隔震结构与减震结构与传统结构抗震设计(完全版)
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建筑结构隔震与减震设计问题及对策分析地震是极为严重的一种地质灾害,具有极强的破坏力,会严重威胁人民的生命和财产安全。
近些年来随着经济水平的不断提高发展,建筑物的规模不断增大就导致建筑物在设计过程中越来越重视防震效果。
地震来临时,大地的震动会沿着楼层高度自上而下递增,会对建筑物的主体结构造成损害,进而对人民的生命财产安全造成损害,建筑物的减震和抗震设计对建筑物的主体结构具有重要意义。
本文就针对建筑物结构抗震和减震中的一些问题和解决对策进行一定的分析。
标签:建筑结构;隔震与减震设计问题;对策引言:随着目前建筑物高度的不断增加,对于高层建筑物的抗震技术的研究越来越重要。
在高层建筑物的设计过程中充分考虑所设计建筑本身的隔震与减震功能。
采取有效措施抵抗低强度地震也是目前建筑物设计过程中的重点问题,这对建筑物的安全性和稳定性具有重要影响。
目前建筑物的设计过程中仍然存在着很多问题,所以建筑物设计师在设计过程中要对现存问题进行解决,并且提出有效地解决对策。
基于此,笔者提出了以下见解。
1、建筑结构隔震与减震设计问题(1)目前所使用的隔震与减震设计稳定性差根据对我国建筑物目前所使用的抗震设计进行调查显示,我国国内目前所主要使用的为传统土木、混凝土机构的抗震设计。
这样抗震设计的原理就是利用建筑物结构之间的各个构件的承载力和变形能力抵御地震,吸收地震的能量。
这样的抗震结构在短期来看是没有问题的,但是这种抗震结构无法长期运行。
地震所带来的过大的加速度和空间范围的不断变形就容易使建筑物内部发生破坏,混凝土出现裂缝,使得建筑物原有减震抗震的效果受到影响,并且后期维修费用也很巨大。
并且对于这种建筑设计中的隔震效果也甚微,地震对建筑物带来的巨大冲击力使得建筑物上层建筑受到的水平力小于一般建筑,所以隔震层上部的建筑结构不会受到很大影响。
传统的隔震与减震设计的稳定性和安全性较差,难以适应现今发展的需要。
(2)建筑物后期维护工作不足任何事物在建造结束后都需要进行定期的维护工作才能保证各项功能的正常平稳运行。
浅析建筑结构隔震和减震措施摘要:在社会发展的过程当中,建筑整体的结构设计越来越重视抗震,其中抗震又分为隔震和减震。
有效的抗震结构设计,可以保障建筑在遇到地震的过程当中,保持良好的稳定性,进而也就可以保障人们的安全。
目前在隔震和减震结构设计当中,有较多的方法和技术可以选择。
实际根据不同的建筑施工需求来合理选择和使用相应的结构设计方案。
这样可以有效保障建筑整体的结构稳定性。
关键词:建筑结构;隔震和减震;技术应用引言地震对建筑物的破坏,多数是由于地面的振动频率与建筑物主要结构构件的自然频率相偶合所致,在现代建筑设计中会考虑到抗震设计,来保证建筑结构安全。
建筑整体安全、抗震性能是设计过程中的重中之重,就目前来说隔震减震是减轻地震对建筑结构造成危害的最有效的手段。
隔震减震技术正在被广泛用以提升抗震能力,减少强震作用造成的地震反应,增加建筑结构的使用寿命。
1.建筑结构的隔震技术以及减震技术1.1建筑结构的减震技术通常情况下,建筑减震可以通过巧妙利用地震能量和建筑阻尼之间的内在联系实现。
如果增加建筑阻尼,可以在很大程度上消耗地震能量,基本上减震措施的基本出发点是使建筑阻尼增加,从而达到消耗地震能量的目的,减轻甚至避免地震对于建筑主体结构的破坏。
针对一些相关的布置问题,比如设置消能部件的个数、设置消能部件的位置等,都应该进行仔细的分析以及计算。
一般情况下,消能构件都是设置在结构的2个主轴方向上,这样可以使两个方向的刚度以及阻尼增加。
也可以将消能结构放置在变形较大的结构位置上,这样可以均衡整个建筑结构的阻尼分布,更容易分散地震能量,使整个建筑物的抗震性能大大提高,确保整个建筑物的安全性。
1.2建筑结构的隔震技术隔震措施往往会有一定的时间限制,因此建筑的隔震设计应该抢在建筑工程正式开工前,最晚也不能拖到建筑工程施工的时候再针对一些关键的部位设计隔震措施。
隔震措施设计时应该选择恰当的部位,一般都是选择建筑的关键部位以及基础部位。
【作者简介】高新伟(1981~),男,河北乐亭人,工程师,从事建筑结构设计与研究。
《建筑隔震设计标准》在某工程项目中的应用The Application of the Standard for Seismic Isolation Design of Building in a Project高新伟(海南京创国际建筑设计研究有限公司四川分公司,成都610000)GAO Xin-wei(C.D.I Architectural Design &Research Ltd.,Chengdu 610000,China )【摘要】结合某钢筋混凝土结构工程实例,以GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》为主要依据,阐述结构设计流程,重点分析该标准在设计中的应用要点以及注意事项,并且对“抗震结构”与“隔震结构”的利弊进行对比,分析各自的经济性和适用性。
