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隔震技术发展

浏览次数: 发布时间:2015年3月16日 10:38

  地震是人类社会无法避免的一种自然现象,地震造成的人员伤亡和经济损失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好工程抗震减灾工作,致力于提高建设工程的抗震设防水平,提高建设工程的抗震能力。基础隔震技术是目前世界地震工程界推广应用较多的成熟的高新技术之一。被美国地震专家称之为"40年来世界地震工程最重要的成果之一,基础隔震技术的使用使建筑在地震中不倒塌真正成为可能,使其成为减轻地震灾害最有效的手段之一。"

  基础隔震技术是在建筑上部结构与地基这间设置足够安全的隔震系统,由于隔震层的"隔震"、"吸震"作用,地震时上部结构作近似平动,结构反应急仅相当于不隔震情况下的1/4-1/8(强震观测结果可达1/2-1/16),从而"隔离"了地震,通俗地说:使用隔震技术的房屋经历8级地震的震动仅相当于5.5级地不仅达到了减轻地震对上部结构造成损坏的目的,而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。在诸多隔震系统中,橡胶隔震支座是世界研究和应用的主流,在美国、日本等多震国家广泛应用,在我省的昆明市、思茅、临沧、版纳等市州的部分高层建筑推广应用。在我市的建筑上曾有观光酒店和阿丹阁大酒店贵宾楼采用这一技术。

  国内外所有使用叠层隔震支座隔震房屋,经过多次强烈地震的考验,隔震效果良好,抗震性能显著。

  实例1:1994年洛杉矶6.7级地震,31座医院严重破坏,9座医院局部破坏而疏散,USC University 医院为地下1层,地上7层的隔震结构,地震中丝毫未损,没有一个花瓶摔下,医院周围建筑物普遍严重破坏,医院屋内人员竟然未意识到发生了强烈地震,各种设备未损坏,医院功能得到维持,成为救灾中心,对震后紧急救援起到了十分重要的作用。而距离1公里外的洛杉矶中心医院造成损失达3.89亿美元。

  实例2:1995年日本阪神7.2级地震中,有2幢隔震结构建筑取得了地震观测记录。西部邮政大楼建筑面积46000平方米,6层,是日本最大的隔震建筑。地震记录观测地面1层水平方向的最大加速度只有基础的1/3-1/4,该建筑震后完好,设备无损,在救灾中发挥了较大作用,隔震效果得到了充分发挥。Matsumura-Gumi 研究所大楼为3层隔震楼,该大楼和毗邻的管理大楼为3层非隔震楼,两栋都得到了地震观测记录。隔震楼1层最大加速度值比基础减小,而非隔震楼屋面最大加速度比隔震楼大2-5倍。

  实例三:1994年台湾集集7.3级地震,汕头市烈度为6度,种类房屋摇晃厉害,居民惊慌失措,水桶里的水溅出了1/3左右,而陵海路隔震楼上的人无震感,不知道地震发生。

  实例四:1995年云南武定6.5级地震,地震发生时,大理震感强烈,而橡胶垫隔震建筑-大理州交通指挥中心大楼中的大多数人没有感觉,不知道地震发生。

  实例五:1996年,云南丽江发生7级强烈地震。西昌市国税局宿舍楼为六层隔震楼。在楼上居住的职工,只是感到轻微的晃动,而相邻的一幢常规抗震楼只有四层高,楼上居住的人摇晃十分厉害,惊慌失措往外逃跑。

  由于我省地震频度高、震级大、分布广、灾害重,地震为全国平均水平的五倍,灾害损失约占全国的一半。1993年8月,和志强省长率省政府代表团出访马来西亚,与马方签定合作意向书,联合开发防震技术和材料。12月,"橡胶隔震支座开发研究"被列入云南省政府重点"八五"科技攻关项目,由云南省橡胶制品研究所、省地震工程研究院、省设计院、云南工业大学组成课题组进行攻关研究。

  云南震安减震技术有限公司开发的"隔震橡胶支座开发研究"项目于1998年通过了省科委验收,达到国际先进水平,1999年评为科技进步三等奖,2000年课题组被评为建设部科技进步先进集体。橡胶支座具有1、竖向承载能力大,竖向极限承载力分别是甲、乙、丙三类建筑竖向平均压应力限值的10、12、14倍。支座破坏后其承载力仍可达极限承载力的58%。2、水平刚度大,控制位移能力强,解决高烈度区应用难题。3、支座屈服刚度大,支座整体位移因竖向压力导致的时变形较小。4、支座的耐老化性能好,使用寿命长,80年使用后仍可继续使用。

  由于该技术具有广泛的应用前景,产品优越、质量可靠、技术成熟,1999年云南省建设厅下达了"关于在抗震设防区优先采用我省生产的橡胶隔震支座的通知"文件(云建科[1999]第667号),并在省建设厅"十五"计划中要求:在高设防烈度区,应用隔震技术的新建建筑要达到总新建建筑的10%。国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2001对隔震橡胶支座的应用也作了具体规定。

  从隔震技术应用于建筑工程的实际效果来看,对于8度及其以上抗震设防区的高于六层建筑,应用隔震技术后,设防烈度可降低2度,从而可以节约投资成本,10000平方米左右的9层建筑仅钢筋就可以节约100多万元的投资;同样按规范设计的建筑,应用隔震技术房屋设防目标高,安全性明显提高;对于政府首脑机关、高层商品房住宅、生命线工程、容易产生次生灾害的重要建设工程,应用隔震技术可以提高建筑安全性;对于设有地下室的建筑,应用隔震技术,其投资/效益比更加提高。

  隔震技术应用应该有个过程,但也是搞结构的一个方向。刚颁布的《国家防震减灾规划(2006—2020年)》中已提出“推进隔震等新技术在工程设计中的应用”。

  国内近十年的消化吸收,已经建造了600栋的建筑(日本近3000栋)。 目前能够做房屋隔震设计的设计院还不到1%,这方面应该有很大的发展空间。 对“隔震技术”应该是观念认识的过程,但综合评价“隔震”,可能就会得出更正确的答案。

  以下对两种结构做了一点对比,供大家讨论。

  隔震结构与抗震结构的综合效益对比分析

  一、地震反应。抗震体系:放大地面作用、剧烈震动。

  隔震体系:减少结构反应、缓慢平动。水平地震加速度减少至1/2~1/12。

  二、途径及方法。抗震体系:“硬抗”、加强结构、加粗断 面、加多配筋、提高刚度。

  隔震体系:“软抗”,在建筑物基础与地基间用隔震层将其上、下隔断,地震反应 隔震/非隔震= 1/3,地震时地动而房不动。

  三、设防烈度。抗震:按地震动区划图设防

  隔震:隔震层以上可降低设防1~2度

  四、经 济 **。抗震:结构要求高。

  隔震:虽增强了隔震层,但减少了断面和配筋,实用面积增加;楼层增加、房屋容积率提高;建筑物全寿命造价明显降低。

  五、设计依据。抗震:按规定烈度设计,设计手段传统。

  隔震:考虑了突发**、超烈度(罕遇)大地震;设防水准高于 相应非隔震房屋或结构。设计较复杂但也全面, 设计手段新颖。

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