索建臣(昆明新正東陽建筑設(shè)計(jì)有限公司,云南昆明 650000)

?

超高層建筑隔震橡膠支座在隔震結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

索建臣
(昆明新正東陽建筑設(shè)計(jì)有限公司,云南昆明 650000)

【摘 要】隔震技術(shù)在近些年得到了較快發(fā)展,隔震技術(shù)的核心裝置是建筑物隔震橡膠支座,采用隔震技術(shù)是為延長建筑結(jié)構(gòu)周期,如果遇到地震,隔震支座來承擔(dān)建筑物結(jié)構(gòu)變形,防止能量向建筑物上方傳遞,進(jìn)而減小建筑物結(jié)構(gòu)受到的影響。本文主要論述了橡膠隔震支座的構(gòu)造和特征、一般抗震技術(shù)和隔震技術(shù)的區(qū)別、基礎(chǔ)隔震技術(shù)原理。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑 隔震橡膠支座 防震結(jié)構(gòu)

1 引言

地震是自然醒災(zāi)害，如果地震發(fā)生，人們會(huì)受到災(zāi)難性危害，所以，人們?cè)诮档偷卣馂?zāi)害與預(yù)防地震方面有深入的研究，利用各種方法探索新的抗震技術(shù)。自基礎(chǔ)隔震技術(shù)出現(xiàn)以后，基礎(chǔ)隔震技術(shù)得到了迅速發(fā)展，并在隔震建筑物中得到了廣泛運(yùn)用。橡膠隔震支座是最常用的隔震結(jié)構(gòu)裝置之一，它主要含有鉛芯橡膠支座、普通橡膠支座及高阻尼橡膠支座。鉛芯橡膠支座所運(yùn)用的橡膠材料是天然橡膠，結(jié)構(gòu)里增加鉛芯，水平方向的等效阻尼很大，有較強(qiáng)水平復(fù)位功能。普通橡膠支座所運(yùn)用的橡膠材料是天然橡膠，其水平等效阻尼較小。高阻尼橡膠支座所運(yùn)用的橡膠材料是高阻尼橡膠，其水平等效阻尼很大，通常為15%左右。隔震橡膠支座具有水平變形特性、豎向變形特性和拉伸特性。

2 橡膠隔震支座的構(gòu)造和特征

2.1 橡膠隔震支座的構(gòu)造

建筑物隔震橡膠支座有多層鋼板與多層橡膠疊置而成，它們對(duì)應(yīng)每座橋梁、每個(gè)建筑物要求不同，而有不同制造工藝、疊層結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而滿足需要的側(cè)向變形、耐久性及垂直剛度。隔震結(jié)構(gòu)中鉛芯橡膠支座在我國隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面運(yùn)用的非常廣泛，它主要用于加固建筑工程、新建隔震結(jié)構(gòu)、雨篷等支座。鉛芯橡膠支座是天然橡膠支座中心附近豎直壓入高純度鉛芯而制作的，它是利用內(nèi)置鉛芯剪切變形而發(fā)揮吸收和耗散地震能量。鉛對(duì)塑形循環(huán)有良好的耐疲勞性，鉛芯可以增加支座初始剛度，非常適合常態(tài)下運(yùn)用。鉛芯橡膠支座有著加工規(guī)范、構(gòu)造簡單、方便安裝的特征。

2.2 橡膠隔震支座的特征

鉛芯橡膠支座有一些基本特性：可變水平剛度特性，在鉛芯發(fā)生屈服之前支座的水平剛度很大，能夠滿足風(fēng)荷載影響和微小地震的平時(shí)運(yùn)用要求，遇到較大地震，鉛芯會(huì)屈服，屈服之后支座剛度會(huì)減小，進(jìn)而耗散地震的能量，使主體結(jié)構(gòu)受到的影響變?。回Q向承載特性，如果鉛芯橡膠支座設(shè)計(jì)的非常合理，那么支座具有良好的豎向承載特征，該特征可以確保設(shè)計(jì)水平變形條件變化時(shí)其具有良好豎向承載能力。彈性復(fù)位能力，橡膠支座里的天然橡膠有著良好彈性，如果鉛芯橡膠支座設(shè)計(jì)的十分合理，就可以確保支座水平出現(xiàn)變形過程中具有良好彈性復(fù)位功能；柔性連接特性，建筑物主體結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)間是通過鉛芯橡膠支座實(shí)現(xiàn)柔性連接，鉛芯橡膠支座的實(shí)用性非常強(qiáng)，它在雨篷支座、連廊制作中運(yùn)用的越來越多。隔震結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，隔震體系可以保護(hù)非結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑物設(shè)施的安全性，使建筑物在地震以后可以繼續(xù)使用。隔震結(jié)構(gòu)可以減小建筑結(jié)構(gòu)水平方向所地震的作用和影響，目前已經(jīng)有很大工程經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)證明隔震能夠讓結(jié)構(gòu)水平地震影響降低一半以上，尤其是在地震很少發(fā)生的地段，隔震結(jié)構(gòu)的隔震效果會(huì)更好。隔震橡膠支座的抗低周期疲勞性能和抗臭氧老化、耐水性都很好，它的壽命可以達(dá)到90年左右，并有足夠安全儲(chǔ)備，隔震層可以在很多次的地震過程中自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位，摩擦隔震體系就沒有此功能。除此之外，施工和設(shè)計(jì)也十分方便，由于隔震橡膠支座配方和設(shè)計(jì)較合理，安全可靠度很高，建筑工程設(shè)防目標(biāo)正常都可以提升一個(gè)等級(jí)。隔震建筑工程可以做到大震不失去運(yùn)用功能，中震不發(fā)生損害，小震不壞的功能，它的潛在社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益都非常客觀。

