隔震技术与应用

第18卷第3期唐山学院学报Vol. 18 No. 32005年09月Journal of Tangshan CollegeSep.2005隔震技术与应用马卫华,郝婷玥,李晓芝(唐山学院土木工程系,河北唐山063000摘要:介绍了几种隔震技术的工作原理及应用情况,总结了我国隔震技术的应用现状及发展前景。关键词:隔震;夹层橡胶支座;摩擦滑移隔震;摩擦滚摆支座中图分类号:TU352.1+2文献标识码:A文章编号:1672-349X(2005)03-0104-03The shock Isolation Techniques and Their ApplicationMA Wei-hua, HAO Ting-yue, Ll Xiao-ZlDepartment of Civil Engineering, Tangshan College, Tangshan 063000, China)Abstract: The paper introduces the working principle of several kinds of shock isolation techniquesin our country and sums up the application actuality and development prospect of shock isolationtechniques in our country.Key Words: shock isolation; laminated rubber bearing; rubbing glide for shock isolation; rubbing20世纪70年代初,在工程抗震学科中出现了结构振动上部结构上部结构控制技术,该技术与传统的方法有很大的不同,对地震由抗”变“导”,是一种积极主动的减震方法。结构振动控制技术包括很多方面,其中发展最成熟的就是隔震技术1。经过20多年的研究和实践,隔震技术理论已成熟,并在推广应用。目前美国、日本等发达国家技术水平居世界前列,我国在某下部结构些领域的理论研究也已达世界先进水平,但在推广应用上较为缓慢图1隔震体系示意图1隔震原理技术主要有以下几种2.1夹层橡胶支座隔震隔震就是隔离地震对建筑结构的作用。隔震体系通常设夹层橡胶支座由薄胶板和薄钢板交互重叠,模压硫化而置在结构底部与基础顶面之间使上部结构与基础分离,通过成。如图2所示。当发生水平地震作用时,由于夹层橡胶隔震体系隔离地震波向上部结构的输入,延长结构基本周期降低建筑物地震反应。大量研究结果表明采用隔震体系,上支座是由橡胶钢板层层紧密结合本身可消耗一部分地震部结构的变形类似于刚体平动,地震反应没有放大现象,仅能量,且因其水平刚度很小,产生较大水平位移,也可消耗部当于原结构所受到的地震作用的1/4~1/122,确保了建筑物分地震能量因而夹层橡胶支座隔震效果明显。在受到强烈地震作用时不出现大破坏或倒塌。如图1所示夹层橡胶垫隔震技术的成熟,主要体现在下述几个方2隔震技术面:(1)竖向承载能力大,作为建筑结构物的支承垫,非常安现代隔震系统大多由隔震支座、阻尼器,地基振动和凤全。目前我国夹层橡胶垫隔震房屋的竖向承载力安全系数均大反应控制装备等组成,其中隔震支座是核心,因而隔震技术中国煤什十达到成干吨极限承载力达可以按隔震装置或隔震支座进行分类。现阶段我国的隔震到上由于夹层橡胶垫的刚度及CNMHG验值与现场实际值比较收稿日期:2004-10-10基金项目:唐山市重点实验室资助项目(04363901B-4)作者有骜握(1978-),男,助教,主要从事建筑结构教学与设计工作第3期马卫华,郝婷玥,李晓芝:隔震技术与应用上连接铜板筑物可作整体摆动,由于底座是一个凹型圆盘,建筑物可上下移动,这种支座隔震效果明显,使用时要注意给建筑物四夹层钢板保护层周留有足够空隙,以免因建筑物摆动引起相邻建筑物互撞。夹层橡胶柱 column上部支座凹型圆盘可藻铝芯下连接钢板图2夹层橡胶支座示意图吻合,所以,可以通过设计计算,较准确地控制强地震时结构的地震反应。