抗震构造，有其技术经济性和造价上的变化：1/3－1/10，大地震时构造不坏不倒，生命财产安全。2〕隔震技术既保护构造，也保护室内仪器设备，使用功能不中断。大地震时构造根本保持弹性，保护非构造构件。建筑设计自由：适用于规章构造，也适用于不规章构造。建筑造价变化：震构造的特别处理、隔震层下部构造加强等令隔震建筑直接建设费用增加。震引起的损失可减小。100-200〔低烈度。但是，科学的分析，建筑经济应承受寿命经济分析法，即建筑的经济应5，由表可见，隔震技术的总体技术经济性良好。5工程最低比例最高比例隔震装置57减小上部构造工程量－5－20隔震构造13根