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江苏十一选五秘籍:建筑的抗震設計和抗震加固

江苏十一选五号码遗漏 www.pypna.com 來源:UC論文網2019-04-13 11:45

摘要:

  摘要:地震是由于地面的運動,使地面上原來處于靜止的建筑物受到動力作用而產生強迫振動,因而在結構中產生內力、變形和位移。經過簡化后模型的動力學分析,即一次次的震害分析進行修正、補充,得到一些建筑物在地震作用下的反應機理及破壞形式,提出了一些建筑物抗爭的計算方法及設計的基本原則?! 」丶剩航ㄖ峁股杓萍跽鷥粽穹⒄骨魘啤 〗ㄖ锍順惺蓯蠔稍贗?,還要承擔風和地震水平荷載的作用,建筑物越高,這個水...

  摘要:地震是由于地面的運動,使地面上原來處于靜止的建筑物受到動力作用而產生強迫振動,因而在結構中產生內力、變形和位移。經過簡化后模型的動力學分析,即一次次的震害分析進行修正、補充,得到一些建筑物在地震作用下的反應機理及破壞形式,提出了一些建筑物抗爭的計算方法及設計的基本原則。


  關鍵詞:建筑結構設計減震隔振發展趨勢


  建筑物除了承受豎向荷載外,還要承擔風和地震水平荷載的作用,建筑物越高,這個水平荷載效應就越明顯。我國41%的國土、50%以上的城市位于地震烈度7度以上的地區,面臨的地震災害形勢非常嚴峻。地震是人類面臨的最嚴重的突發性的自然災害之一,對人民的生命和財產安全造成很大的危害。自我國1900年有記錄以來,地震成災面積達30多萬平方公里,房屋倒塌達700萬間。


  1、傳統的減震隔振


  1.1傳統抗震方法


  地震造成的破壞給人類留下的烙印是深刻的。而我們結構工程師一直沒有停止過對建筑物抗震的研究。建造抗強烈地震的建筑物和構筑物成為建筑工程領域重要的課題。為了抵御地震災害,通常的建筑結構設計采用的是抗震設計,強調的是“抗”,即采用“延性結構體系”適當控制結構物的剛度,但容許結構構件(如梁、柱、墻、節點等等)在地震時,進入非彈性狀態,并且具有較大的延性,以消耗地震能量,減輕地震反映,使結構物“裂而不倒”。


  這種體系在很多情況下是有效的,但也存在很多局限性:首先,由于結構物的承重構件在地震時進入非彈性狀態,對某些重要的結構物是不容許的(紀念性建筑、裝飾昂貴的現代化建筑、原子能發電站等);其次,對于一般性建筑,當遭遇超過設防烈度地震時,由于主體結構已發生嚴重非彈性變形,在地震后難以修復或在強地震中嚴重破壞,甚至倒塌,其破壞程度難以控制;再次,隨著地震強度的增大,結構的斷面和配筋都相應增大,造成經濟的“浪費”。


  1.2傳統抗震方法的缺點與不足傳統抗震結構主要利用主體結構構件屈服后的塑性變形能和滯回耗能來耗散地震能量,這使得這些區域的耗能性能變得特別重要,而一旦由于某些因素導致這些區域產生問題,將嚴重影響到結構的抗震性能,產生嚴重破壞,由于破壞部位位于主要結構構件,其修復是很難進行的。


  由于傳統抗震結構是以防止結構倒塌為目標,其抗震性能在很大程度上依賴于結構(構件)的延性,以往的許多研究也注重于提高結構(構件)的延性方面,卻忽略了對結構損傷程度的控制。


  1.3傳統的抗震方法在提高結構性能方面有較多困難。


  傳統抗震結構的耗能能力主要依賴于主體結構的延性。既要求主體結構強度高,又要求延性好,很難實現。


  1.3.1框架結構許多研究者推薦強柱弱梁體系作為最合適的抗震框架體系。該體系可將地震輸入能量分散在結構的許多部位耗散掉,甚至可以控制塑性鉸出現的順序與部位,延性對于使建筑物在罕遇地震中保存下來固然很重要,但這些預期的塑性鉸區在中等程度的地震中也會產生,延性也同時應被看作是一種“破壞”。后期修復費用也很高。


  1.3.2剪力墻結構剪力墻結構體系具有抗側剛度大,在水平地震作用下的側移小,其總的水平地震作用也大等特點,常見的震害一般來說為墻面的斜向裂縫或是底部樓層的水平施工縫發生水平錯動,當底部屈服后,剪力墻的抗側作用就很小,且剪力墻的耗能也基本集中與底部塑性鉸區域,上部墻體對抵御強震無顯著作用。而且剪力墻要承擔一定的豎向荷載,因此底部的破壞也十分難修復。


