隔震技术课件.ppt
.,1,建筑结构隔震技术现状与应用,1、简介2、规范标准3、橡胶隔震支座4、滑动隔震支座5、混合隔震6、典型工程,.,2,1、简介,目前，国内隔震建筑大量采用的是叠层橡胶支座，其生产工艺和设计方法较为成熟；旨在提高橡胶隔震支座阻尼的高阻尼橡胶隔震支座仍处在研发中，还未应用于实际工程；滑动隔震支座在一些工程中与橡胶支座联合使用构成混合隔震，隔震效果明显，但设计缺乏规范的支撑。在隔震设计方面，借助减震系数，采用分离式方法，一方面简化了设计，另一方面能有效利用现有的设计资源，为设计人员所接受。隔震技术的应用范围逐渐扩大，已在机场航站楼和高层建筑中得到应用。同时在中小学抗震加固中也成功应用，为抗震加固提供了一种新方法。未来隔震技术将会获得更广泛的应用。,.,3,2、规范标准,2001版抗震规范对隔震结构的设计做了基本规定。其中对隔震结构影响较大的是隔震结构的应用范围: 1)规定应在8,9度抗震设防的地区使用; 2)要求结构在非隔震条件下的基本周期小于1.0s。 这两个条件大大束缚了隔震建筑的应用。规范的本意是满足这两个条件，隔震结构设计能够较为经济。在低烈度区，结构设计和和按构造要求设计，隔震结构显示不出优越性。但是，由于这个规范条文是强制制条文，给很多业主造成了误解。结构周期小1s的规定主要是限于当时的技术条件,周期大于1s,隔震后结构的减震效率不高，尤其是高层建筑，当时的规范认为隔震效果不大。,.,4,2010版抗震规范对这两项作了重大修改修改，规范明确隔震是一种有效减轻地震灾害的技术，适合任何地区使用，当一个地区发生超烈度地震时，隔震建筑往往能够有效起到抗倒塌的效果。其次，取消了不隔震时的结构基本周期小于1. 0s的限制，对周期大于1. 0s的建筑，采用一此先进的隔震方法，如混合隔震(采用橡胶隔震支座和滑动隔震支座)，依然能够取得非常好的隔震效果。,.,5,3、橡胶隔震支座,普涌橡胶隔震支座(NRB)和铅芯橡胶隔震支座(LRB),普通橡胶垫支座由薄橡胶板与薄钢板分层交替叠合在高温、高压下整体硫化而成，橡胶层与钢板紧密结合确保了钢板对橡胶层的变形约束，使其具有较高的纵向受压承载能力和水平变形能力。铅芯橡胶隔震支座则是在普通橡胶隔震支座中开孔注铅而成，具有较高的阻尼，能有效降低结构的地震作用，减小隔震层的位移。橡胶隔震支座的生产工艺基本成熟，但在材料性能方面环有改进和提高的空间。目前隔震橡胶支座在胶层和钢板的粘合方面仍存在一定问颗，压剪破坏多为橡胶片与钢板间的撕裂，因此选择适合的粘合剂和粘合工艺将是今后的研究重点。,.,6,高阻尼橡胶隔震支座(HDR),目前国内隔震设计普遍采用铅芯橡胶支座，在大变形阶段，铅芯易被挤压导致不易复位，而且铅对环境也有影响，因此，高阻尼橡胶支座将成为铅芯橡胶隔震支座的替代产品。获得高阻尼橡胶的方法主要有：两种不同类型的橡胶共混、橡胶与塑料共混、橡胶与纤维共混、接枝共聚、嵌段共聚、在橡胶中添加填充剂(如石墨、云母、二氧化硅等材料)等等。,.,7,4、滑动隔震支座,滑动隔震在隔震层中设置滑动材料，如低摩擦系数材料，使基础向上部结构只能传递有限地震作用力，达到保护上部结构的效果。其动力学特点是滑动前整个系统的自振周期与结构周期相同，一但滑动后，隔震层的刚度为零，整个系统的自振周期变成无穷大，因此滑动隔震能避开任何地震波产生的共振效应。