【Abstract 】This article combines an example of reinforced concrete structure engineering,takes GB/T 51408—2021the Standard for SeismicIsolation Design of Building as the main basis,expounds the structural design process,focuses on the analysis of the application points and precautions of the standard in design,and compares the advantages and disadvantages of "seismic structure"and "seismic isolation structure"to analyzetheeconomyand applicabilityofeach.【关键词】钢筋混凝土结构;《建筑隔震设计标准》;隔震技术【Keywords 】reinforced concretestructure;Standard for Seismic Isolation Design of Building ;seismicisolation technology 【中图分类号】TU352.1+2【文献标志码】B【文章编号】1007-9467(2022)07-0210-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2022.07.0021引言2021年8月,国务院发布了《建设工程抗震管理条例》,该条例规定:高烈度地区、地震重点监视防御区的学校、医院等多类建筑应采用减、隔震技术,保证建筑物在本区域“设防地震(以下简称中震)”时能够满足正常使用要求。
减震与隔震原理1.抗震结构、隔震结构与消能减震结构⏹基础隔震和层间隔震⏹隔震技术原理远离地震卓越周期增大结构的阻尼⏹基础隔震系统需具备以下四种特性承载特性隔震特性复位特性耗能特性隔震体系的发展历程1891年河合浩藏的“地震时不受大震动的结构”。
J.A.Calantarient于1909年提出的隔震结构中村太郎于1927年提出的隔震结构方案。
在这种隔震系统中已使用阻尼泵来耗散地震动的能量,并且在该建筑地下层柱的上下端采用铰接构造,建筑物可以水平自由移动。
柔性层结构隔震概念由Martel在1929年提出,由Green(1935年)和Jacobasen(1938年)进一步加以研究与完善;下图是真岛健三郎于1934年的柔性层结构。
隔震橡胶支座系统世界第一棟隔震房屋T h e W i l l i a m C l a y t o n B u i l d i n g我国第一棟橡胶隔震房屋(8层住宅)汕头联合国项目1989-1993太原市图书挡案馆隔震楼(6层) 1998乌鲁木齐石化厂区隔震住宅楼群(38栋,13万m2)2000年, 当年世界面积最大隔震住宅群首层隔震广东澄海政府干部住宅楼(7层)层间隔震:首层顶隔震汕头博物馆19962.橡胶支座的分类⏹橡胶隔震支座(RB)⏹铅芯橡胶隔震支座(LRB)⏹高阻尼橡胶隔震支座(HRB)3. 耗能减震结构耗能减震技术是在结构物某些部位(如支撑、剪力墙、连接缝或连接件)设置耗能(阻尼)装置(或元件),通过该装置产生摩擦,弯曲(或剪切、扭转)弹塑性(或粘弹性)滞回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量,以减小主体结构的地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,达到减震控制的目的。
基本原理:在消能减震结构体系中,消能(阻尼)装置或元件在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态,充分发挥耗能作用,消耗掉输入结构体系的大量地震能量,使结构本身需消耗的能量很少,这意味着结构反应将大大减小,从而有效地保护了主体结构,使其不再受到损伤或破坏。
就使用功能而论,隔震结构可用于:医院、银行、保险、通讯、警察、消防、电力等重要建筑;首脑机关、指挥中心以及放置贵重设备、物品的房屋;图书馆和纪念性建筑;一般工业与民用建筑;建筑物的抗震加固。
2)、消能设计的适用范围消能部件的置入,不改变主体承载结构的体系,又可减少结构的水平和竖向地震作用,不受结构类型和高度的限制,在新建和建筑抗震加固中均可采用。
二、 隔震与消能减震设计要求1、设计方案建筑结构的隔震和消能减震设计,应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与建筑抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后,确定其设计方案。
隔震与消能减震设计第一次纳入我国《建筑抗震设计规范》,为积极、稳妥起见,应认真做好方案比较、论证工作。
2、设防目标采用隔震和消能减震设计的房屋建筑,其抗震设防目标应高于抗震建筑。
(规范第3.8.2条)。
1)、在水平地震方面,本章表15.2、15.4及规范第12.2.6、12.2.9条等保证了隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。
2)、规范规定:消能减震结构的层间弹塑性位移角限值宜大于1/80。
提高了对框架及多高层钢结构等的弹塑性层间位移角限值要求。
3、隔震与消能部件设计文件上应注明对隔震部件和消能部件的性能要求;隔震和消能减震部件的设计参数和耐久性应由试验确定;并在安装前对工程中所用各种类型和规格的消能部件原型进行抽样检测,每种类型和每一规格的数量部应少于3 个,抽样检测的合格率应为100%;设置隔震和消能减震部件的部位,除按计算确定外,应采取便于检查和替换的措施。
消能部件应对结构提供足够的附加阻尼,尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。
