帶你了解減隔震技術(shù)
我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，也是遭受地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。地震具有震源淺、強(qiáng)度大、分布范圍廣等特征，對(duì)地面建筑物和工程設(shè)施破壞嚴(yán)重，最大限度地減輕地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是我們的共同目標(biāo)。因此，做好抗震設(shè)防尤為重要。
抗震設(shè)防簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是為達(dá)到抗震效果，在工程建設(shè)時(shí)對(duì)建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)并采取抗震設(shè)施。抗震措施是指除地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施。抗震施工，嚴(yán)格按照抗震設(shè)計(jì)施工，保證建筑質(zhì)量。減隔震技術(shù)作為一種有效的建筑物抗震技術(shù)，逐漸成為大型建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要選項(xiàng)。除防御地震震動(dòng)外，減隔震裝置也可用于抵御建筑結(jié)構(gòu)熱脹冷縮變形和荷載的變化，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。
建筑減震(結(jié)構(gòu)消能減震技術(shù))是在結(jié)構(gòu)物某些部位(如支撐、剪力墻、連接縫或連接件)設(shè)置耗能裝置，通過(guò)該裝置產(chǎn)生摩擦，彎曲(或剪切、扭轉(zhuǎn))、彈塑性(或黏彈性)滯回變形來(lái)耗散或吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，以減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞或倒塌，達(dá)到減震控制的目的。
被譽(yù)為中國(guó)抗震的權(quán)威、現(xiàn)代"張衡"的周福霖院士，結(jié)緣于抗震減震研究。受1976年唐山大地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的啟發(fā)，唐山大地震后第3天，他在被毀廢墟中發(fā)現(xiàn)有兩棟4層磚樓屹立未倒、僅沿地面滑動(dòng)約0.4米，因?yàn)閴w下面一層柔軟的防水油毛氈讓大樓逃過(guò)一劫。周福霖從滑動(dòng)的房屋中找到靈感。隨后出國(guó)留學(xué)的他，在1982年與導(dǎo)師一起做了一個(gè)隔震房屋地震震動(dòng)臺(tái)模擬試驗(yàn)--把安裝隔震層的四層樓房屋模型放在震動(dòng)臺(tái)上，發(fā)現(xiàn)不隔震的房屋遇強(qiáng)震就被破壞，隔震的房屋卻能承受9級(jí)或更強(qiáng)的地震。
周福霖帶著隔震減震新技術(shù)回國(guó)，1993年，在廣東汕頭市建成我國(guó)第一棟橡膠支座的8層隔震住宅，這也是當(dāng)年世界最高的隔震住宅樓。在次年臺(tái)灣海峽6.4級(jí)地震中，隔震樓在橡膠隔震層上緩慢搖擺，房屋結(jié)構(gòu)在地震中保持彈性，沒(méi)有任何損壞，只是輕微擺動(dòng)。聯(lián)合國(guó)工發(fā)組織為此在汕頭召開(kāi)國(guó)際會(huì)議，向世界各國(guó)推廣了這種技術(shù)，稱(chēng)之為"世界隔震技術(shù)發(fā)展的第三個(gè)里程碑"。
金屬抗震阻尼器：保護(hù)主體結(jié)構(gòu)
施工人員在建設(shè)教學(xué)樓墻體過(guò)程中，在承重墻上安裝了一種奇特的結(jié)構(gòu)：在呈X型的鋼柱架支撐結(jié)構(gòu)中心，有一個(gè)50厘米見(jiàn)方的金屬盒子，盒子被砌進(jìn)了墻體。
這個(gè)裝置安裝的地方是這面墻承受最大力的地方，可以說(shuō)是建筑主體結(jié)構(gòu)抗震減災(zāi)的第一道防線(xiàn)。該裝置類(lèi)似汽車(chē)前后防撞梁里面的吸能塊，在汽車(chē)相撞實(shí)驗(yàn)里可以看到，兩輛車(chē)相撞的時(shí)候，防撞梁首先破壞掉，以保護(hù)乘車(chē)人安全。同樣，安置在墻體里的這個(gè)吸能塊不是剛性的，地震來(lái)臨時(shí)它會(huì)破碎，自身破壞掉的同時(shí)，能把巨大的沖撞力消減掉一部分。這種局部破壞對(duì)于建筑整體來(lái)說(shuō)，就是相對(duì)安全的。
