1、对我国建筑隔震结构设计中的关键问题探析摘要：随着社会经济的发展,破坏性地震造成的经济损失会越来越大.本文分析了隔震设计的优点及隔震建筑技术的基本原理并针对建筑隔震设计中的一些关键问题进行研究探讨。 关键词：建筑结构；隔震；设计；分析 Abstract: with the development of social economy, destructive earthquake economic loss will be more and more big. This paper analyzes the advantages and isolation of vibration isolati
2、on design of architectural technology and the basic principle of building research, this paper discusses some key problems in the design of vibration isolation. Key words: building structure; Isolation; Design; analysis 中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 近三十年来,由于基础隔震结构在结构试验及实际地震中表现出的优良的耐震性能,引起了国
3、内外学术界和工程界的广泛关注。基础隔震技术己成为一种新的抗震对策,不仅适用于新建房屋设计,而且也为旧房加固和珍贵历史文物的护开辟了新的途径。采用基础隔震技术是工程结构抗震减灾的有效途径之一。它是在基础和上部结构之间设置隔震层,通过减小地震能量向上部结构传递而有效的保护上部结构及其内部设施在强震中的安全。 一、隔震设计的优点 1、隔震的有效性 隔震明显有效地减轻结构的地震反应。从振动台地震模拟试验结果及美国，日本建造的隔整结构在地震中的强震记录得知，隔振体系的结构加速度反应只相当于传统结构（基础固定）加速度反应的 1/3-1/10。这种减震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及的 。从而能非常有效地保
4、护结构物或内部设备在强地震冲击下免遭任何毁坏。 2、隔震的安全性 在地面剧烈震动时，上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。这既适用于一般民用建筑结构， 确保居民在强地震中的绝对安全， 也适用于某些重要结构物和重要设备保安全。 3、隔震效果 基础隔震技术与传统的抗震措施相比更为有效,隔震层的侧向刚度一般只有上部结构侧向刚度的 1/50-1/150，隔展结构的周期可达 1.5s 以上。这样,不但有效地避开了场地的特征周期,使结构的水平地震作用降低约50%一 70% ,同时,整个结构的水平变形绝大部分集中在隔震层。因此,上部结构基本上是刚体运动,层间相对位移很小。由于隔展结构具有上述震动特征,因此,地
5、震发生时隔展结构的构件和内部设备一般不会破坏,人员也无需疏散。即使是强震发生,结构也只需简单维修或无需修理仍可正常使用。 4、造价低、施工方便 隔震结构在强烈地震中的良好表现,证实了隔震技术的安全性和有效性,得到了建筑开发商和用户的欢迎,这不仅归功于它良好的抗震性能,还应归功于该技术在造价方面的优越性：隔震技术与一般结构相比,有些费用可以减少。费用减少的部分包括：地震作用的减少使结构构件截面减小,层间变形很小使设备和装修等方面的连接合理,砌体结构可减小构造柱和圈梁等,若考虑利用隔震层作为设备层或停车场,可抵消隔震构件和隔震层费用的增加。 另外,在强烈地震中,隔震结构不但可以保证人们的生命安全,
6、而且可节省大量的震后维修等费用。这样,总造价会有所降低在施工方面,与一般建筑相比,上部结构的施工费用明显降低。只是因为 上部结构构件的截面尺寸可以统一,便于模板的周转和装修工程的简化 在工业化施工中,可以增加预制构件的长度,缩短施工周期 由于层间变形很小,大面积的玻璃幕墙等方面的施工和固定变得简单。增加工期的部分包括 隔震构件的设置,隔震层上下楼板的施工,隔震层的施工。 二、隔震建筑技术基本原理 隔震建筑是结构减震控制技术运用的其中一种, 在日本叫“免震建筑” , 其原理为:采用隔震装置改变建筑物与地基之间连接方式。首先,通过在建筑物底部和基础顶面之间设置隔震装置,延长结构的自振周期,使结构避
7、开地震波的高能频带;其次,提供适当阻尼使建筑物的地震反应大大减弱。简单来说,就是用隔震装置将地震时建筑物的摆动转换为建筑物对地面的横向位移,地震能量由隔震装置自身的变形来吸收。如此隔震建筑物就大大的降低扭曲及弯曲,也会明显的降低摇摆程度(地震加速度),因而降低构造及设备的破坏。隔震技术主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为 8、9 度的建筑。其主要特征是地震时继续保持建筑物的性能,即地震时不仅要确保建筑结构上的安全,还要使作用于建筑物上的水平重力加速度尽可能小,避免室内设施、器具、物品等移动翻倒。由此可见,此类建筑是更注重于建筑使用功能的维持,其设防目标高于“小震不坏,中震可修,大
8、震不倒”的规定。 三、建筑结构隔震设计的注意要点 1、采用基础隔震设计上 应注意：在建筑物周边， 隔震层部分要比基础大一圈 ，因此场地要宽裕， 隔震层的周围设挡土墙 ，其上部有墙外狭道等。 因此要确保地震时不因上部结构的移动而带来其它问题， 方便检查和更换隔震装置 。为使设备管线适应隔震层的位移和变形，常采用柔性连接或球型接点 ，但要考虑安放装置及检修的空间，隔震建筑物与其它建筑物之间的联系通道要适应相对变形 ，确保畅通无阻。 2、采用中间层隔震设计上 采用中间层隔震,设计上应注意:为适应隔震层的移动变形,该部分的建筑外墙应设水平缝, 但要考虑防水、隔音、防火等,也要注意立面的协调美观。解决楼
9、梯、电梯井、机器升降、设备管线等贯穿隔震层的问题,并考虑防火区间的划分。便于检查、更换隔震装置及耐火材料等。 隔震装置布置和选取的一般原则为：（1）隔震层具有适当的水平刚度。在强风作用下，隔震层具有足够的初始刚度， 在较大地震作用时， 隔震层产生柔性变形 ，能大大减小水平地震作用。 （2）隔震层的水平刚度中心宜与上部结构的质心基本一致。 （3）隔震装置具有足够的竖向承载力和水平变形能力，在发生大震时，可安全稳定地支撑建筑物 ，不会出现失稳破坏，能发挥隔震功能。 （4）隔震装置具有良好的自动复位功能， 在发生大震后，可基本复位到初始位置，当发生余震时可继续有效发挥隔震作用。 （5）隔震装置具有较
10、大的竖向刚度，在设计竖向荷载作用下， 竖向位移被控制在允许值以下。 （6）隔震装置的刚度和阻尼具有较好的稳定性 ，在可能出现的荷载和温度范围以内 ，其变化较小。（7）具有良好的耐久性， 具有良好的抗老化、抗疲劳、抗徐变等性能，在建筑物的使用期内能有效发挥隔震作用。 综上所述，隔震应用的注意点主要是：（1）隔震实际上会使原有结构的固有周期延长，在下列情况下不宜采用隔震设计；a 基础土层不稳定；b 下部结构变性大，原有结构的固有周期比较长；c 位于软弱场地，延长周期可能引起共振 ；d 制作中出现负反力。(2)隔震装置必须具有足够的初始刚度，这样能满足正常使用要求，当强震发生时，装置柔性消震，体系进入消能状态。 (3)隔震装置能使结构在基础面上柔性滑动，在地震来时这样必然会产生很大的位移，为减低结构的位移反应，隔震装置应提供较大的阻尼，具有较大的消能能力。