三、 隔震设计要点本规范隔震设计条文提出了分部设计法和水平向减震系数,在设计方法上建立起了一座联系抗震设计和隔震设计之间的桥梁,力图使设计人员已经熟悉的抗震设计知识、抗震技术在隔震设计中得到应用,这是本规范的重大特色。
结构隔震与减震简介汶川地震和日本福岛大地震让民众实实在在的体验到了大自然可怕的破坏力,也让我们对地震破坏产生了一种更深刻的敬畏。
很明显,从今以后隔震减震的设计将以更大的比重加入到建筑结构的整体设计之中。
作为一个未来的土木工程技术人员,在学习完结构动力学之后,结合网络知识的补充,对结构的隔震减震做一个简单的介绍。
抗震结构主要分为:抗震结构、隔震结构和消能减震结构。
抗震结构利用结构各构件的承载力和变形能力抵御地震作用,吸收地震能量,立足于“抗”。
隔震结构在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层,阻止地震能量向上传递,立足于“隔”。
耗能隔震利用结构上的耗能装置来耗散或吸收地震输入结构的能量以减小主体结构的地震反应,立足于“消”。
本文主要介绍后两种原理。
一、隔振隔震技术原理:隔震系统的柔性层使结构的振动周期加大并远离地震动的卓越周期;增大了结构体系的阻尼。
隔震包括基础隔震和层间隔震。
房屋基础隔震的概念:在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装置(或系统)形成隔震层,把房屋结构与基础隔离开来,利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能量向上部结构传输,以减少建筑物的地震反应,实现地震时建筑物只发生轻微运动和变形,从而使建筑物在地震作用下不损坏或倒塌的抗震方法。
基础隔震的原理:通过设置隔震装置系统形成隔震层,延长结构的周期,适当增加结构的阻尼,使结构的加速度反应大大减少,同时使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小,结构基本上处于弹性工作状态,从而建筑物不产生破坏或倒塌。
隔震结构的组成及特性:隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所构成,它具有竖向刚度大、水平刚度小,能提供较大阻尼的特点。
为达到明显减震效果,通常基础隔震系统需具备以下四种特性:1承载特性:具有足够的竖向强度和刚度以支撑上部结构的重量;2隔震特性:具有足够的水平初始刚度,在风载和小震作用下,体系能保持在弹性范围内,满足正常使用的要求,而中强地震时,其水平刚度较小,结构为柔性隔震结构体系;3复位特性:地震后,上部结构能回复到初始状态,满足正常的使用要求。
隔震建筑结构设计正式版文档资料可直接使用,可编辑,欢迎下载隔震建筑结构设计【摘要】在建筑结构中加入隔震设计或是在已有建筑中加入隔震技术的改造将有助于降低建筑物特别是高层建筑在地震中的影响。
【关键词】隔震技术隔震设计近代的基础隔震技术基本上可分为两大类,即弹性隔震和基础滑动隔震。
在弹性隔震中,叠层钢板橡胶垫隔震技术应用最多。
这类隔震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的隔震层,使在地震过程中整个结构体系的周期变长,变形集中在底层,上部结构基本上是刚性运动。
但主要用于隔震水平地震动,对于竖向震动则几乎没有隔离作用;另一方面,这种隔震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用,地震中的中高频成分几乎全部可以滤掉,但并不能完全避免结构共振。
1 隔震技术隔震技术不仅在新建工程中获得应用,而且已用于现有建筑的抗震加固改造。
隔震装置可安装在结构的防火层或设备层,隔震层可设置在结构的不同部位,如基础、中间层等,也可设置在房屋的顶层,同时起到结构加层和抗震加固的目的。
由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解,故较难达到强度和延性的合理匹配。
采用隔震技术对结构进行加固改造,通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置,将地震变形集中到隔震装置上,相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言,隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反应明显降低。
同时,耗能减震加固改造技术,智能材料加固改造技术,以及吸振减震加固改造技术等开辟了房屋加固改造的新途径。
2 隔震建筑的形式2.1基础隔震基础隔震是建筑抗震新技术家族中的佼佼者,大量试验研究及多次强震实践表明,基础隔震以其极少的投资换取很大的安全系数。
基础滑动隔震效果受地面运动频率特性的影响较小,几乎不会发生共振现象。
所谓基础隔震,就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮, 具有足够可靠性的隔震层,控制地面运动向上部结构传递,地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收,以大大减小结构及构件的地震反应,确保建筑物的整体安全,其内部设备不发生破坏或丧失使用功能,室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。