該新型裝置叫金屬抗震阻尼器，是目前一些建筑采用的減隔震技術(shù)之一。在正常彈性工作階段，阻尼器作為結(jié)構(gòu)附屬部分，可提供附加剛度，在地震作用下或風(fēng)荷載作用下，耗能器提供附加剛度和阻尼，利用耗能材料變形耗散地震能量。目前，日本和歐美一些國(guó)家防震減災(zāi)普遍使用的就是類(lèi)似的裝置。
隔震橡膠支座：讓建筑站穩(wěn)腳跟
在忻州一中項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，正在施工的教學(xué)樓除了用抗震阻尼器讓樓體的腰桿更柔韌，在建的每一棟樓的“腳跟”也有特點(diǎn)。一般建樓房都是在地基上面直接蓋房，這里的教學(xué)樓底部則立著一個(gè)黑色橡膠制成的圓柱形底座，把樓體水平隔開(kāi)。圓柱形的隔震橡膠支座夾在大樓基礎(chǔ)層和大樓主體的隔震層內(nèi)，以減少共振效應(yīng)，數(shù)據(jù)顯示，能將水平地震作用減小為原來(lái)的40%。
隔震橡膠支座其實(shí)是利用了橡膠的彈性。網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)臺(tái)風(fēng)視頻能明顯看到其作用：在一座橋的橋墩上安裝了類(lèi)似裝置，刮臺(tái)風(fēng)的時(shí)候，橋墩左右擺動(dòng)，甚至移位達(dá)到20厘米左右，橋體也沒(méi)有垮塌。目前很多橋梁、機(jī)場(chǎng)、劇院、高架橋修建時(shí)都使用了此項(xiàng)技術(shù)。
運(yùn)城市永濟(jì)市的御園小區(qū)在建筑時(shí)也運(yùn)用了這一技術(shù)。御園小區(qū)的建筑底部也安裝了隔震橡膠支座，地震來(lái)臨時(shí)，房屋如果受了左右之力，就會(huì)水平位移，左右搖擺，裝置可以保證房屋左右搖擺后復(fù)位，為樓體增加了彈性。而且在樓與樓之間留出了足夠縫隙，地震時(shí)，給建筑物留出足夠空間擺動(dòng)，使得建筑主體結(jié)構(gòu)的抗震性能大大提高。
減隔震技術(shù)：抗震設(shè)防區(qū)多用
減隔震技術(shù)是通過(guò)增設(shè)消能部件或隔震裝置，以提高建筑工程抗震性能的抗震技術(shù)。國(guó)內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)證明，減隔震技術(shù)能有效減輕地震作用，大幅度提升房屋建筑抗震設(shè)防能力，避免人員傷亡，減輕財(cái)產(chǎn)損失，社會(huì)效益十分明顯。同時(shí)，在地震高烈度區(qū)采用減隔震技術(shù)還可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用價(jià)值巨大。
減隔震能將建筑物的抗震能力提高4到8倍，而且由于其造價(jià)經(jīng)濟(jì)，具有十分良好的推廣價(jià)值。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，橋梁減隔震技術(shù)作為工程技術(shù)的發(fā)展方向之一，將使得建筑物抗震設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的單純抗震，過(guò)渡到抗震、隔震、減震相結(jié)合的復(fù)合抗震技術(shù)體系。
減隔震之最
國(guó)內(nèi)最大隔震建筑--北京新機(jī)場(chǎng)
北京新機(jī)場(chǎng)的地下是快捷的軌道交通。飛速駛過(guò)的列車(chē)，會(huì)對(duì)航站樓造成影響。北京新機(jī)場(chǎng)航站樓采用先進(jìn)的組合隔震技術(shù)，設(shè)置1232個(gè)橡膠隔震支座和彈性滑板支座，大幅度提高航站樓結(jié)構(gòu)的抗震性能。新技術(shù)將有效降低底部軌道震動(dòng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響，解決超大超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制的技術(shù)難題。
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