  1.3.3框架-剪力墻結構從抗震概念設計來說,框架-剪力墻結構具有了多道抗震防線。有框架和墻體組成的抗震結構中,框架的剛度小,承擔的地震作用力小,而彈性極限變形值和延性卻較小。整個結構在地震作用下,墻體很快超過自身的較小彈性極限變形,出現裂縫,水平承載力下降,此時框架尚未充分發揮自身的水平抗力;墻體開裂后,框架承擔的地震力增大,同時由于結構剛度的變化,地震作用效應也發生了變化。但無論是剪力墻還是框架,都是主體結構的一部分,損傷壞后的修復工作都是比較困難的,而且花費也不小。


  2、減振、隔震和振動控制的現狀鑒于上述傳統抗震方法的缺點與不足,并在全部了解地震引起結構震動的全過程


  由震源產生地震動,通過傳播途徑傳遞到結構上,從而引起結構的震動反應。通過在不同階段采取震動方法控制措施,就成為不同的積極抗震方法。


  2.1隔震


  2.1.1基地隔震


 ?。?)夾層橡膠墊隔震裝置用于隔震裝置的橡膠墊塊,可用天然橡膠,也可用人工合成橡膠(氯丁膠)。為提高墊塊的垂直承載力和豎向剛度,橡膠墊塊一般由橡膠片與薄銅板疊合而成。


 ?。?)鉛芯橡膠支座這樣就使支座具有足夠的初始剛度,在風荷來和制動力等常見載荷作用下保持具有足夠的剛度,以滿足正常使用要求,但強地震發生時,裝置柔性滑動,體系進入消能狀態。


 ?。?)滾珠(或滾軸)隔震有自復位能力的;有加銅拉桿風穩定裝置;橫向油壓千斤頂位的。另外,還有加消能裝置的,消能裝置有軟消能桿剪,鉛擠壓消能器,油阻尼器,光阻尼器等。


 ?。?)懸掛基礎隔震


 ?。?)搖擺支座隔震同原理還有踏步式隔震制作,用于細高的結構物,如煙囟、橋墩、柜體筒體建筑物等。


 ?。?)滑動支座隔震上部結構與基礎之間設置相互滑動的滑板。風載、制動力或小震時,靜摩擦力使結構固結于基礎上;大震時,結構水平滑動,減小地震作用,并以其摩擦阻尼消耗地震能源。


  為控制滑板間的摩擦力,使之滿足隔震要求;在滑板間可以加設滑層。目前常用的滑層有:涂層滑層(聚氯乙烯)、粉?;悖ㄇα?、沙粒、滑石、石墨等)。


  2.1.2懸掛隔震懸掛隔震使將結構的全部或大部分質量懸掛起來,是地震動傳遞不到主體質量上,產生較小的慣性力,從而起到隔震作用。懸掛結構在橋梁、火電廠鍋爐架等方面有大量應用。著名的43層香港匯豐銀行新大樓采用的就是懸掛結構。


  2.1.3隔震應用的注意事項:


 ?。?)隔震實際上會使原有結構的固有周期延長,在下列情況下不宜采用隔震設計:


  基礎土層不穩定;下部結構變性大,原有結構的固有周期比較長;位于軟弱場地,延長周期可能引起共振;制作中出現負反力;


 ?。?)隔震裝置必須具有足夠的初始剛度,這樣能滿足正常使用要求。當強震發生時,裝置柔性消震,體系進入消能狀態。


 ?。?)隔震裝置能使結構在基礎面上柔性滑動,在地震來時這樣必然會產生很大的位移。為減低結構的位移反應,隔震裝置應提供較大的阻尼,具有較大的消能能力。


  2.1.4隔震體系的優點:


  明顯有效地減輕結構的地震反應。從振動臺地震模擬試驗結果及美國,日本建造的隔整結構在地震中的強震記錄得知,隔振體系的結構加速度反應只相當于傳統結構(基礎固定)加速度反應的1/31/10.這種減震效果是一般傳統抗震結構所望塵莫及的。從而能非常有效地?;そ峁刮锘蚰誆可璞岡誶康卣鴣寤饗旅庠餿魏位倩?。確保安全。在地面劇烈震動時,上部結構仍能處于正常的彈性工作狀態。這既適用于一般民用建筑結構,確保居民在強地震中的絕對安全,也適用于某些重要結構物和重要設備。


  3、小結


  減震技術為建筑的抗震設計和抗震加固提供了一條嶄新的途徑,它克服了傳統結構“硬碰硬”式的抗震設計方法,具有概念簡單、減震機理明確、減震效果顯著,安全可靠等特點。雖然現有的規范和規程對這方面闡述的不夠完善,現行的國內軟件也沒有提供這方面的計算程序,不過可以預言,減震技術以其不可忽視的優點,將成為21世紀建筑減震防災的重要手段和方法,為減輕地震對人類造成的危害作出巨大貢獻。為人類營造一個更加安全舒適,更加綠色環保的工作和生活環境。


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