我国采用夹层橡胶垫建造的隔震房屋的地震图3摩擦滚摆支座示意图反应控制在传统抗震房屋地震反应的1/2~112之内,非3我国隔震技术的应用常安全。(3)具有稳定的弹性复位功能,能在多次地震中自20世纪70年代以来,我国隔震技术的研究趋向系统化,动瞬时复位。(4)构造简单安装方便。夹层橡胶垫集水平隔震技术从最初以滑移为主,发展到现在以夹层橡胶支座为滑动、阻尼和弹性恢复力等特性于一体,只要从生产厂家购主。我国采用夹层橡胶支座的隔震建筑,建筑面积已超过买一定规格和性能要求的夹层橡胶垫,施工时安装就位即200m2目前,隔震建筑已广泛应用于北京、上海、新疆、云成不必对多种零件进行复杂的拼装,也不必在施工安装后南、山西、广东等20个省市覆盖了我国大部分地震设防区进行试推检验在工程应用上比较现实可行。(5)耐久性较除了在普通房屋建筑上应用隔震技术,在铁路、地铁和桥梁好。其抗低周疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸方面也开始应用,如199年10月建成通车的南疆铁路线上性、耐水性、耐火性均较好。即其长时效的物理和化学稳定的布谷敦大桥,位于晋州市的全长53m的石津渠中桥和广性较好,使用寿命可达60~70年以上,这是其他各种隔震装州地铁工程等。置难以保证的。(6)夹层橡胶垫可安装在不同的标高位置目前,我国在隔震支座理论研究的某些方面可达世界先上,并且受建筑物地基不均匀沉降的影响不十分明显。由于进水平,但在实际应用数量、隔震建筑物的地震观测、设计规夹层橡胶垫具有上述优越性,因此成为目前我国和世界各国范等方面同少数发达国家相比还有一定距离只有在试点低最为成熟、应用最广泛的隔震装置。造价民用隔震住宅这一领域是领先的摩擦滑移隔震4隔震技术的发展趋势与前景该方法是在基础面上设滑移层,利用滑移层,使上部结现阶段隔震技术的研究方向有以下几点:(1)将两种或构与基础解耦,产生一定滑移力。当建筑受到小震作用时,多种隔震方法组合应用。如将夹层橡胶和摩擦滑移等综合摩擦力能阻止上部结构滑动。当地震强度达到一定程度时,运用,力求扬长避短这是今后隔震技术的研究重点。(2)夹滑移层受到地震作用大于摩擦力,滑动面滑移,通过滑移消层橡胶隔震支座仅考虑水平隔震,对竖向地震几乎没有减震耗和阻止地震能量上传,起到隔震作用,达到地震强度增大作用。竖向地震作用对一般的建筑物影响不大,但对一些大而上部结构内力不增加的目的跨度和长悬臂结构,竖向地震作用影响会很大,这种既能在滑移隔震的关键在于滑移装置。滑移装置包括滑移件水平方向减震,又能在竖向减震的三维减震系统已在日本研和限位耗能件。常见的滑移件由上下钢板和中部滑移面组制成功,我国尚处研究阶段。(3)夹层橡胶隔震系统在竖向成。摩擦面的材料有聚氟乙烯板,复合聚氟乙烯和柔性石墨有很大的承压能力,但其抗拉能力较弱,当使用隔震技术的涂层等。另外,上下承板可考虑用高强度混凝土,滑移装置建筑物特别是一些高宽比较大的建筑物在遭遇地震作用中的限位元件,并不承受竖向荷载,在水平荷载下只起稳定、时,倾覆力矩会引起较大的柱子拉力,这种拉力对隔震支座复位和耗能作用。常见的限位元件有变截面刚杆、“”型热有很大的破坏作用,从而限制了隔震技术的应用范圃。因扎钢板和扭转梁等此,更多地开展这一方面的试验和研究非常必要。(4)一般但是,由于往复滑动摩擦力产生的阶跃突变会在一定程认为,低层建筑物柱子传来的轴力不大时采用隔震系统后效度上激发上部结构的高频响应,隔震效果不及橡胶垫块。果明显。以前我国采用隔震技术的建筑大多是多层框架结外,无向心复位装置的纯摩擦滑移机构无自动复位功能,不构或砌体结构,随着经济的发展高层建筑日益增多,如何在利于结构震后复位。高层建筑中采用隔震技术已成为高层抗震设计的热点话2.3摩擦滚摆式支座隔震题。在高层建筑中采用隔震处理强大柱子拔力是一个技摩擦滚摆式隔震器主要由上部的带滚球的凹型钢支座术难玄的出和部分地解决了这一问题摩擦板和凹型底座组成。使用时,将上部支座安装在柱的(5中国煤化土场地,隔震有可能增大下段,然后再安装到滑盘内。如图3所示。