国内外学者展开研究，开发出各种滑动隔震支座，其中比较成熟的是滑板式隔震支座和摩擦摆隔震支座。,.,8,滑板式隔震支座见图1，滑移摩擦面一般采用聚四氟乙烯(PTFE)与不锈钢板梓触面、不锈钢板与不锈钢板梓触面以及石墨、砂热层接触面等，而其中又以PTFE与不锈钢板梓触面的摩擦滑移支座(简称PTFE支座)的性能最为稳定。不锈钢摩擦板的表面需经讨专门刨光处理，在其上涂一层热硬化的树脂以提高其耐磨性。,图1、滑板式隔震支座,滑板式隔震支座,.,9,摩擦摆隔震支座,摩擦摆隔震装置(简称FPS)是一种具有自复位能力的摩擦隔震体系,其支座构造见图2，其原理是滑块置于一个凹形曲面的底盘中，当水平位移发生后，滑块滑至底盘曲面的高处，其后滑块在上部重力的作用下自动向低处滑动，也就是自动复位。滑块上面设计成曲面为使顶板在滑动讨程中保持水平。摩擦摆隔震装置产生的复位力的大小取决于底盘曲面的曲率，也取决于支座的刚度。,图2、摩擦摆隔震支座,.,10,5、混合隔震,隔震又称为组合隔震或并联复合隔震，由橡胶支座和摩擦滑动支座组成，其中橡胶支座提供系统的弹性复位力。混合滑移隔震系统的自振周期有两个：滑动前为结构自振周期;滑动后则变为橡胶支座隔震结构周期，由于橡胶支座数量可以少放，因此可以控制延长系统的自振周期。对于高层隔震，由于结构周期本身较长，采用橡胶支座能够延长的周期有限，采用混合隔震效果会好得多图3为日本某高层建筑隔震的隔震支座布置图，其中布置了橡胶隔震支座(圆形标志)和摩擦滑动隔震支座(方形标志)。,.,11,图3、日本某隔震建筑隔震支座布置图,.,12,6、典型工程,成都凯德风尚高层隔震建筑小区,成都凯德风尚项目总建筑面积为30万，抗震设防烈度7度，由26栋1920层的高层剪力墙住宅组成。隔震设计将隔震层设置在地下室顶板以上，采用了近4 000个直径500900的橡胶隔震支座，设置了杭拔装置(见图4)，提高结构大震下的抗倾覆能力；设计抗风装置，减少风载下建筑筑的位移。,图4、抗拔装置,.,13,昆明机场航站楼,昆明新机场航站楼拟建场地于昆明东北部浑水塘，跨越多个地貌单元，地形起伏不平，多条断层从场区穿过，属于高地震烈度区。航站楼主体结构采用基础隔震技术。整个隔震层共使用1 800余个直径为1 000 mm的叠层橡胶支座，建成后，这座航站楼将成为目前世界上最大、最复杂的单体减隔震建筑。航站楼的主体结构南北长约324. 0m，东西宽256. 0m，其结构体系非常特殊，下部5层是钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，基本柱网12m x 12m，12m x 18m，而上部是一个由钢结构飘带支撑的大跨度钢结构双层网架，柱距约24 m x 26 m。,.,14,隔震层布置具体如下：1)外围两圈布置1000的铅芯橡胶支座，共535个；内部为1 000的普通叠层橡胶支座，共1177个，叠层橡胶支座的布置示意图见图5(a) ；2)沿结构南北和东西方向各布置54个黏滞阻尼器，即总共布置阻尼器108个，其阻尼系数为1500kN/m/s，见图5(b)。计算与振动台试验表明，各层剪力比最大值均小于0. 35 ,即水平向减震系数为0. 5，因此可知其隔震效果可以满足降低一度的要求。,.,15,(a)隔震支座布置平面,(b)阻尼器布置平面,图5、昆明机场航站楼隔震层布置平面,