3 一般抗震技術(shù)和隔震技術(shù)的區(qū)別

建筑隔震橡膠支座是目前基礎(chǔ)隔震技術(shù)的一個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)品，它把下部地基結(jié)構(gòu)和上部建筑結(jié)構(gòu)相隔離，因?yàn)楦粽鹣鹉z支座柔性很強(qiáng)、隔震層的剛度很小，在地震出現(xiàn)時(shí)，隔震層就會(huì)起到“隔”的作用，隔震層負(fù)責(zé)承受地震的移位動(dòng)力，進(jìn)而耗散或者隔離地震能量，減少或防止地震能量發(fā)生傳輸。以往傳統(tǒng)抗震技術(shù)普遍具有“抗”的特點(diǎn)，地基和建筑物基礎(chǔ)緊密連接在一起，因?yàn)榈卣鹱饔糜绊?，上部的建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，上部結(jié)構(gòu)對(duì)地面作用力具有放大作用，因此，上部的建筑物結(jié)構(gòu)需要承受較大地震破壞力，如果建筑物材料承載能力不能滿足要求，建筑物會(huì)坍塌或破壞，導(dǎo)致地震災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生。所以，基礎(chǔ)隔震技術(shù)已由“抗”轉(zhuǎn)為“隔”，已經(jīng)突破人們以往設(shè)計(jì)理念。

4 基礎(chǔ)隔震技術(shù)原理

建筑物地震反應(yīng)譜能夠充分證明基礎(chǔ)隔震技術(shù)原理，結(jié)構(gòu)周期和阻尼比是對(duì)建筑工程地震反映有著重要作用和影響的兩個(gè)因素，普通非隔震的中層建筑物與低層建筑物周期很短、剛度角度，它們的基本周期多數(shù)在地震輸入能力非常大的頻段。所以，對(duì)應(yīng)加速度的反應(yīng)要多于地面運(yùn)動(dòng)，但是位移反應(yīng)很小。若建筑物周期延長、阻尼保持不變，那么加速度的反應(yīng)會(huì)迅速降低，然而位移反應(yīng)增加。若結(jié)構(gòu)阻尼不斷加大，加速度的反映會(huì)連續(xù)減弱，位移反映大大降低。所以，利用隔震支座延長建筑結(jié)構(gòu)周期，再加大結(jié)構(gòu)阻尼，能夠有效降低結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)。與此同時(shí)，給結(jié)構(gòu)帶來很大位移影響也是隔震支座隔震層提供的，上部建筑結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生過程中會(huì)出現(xiàn)接近平移運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而提高上部建筑結(jié)構(gòu)安全度。

5 隔震橡膠支座的實(shí)際運(yùn)用

建筑隔震橡膠支座早在20世紀(jì)就充分表現(xiàn)出良好的隔震性能。20世紀(jì)末日本阪神地區(qū)發(fā)生過里氏7.2級(jí)地震，該地震造成了嚴(yán)重的損失，里地震震中35公里處的郵政大樓因?yàn)檫\(yùn)用了基礎(chǔ)隔震技術(shù)，整幢大樓機(jī)會(huì)未受任何影響。郵政大樓基礎(chǔ)隔震技術(shù)具有良好的減震隔震效果，其周圍地震危害程度高達(dá)震度7度?；A(chǔ)隔震技術(shù)是21實(shí)際最新的抗震技術(shù)，建筑隔震橡膠支座是跨世紀(jì)抗震產(chǎn)品。

6 結(jié)語

將隔震橡膠支座運(yùn)用在隔震結(jié)構(gòu)中時(shí)，要全面分析支座力學(xué)性能影響因素，通過組織壓剪試驗(yàn)獲得支座力學(xué)性能參數(shù)。因?yàn)殂U會(huì)污染地理環(huán)境，使用鉛芯隔震橡膠支座范圍會(huì)受到管束，所以，利用高阻尼材料 隔震橡膠支座會(huì)是未來一個(gè)重要研究方向。目前我國地震帶附件建筑物層數(shù)很高，隔震橡膠支座會(huì)是直徑大于1300mm的隔震橡膠支座。

參考文獻(xiàn):

[1]周倩南,傅昶彬.結(jié)合新規(guī)范分析我國高層隔震技術(shù)研究現(xiàn)狀及新問題[J].四川建筑科學(xué)研究,2011(04).

[2]穆琳.高層建筑雙層橡膠支座分段隔震技術(shù)研究[D].蘭州理工大學(xué),2013.