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建筑減隔震技術研究

發表時間:2019/8/23   來源:《建筑細部》2018年第28期   作者:杜文升
[導讀] 文章基于有關文獻研究以及多年工作實踐情況下,主要就建筑減隔震技術進行研究,以供廣大同行參考。

杜文升
        身份證號碼:32032319750423xxxx  江蘇徐州  221000
        摘要:文章基于有關文獻研究以及多年工作實踐情況下,主要就建筑減隔震技術進行研究,以供廣大同行參考。
        關鍵詞:建筑工程;減隔震技術;研究
       
       
        1減隔震技術概述
        建筑結構隔震技術是指通過一些隔震裝置將建筑結構與地面隔開,通過隔震層的變形消耗和緩沖地震時地面的振動,以保護上部結構免于地震破壞的一種抗震手段。
        根據地震工程學的研究,地震波荷載在短周期內的作用強烈,到長周期后作用將顯著減弱。大量中低建筑,自振周期都處于短周期。通過隔震技術,可以將整體結構的自振周期延長,避開短周期強烈的地震荷載。從隔震部位分,隔震結構可以分為基底隔震、層間隔震、高位隔震和局部隔震。從隔震裝置形式,隔震裝置又可以劃分為普通橡膠隔震支座、鉛芯橡膠隔震支座、高阻尼橡膠隔震支座、滾珠隔震裝置、摩擦擺隔震支座、懸掛隔震裝置、搖擺隔震支座和滑動隔震支座等。消能減震技術是將結構的一些非承重構件(如支撐、剪力墻、連接件等)設置成變形能力強的消能構件,或在結構某些部位(層間、節點處、連接縫等)裝設消能裝置。這些變形耗能能力強的構件叫做消能器,通過規范約束和試驗檢測保證消能器具有比較高的耗能性能和大變形下承載力保證率。
        在設計中,將消能器作為第一道防線,通過控制消能器及其相連的消能子結構的變形和損傷,保障消能器在結構變形中持續有效地變形耗能,從而保護主體結構的抗震安全。消能器是消能減震技術的核心,其主要功能在于消能地震能量。按照消能器力學性能的不同,可以劃分為位移相關型消能器、速度相關型消能器、復合消能器等。依據消能器耗能原理的不同,又可以分為金屬屈服型消能器、摩擦型消能器、黏滯消能器、黏彈性消能器、電渦流消能器以及電/磁流變液體、壓電材料和電/磁致伸縮材料等新型材料制成的消能器。
        2減隔震技術研究
        我國最早的隔震概念始于五六十年代,最初嘗試采用的是砂墊層隔震,隔震造價低,但變量多,性能不易控制,不能自復位。從90年代開始,逐步地開展了球面擺式滑移支座和橡膠隔震支座的研究和應用。建筑結構抗震規范最早于2001版加入了減隔震的技術章節,正式將減隔震技術納入了抗震結構體系。隨后隔震技術日趨完善,隔震產品愈加豐富,產品性能和檢測方法也逐步具體和合理。隔震支座在復雜應力下的穩定性、耐久性、耐火防護研究,大型橡膠支座的生產、研發和檢測,層間隔震、高位隔震和特殊部位隔震等一系列復雜結構隔震技術都是研究的熱點。
        我國的減震研究始于80年代,最初使用的是利用耗能鋼板進行耗能的減震裝置。進行了系列帶有減震裝置的結構體系研究,包括帶有減震支撐框架和中高層結構,并在消能減震計算方法方面進行系統研究。從90年代末,開始在一些新建和加固工程中應用消能減震技術。在2008年之后,消能減震應用顯著出現了爆發式的增長。減震技術的研究包括減震理論方法研究和減震產品研究。減震理論的研究包括阻尼計算方法研究、減震結構體系研究、消能子框架體系研究、減震優化方法研究和振動控制理論研究。減震產品研究包括了各式金屬類消能器、摩擦消能器、黏滯消能器、黏彈性消能器、電渦流消能器和壓電消能器等消能器的研發。