地震作用时,建而不CNMHG线国《建筑抗震设计规范》·106·唐山学院学报第18卷认为:I,Ⅱ,Ⅲ类场地的反应谱特征周期均较小,可建造隔震术[J].岩土力学(英文版),2001,22(4):28-31建筑。而实际上,由于软土场地的建筑物在地震时往往破坏「3]周庆文,周福霖,王清敏.叠层橡胶垫隔震性能及设计严重,且我国软土场地分布广,在软土场地中如何采用隔震J].工业建筑,2000.30(8):23-2技术已成为我国隔震研究的重要方向。(6)隔震系统是隔震4]尚守平,周福霖.北京:结构抗震设计[M].北京:高等技术的关键,其造价对隔震房屋成本有很大影响,为此,研教育出版社,2003.制一种性能高价格低的隔震系统,已受到关注。5]张文芳,李爱琴,程文壤.建筑物滑移隔震研究现状及隔震技术是一门新兴的应用科学,在结构设计中应用隔新进展[].东南大学学报,1997,27(增):45-49震技术,能很好地减低地震反应,增加抗震等级,同时建筑物6]张克猛,范晓军,黃幼玲.一种新型隔震器的研制[冂的总造价增大不多。另外随着隔震技术的发展,隔震系统造西安交通大学学报,2002,36(1):70-73价将不断降低,隔震房屋的经济性和安全性双重效益会越来7]姚嫌峰,陈平,赵东.建筑减震技术的应用和研究[J].越突出。隔震技术代表未来抗震技术的发展方向,将有非常西安建筑科技大学学报,1998,30(3):37-40.好的发展前景。8]潘绍焕.建筑物隔震技术概说冂].邮电设计技术,参考文献2000,(5):28-29.9」薛茹,扬秋梭.基础隔震技术的研究与发展[].焦作大1]周福霖.工程结构諴震控制[M].北京:地震岀版社,学学报,2002,(1):58-59(贵任编校:白丽娟)2]江宜城,唐家样,熊世树,等.北京:中国的基础隔震技(上接第103页表2评价指标的熵及熵权的计算结果评价稳定安施工工承载变总造价对周边建指标全系数期(d形程度(万元)难度筑的影响方案0.57140,66670.00001.0000归一化后的方案20.00000.51720.00000.0000水平矩阵R方案31.00001.00000.00000.50001.0000各评价指标的方案10.36360,40000.54550.66670,3333方案20.00000,00000.45450.0000方案363640.60000.00000.65910.33336667熵0.72010.75690.69930.6993熵权d0.16660.15520.14470.17550.17900,1790按公式(8)计算出各方案的综合评价值L1(d,j):L(d,(3)利用该模型进行优序评价时,应保证所采集的数据1)=0.3881;L1(d,2)=0.8744;L1(d,3)=0.2342真实可靠,否则,可能得出不符合实际的结论,从而误导决策以上计算结果表明L1(d,3)>L1(d,1)>L1(d,2),所方案的优选以,这三个深基坑坑壁支护方案由优至劣的顺序为方案3、方案1方案2,在进行深基坑开挖选择坑壁支护方案时,应优参考文献:先考虑选择方案3,其次考虑方案1,不宜采用方案2。1]廖武,吕培印.深基坑支护方案的多属性决策分析[J]4结论岩石力学与工程学报,2003,23(3):490-493(1)与其他方法相比,利用熵权方法进行方案优序评价2]詹前涌.Fuzy熵在环境优序评价中的应用[J].系统工所获取的评价指标权重只与原始数据有关,较少受到人为主程理论与实践,2000,(1):118-124.观因素影响,使计算结果更加客观、真实3]闵小宝,吴根秀.熵与决策之间关系的讨论[].计算机(②)作为权数的熵权具有特殊的意义。熵权表示在决策与现代化,2000,(1):32-35,6:或评价问题中指标值确定的情况下,各指标在竞争[4]周貅宇,黄俊南.模糊数学在深基坑支护方案选择中的义上的相对激烈程度。从信息角度考虑,熵权代表该指标在中国煤化工3,30(4):16-18该问题中提供有用信息量的多少,熵权的大小与被评价对象有直接关系CNMHG(责任编校:白丽娟)