8.2隔震结构设计在线视频

大家好

本节主要介绍隔震结构设计

包括隔震原理

常用隔震装置

隔震结构实例等

隔震原理，我们来看一下这两个图进行一下介绍

首先看一下结构的加速反应图

这个对于传统的抗震结构

由于结构的水平刚度比较大

结构的自振周期相对来说比较小

位于T0这个位置

那么结构的加速反应就位于A点

这个时候结构的地震作用

地震反应就比较大

那么采用隔震技术之后

设置了隔震层

由于隔震层的

水平刚度比较小

结构的自振周期就会延长

从T0延长到T1，结构的加速度反应由A点降为B点

这个时候结构的地震作用和地震反应会明显降低

同时

由于隔震层具有一定的阻尼

结构的加速度反应会进一步的减小

由B点到达C点

从A到C大家可以看到它的加速度反应明显降低

所以说这个时候采用了隔震技术之后

结构的地震作用和地震反应就会明显的减小

下面我们再来看结构的位移反应图

对于传统的抗震结构结构的自振周期较小

T0它所对应的位移反应在A点

对于A点的位移反应结构的各层

都要产生变形

采用隔震技术之后结构的自振周期由T0变成了T1

结构的位移反应会增大到达B点

与此同时

由于隔震层具有一定的阻尼

那么

隔震结构的位移会有所减小

从B点到达C点

但是对于C点的位移

这个位移量主要是集中在隔震层

而上部结构产生的层间位移会比较小

主要的变形量都集中在了隔震层

由隔震层来承受

从而保护上部结构

这就是隔震的原理

通过设置隔震层延长了结构的自振周期

同时

隔震层具有一定的阻尼

进一步减小了结构的地震作用和地震反应

这是二者的对比图

可以看到这边是传统的抗震结构

它的加速度反应是从下到上的放大型

会使结构的地震反应比较大

结构构件、内部设施、非结构构件等产生一定的破坏

而对于基础隔震结构

由于设置了隔震层之后

它的变形主要是集中在隔震层

上部结构的振动就类似于整体的水平振动

刚体振动，这样上部各层的相对层间变形就会比较小

结构的构件

内部设施

非结构构件等受到保护

第二

常用的隔震装置

隔震系统一般是由隔震支座

阻尼器以及微振动与风反应控制装置等部分组成

隔震支座

包括橡胶支座

还有滑动支座等

阻尼器

主要是提供阻尼的

地基微振动与风反应控制装置

主要是控制隔震系统

在振动比较小的时候不发生变形

保证结构的稳定性

对于我们规范里面要求的叠层橡胶支座

根据采用橡胶的材料和是否添加铅芯

可分为普通叠层橡胶支座

铅芯叠层橡胶支座和高阻尼叠层橡胶支座这三类，这个图是橡胶支座实物图

这边这个支座

是在压剪状态下

它的一个变形图

首先来看普通叠层橡胶支座

对于普通叠层橡胶支座

它的内部构造是这样的

它是把橡胶和钢板一层一层的通过高温硫化粘接在一起

这样使这个支座具有非常大的竖向刚度

满足结构的竖向承载的要求

但是它的水平刚度

相对来说比较小

从而延长结构的自振周期

这边这个图是它的滞回曲线

通过这个滞回曲线

我们会发现它的滞回耗能是比较小的

所以说对于普通叠层橡胶支座

它的特点就是高弹性、低阻尼

所以说它在使用时必须要和阻尼器配合在一起使用

从而能够达到既减小结构的水平刚度

又提供一定的阻尼的

这个目标

第二

铅芯叠层橡胶支座

它是在普通的叠层橡胶支座中设置铅芯

比如说像这个图

它是在它的中间

设置铅芯

当然也可以在它的其他位置设置铅芯

通过设置铅芯来增大它的耗能能力

这边这个图是它的滞回曲线

通过图中可以看出铅芯叠层橡胶支座的滞回曲线是比较饱满的

具有很强的耗能能力

主要利用的就是我们前面介绍的，铅具有较低的屈服强度和较高的塑性变形能力