        3減隔震技術相關規范
        從2001版建筑抗震規范納入了減隔震技術開始,隨著減隔震技術進步,減隔震技術的相關規范逐步得到了發展和完善。對于隔震結構,目前規范基本包括了減震產品、設計、檢驗和施工各方面。隔震相關規范有《建筑隔震橡膠支座》JG/T118—2018、《疊層橡膠支座隔震技術規程》CECS126—2001、《橡膠支座第1部分:隔震橡膠支座試驗方法》GB/T20688.1—2007、《橡膠支座第3部分:建筑隔震橡膠支座》GB/T20688.3—2006、《建筑隔震工程施工及驗收規范》JGJ360—2015、《建筑結構隔震構造詳圖》03SG610—1、《建筑隔震柔性管道》JG/T541—2017。減震相關規范有《建筑消能減震技術規程》JGJ297—2013、《建筑消能阻尼器》JGJ209、《建筑結構消能減震(振)設計》09SG610—2。針對于既有建筑采用消能減震技術加固的規程,《建筑消能減震加固技術規程》即將于今年4月1日開始實施。
        4減隔震技術應用情況
        目前減隔震技術已經大量廣泛應用于有抗震需求的建筑結構中。根據有關統計,目前全國累計已建成隔震建筑超過10000棟,減震建筑超過4000棟。隔震技術限于抗傾覆要求的限制,主要用于中低層的建筑,同時突破高寬比限值4及層間隔震等一些技術難度高的隔震建筑也有一些應用。針對于隔震建筑防傾覆的相關技術措施和專利技術也有發展和進步。比較典型的隔震建筑包括被稱為“樓堅強”的蘆山縣人民醫院、北京大興機場項目、云南昆明機場項目、成都凱德風尚住宅項目、天洋城同心源住宅項目、同時采用隔震和減震技術的唐山婦幼保健院項目、同時有隔震和減震建筑的郯城職業技術學校、四川西昌攀西國際商貿城等項目。
        減震技術的應用則更加廣泛,除了普通的中低層框架結構,在較高的框架剪力墻結構,以及超高層結構中也有很多應用。依據建筑要求的不同,應用形式也多種多樣,有傳統支撐式的減震結構、墻墩式的減震結構,以及提高減震效率的肘節式、伸臂端放大式的減震結構,還有利用剪力墻連梁、高層連廊、超高層伸臂桁架等部位設置減震單元的應用布置方式。應用范疇包括了新建建筑、老舊加固建筑和使用功能改變的擴建類項目等。減震設計理論也從單一的提高結構整體耗能能力,發展到考慮結構二道防線、局部高延性設計、設置消能子結構性能目標等多元化的設計思路。比較典型采用消能減震技術措施的工程應用包括,北京盈泰中心、天津國貿中心、天津現代城、烏魯木齊綠地中心、重慶來福士廣場、昆明春之眼和長沙世茂廣場辦公塔樓等高層結構,深圳寶安國際機場T3航站樓、青島膠東國際機場航站樓、天津理工大學體育館等大跨結構,軍事博物館、六佰本商業中心、海泰大廈等加固結構,以及北京新蔬菜基地、中國移動信息港、北京市軌道交通指揮中心、清華蘇世民學院和各類中小學校醫院等建筑。
        5推廣減隔震技術相關政策
        我國住房和城鄉建設部于2014年2月21日發文《關于房屋建筑工程推廣應用減隔震技術的若干意見(暫行)》(建質[2014]25號)中提出“要充分認識減隔震技術對提升工程抗震水平、推動建筑業技術進步的重要意義,高度重視減隔震技術研究和實踐成果”,具體規定包括“抗震設防烈度8度(含8度)以上地震高烈度區、地震重點監視防御區或地震災后重建階段的新建3層(含3層)以上學校、幼兒園、醫院等人員密集公共建筑,應優先采用減隔震技術”,同時鼓勵重點設防、特殊設防類及8度(含8度)以上高烈度地區的建筑采用減隔震技術,提倡其他安全性或工程要求較高的標準設防類建筑采用減隔震技術。”云南省(云政辦發[2011]55號)、四川省、山西省(晉建質字〔2014〕115號)、山東省(魯建設函[2015]12號)、甘肅省(甘建設〔2014〕260號)、海南省(瓊建質〔2014〕84號)、河北省(冀建質〔2014〕46號)、新疆自治區、廣東省(粵建市〔2014〕33號)、合肥市(合建[2014]88號)等省市自治區也均頒布了相應鼓勵消能減震發展的政策措施。眾多地方行政管理部分和審圖機構也出具了減隔震技術執行的相關細則和檢測要求,減隔震技術應用也越來越普遍化、精細化和成熟化。
       
       
        參考文獻:
        [1]張波.建筑結構減隔震技術應用實踐微探[J].環球市場信息導報,2017(27):118-118.
        [2]佚名.探究我國減隔震技術研究綜述[J].陜西建筑,2018(12):3-7.
        [3]杜少云,王中彬.高層建筑隔震支墩施工常見問題及解決措施[J].建筑技術,2017,48(6):652-655.
        [4]石巖,王東升,韓建平,等.橋梁減隔震技術的應用現狀與發展趨勢[J].地震工程與工程振動,2017,01(5):118-128.

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