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新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震
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一、 隔震与消能减震是减轻建
筑结构地震灾害的新技术
地震释放的能量以震动波为载体向地球表面传播。
通常的建筑物因和基础牢牢地连接在一起,地震波携带的能量通过基础传递到上部结构,进入到上部结构的能量被转化为结构的动能和变形能。在此过程中,当结构的总变形能超越了结构自身的某种承受极限时,建筑物便发生损坏甚至倒塌。
1、什么是房屋结构的“隔震设计”
《隔震》,即隔离地震。在建筑物基础与上部结构之间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层,隔离地震能量向上部结构传递,减少输入到上部结构的地震能量,降低上部结构的地震反应,达到预期的防震要求。地震时,隔震结构的震动和变形均可只控制在较轻微的水平,从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。表15.1列出了隔震设计和传统设计在设计理念上的区别。
表 15.1 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比
抗震房屋 隔震房屋 结构体系 上部结构和基础牢牢连接 削弱上部结构与基础的有关连接 科学思想 提高结构自身的抗震能力 隔离地震能量向建筑物输入 方法措施 强化结构刚度和延性 滤波 隔震器的作用是支承建筑物重量、调频滤波,阻尼器的作用是消耗地震能量、控制
隔震层变形。隔震器的类型很多。目前,在我国比较成熟的是“橡胶隔震支座”。因此,本《规范》所指隔震器系指橡胶隔震支座( 规范12.1.1条注1)。在隔震设计中采用其他类型隔震器时,应作专门研究。
2、什么是房屋建筑的“消能减震设计”
在建筑物的抗侧力结构中设置消能部件(由阻尼器、连接支撑等组成),通过阻尼器局部变形提供附加阻尼,吸收与消耗地震能量。这样的房屋建筑设计称“消能减震设计”。
采用消能减震设计时,输入到建筑物的地震能量一部分被阻尼器所消耗,其余部分则转换为结构的动能和变形能。这样,也可以达到降低结构地震反应的目的。阻尼器有粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、金属阻尼器、电流变、磁流变阻尼器等。
3、隔震和消能减震设计的主要优点
隔震体系能够减小结构的水平地震作用,已被理论和国外强震记录所证实。国内外的大量试验和工程经验表明:“隔震”一般可使结构的水平地震作用降低60%左右,从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏,提高建筑物及其内部设施、人员在地震时的安全性,增加震后建筑物继续使用的能力。
采用消能方案可以减少结构在风作用下的位移已是公认的事实,对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。
4、隔震和消能减震设计的适用范围
1)、隔震设计的适用范围
规范12.1.3条对隔震结构提出了一些使用要求。根据研究:
隔震结构主要用于体型基本规则的低层和多层建筑结构。日本和美国的经验表明,不隔震时基本周期小于1.0秒的建筑
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