提高了支座的耗能能力

增大了支座的阻尼

同时还一定程度上提高了支座的初始刚度可有效控制风反应和地基微振动

保证支座的稳定性

对于铅芯叠层橡胶支座

可以在隔震系统中单独使用

这是支座的一个实物图

大家可以看到

最外边是橡胶的保护层

内部是一层橡胶和一层钢板

高温硫化在一起

中间的那个是个挖空的地方

可以设置铅芯。第三、高阻尼叠层橡胶支座

它的区别主要就是构造与普通叠层橡胶支座是相同的

但是它内部的橡胶通常是采用高分子合成橡胶材料

从而具有良好的阻尼性能和较高的抗劣化性能

上边这个图是高阻尼叠层橡胶支座的滞回曲线

同时对于高阻尼橡胶支座还有一个特点

就是在大变形阶段

还有一个刚度硬化的特征

也就是从滞回曲线上可以看到

滞回曲线有一个上翘

从而可以提高支座在大变形阶段的刚度

控制它的位移

由于高阻尼叠层橡胶支座

既有隔震作用

又有阻尼作用

所以说可以在隔震系统中单独使用

第三、隔震结构实例

首先来看第一个

这是在美国的

两个建筑

一个是橄榄景医院

它是传统的抗震结构

一个是南加州大学医院

它是隔震结构

那么在1994年的

美国圣费尔南多发生的洛杉矶地震中

它的震级是6.7级

这两个建筑都经历了这次地震

我们来看一下它们的反应

对于抗震结构橄榄景医院

它的底层的加速度是0.82g

顶层的加速度增大到了2.31g

加速度的放大倍数为2.8

对于隔震结构

南加州大学医院，底部的加速度是0.49g，顶层的加速度折减为了0.21g 加速度明显的减小

折减系数为1.8

这是它们加速度反应的一个对比

通过这个可以看到对于隔震结构

它的加速度反应基本上是一个整体的

水平振动

而对于抗震结构的加速度反应

是一个放大型的

所以说在这次地震中

两个建筑表现出来了不同的地震反应

这个是抗震结构的医院

大家可以看到内部设施遭受到严重的破坏

最后不得不把病人都移到了外边

这个是隔震结构的医院

大家可以看到它的内部设施井然有序

最后这个南加州大学医院成了这次救灾的中心

第二个实例

是日本的西部邮电大楼

是一个隔震的八层建筑

通过这个图

大家也可以看到隔震结构

它的地震加速度反应是属于整体的水平振动

而抗震结构是一种放大型的振动

这是他的内部照片

可以看到内部没有受到太大的影响

井然有序

这是他的隔震支座

第三个实例

这是一个航站楼

这是昆明长水国际机场T1航站楼，采用1810个橡胶支座

108个

大型阻尼器

昆明是八度区，建设这样的一个公共建筑

所以说经过综合论证之后

采用了隔震

这是它在施工的时候

下部的施工完成之后

可以看到预留的一些螺栓

这些主要就是为了安装支座，这个图可以看到支座

把下部结构和上部结构进行了一个分离

形成了隔震层

第四个实例是比较新的

是新建成的北京大兴国际机场

该机场目前是全球最大的单体隔震建筑

这是它的构造

伸出的是它的这个登机的廊道

中间的C区

也就是它的中央区核心区采用了隔震

航站楼的核心建筑位于中心区

中心区

采用的是层间隔震技术

看这个图可以看到隔震支座

把上下部进行了一个分离

隔震层设置在航站楼首层楼板的下面

将航站楼首层和地下一层完全隔开

既隔震又不影响地下层的使用

它的隔震层是由铅芯橡胶支座、普通橡胶支座、弹性滑板支座和阻尼器来组成

隔震支座

共计1152个

对于竖向反力较大的地方

采用滑板支座

另外还设置了160个阻尼器

完成了它的隔震设计

这个图是中心区隔震层的布置图

包括有铅芯支座、普通橡胶支座、滑板支座等

好

本节内容到此结束

谢谢大家