建筑结构基础隔震技术的应用

【摘 要】随着我国建筑行业的快速发展,基础隔震技术因为自身具有较好的控制减震效果、容易实施以及较低造价等基本优势,目前较为广泛的应用在建筑结构中的减震控制工作中.本文就基础隔震技术的基本特点、种类、应用时需要重视的地方以及发展前景等进行全面分析,旨在促进基础隔震技术获得较为全面的发展.

【关 键 词】建筑结构；基础隔震技术；应用

1.前言

建筑结构中应用基础隔震技术时较为被动控制以及有效的技术,由于该技术经济适用性以及减震效果,受到建筑行业的极度重视,广泛的应用在建筑结构中[1].本文就基础隔震技术在建筑结构中应用时要点进行细致的分析,确保给基础隔震技术的有效发展以及应用提供一定的依据.

2.建筑结构应用基础隔震技术的特点

2.1隔震特性

基础隔震系统中的隔震设备的水平刚度属于可变类型的,一旦遇到微小的地震或者强风时,则会造成上部构造有着较小的水平位移,对使用要求没有任何影响.如遇到地震属于中等强度时,则有着较小的水平刚度,建筑结构出现水平滑动的状态,造成抗震结构的刚性系统被隔震结构柔性系统代替,能够在一定程度上延长自振周期,对建筑上部结构的自振场地以及地面起到远离的效果,能够从根本上隔开地面震动,对建筑上部结构感受的地震反应能够显著降低.一般建筑结构在应用基础隔震技术后,其反映至能够减少到1/4～l/12的非隔震结构.

2.2保护特性

建筑结构中应用基础隔震技术对建筑上部结构能够起到保护的作用,由于基础隔震结构有着较小的层间变性,应用基础各种技术不但不会破坏建筑整体结构,同时还能够保持建筑结构内的设施以及装修处于完好的状态[2].所以,基础隔震技术普遍的应用在精密仪器室、商场、宿舍楼以及其他工程的建设中.

2.3良好的竖向承载力

基础隔震技术中的隔震装置自身的竖向承载力较大,因此建筑结构物在正常使用的情况时,所有的承载力在建筑上部结构支撑时有着一定的安全性,另外,隔震体系竖向承载力的安全系数应该超过6,给使用建筑结构的使用要求以及安全性提供一定的保障.

3.基础隔震技术的主要类型

3.1复合基础隔震类型

基础隔震复合类型主要是串联复合隔震以及并联复合隔震等两种不同体系,主要是通过叠层橡胶支座以及滑板摩擦隔震支座以串联或者并联的形式构成.基础隔震系统中的叠层橡胶支座能够给隔震系统提供一定的复位向心力,如滑板出现摩擦的情况时,对地震则能够起到隔离的作用.这样类型的隔震体系将隔震支座的基本优势全面利用,有着相对明确简单的隔震机理,有着较好的隔震效果.同时,基础复合类型的系统适应变形有着较强的能力.

3.2基础隔震摩擦滑移类型

基础隔震技术中摩擦滑移类型主要是通过联合基础与上部结构,对建筑结构底部的剪力进行控制,确保结构地震降低的作用得到满足[3].一旦出现级数较小的地震时,建筑上部结构出现滑动的情况则会受到摩擦力的阻止.一旦有着较强的地震强度时,摩擦力则会大于地震对滑移层的作用,建筑结构的滑动面出现滑移的情况,利用阻止地震以及消耗滑移能够达到隔震的目的.

3.3基础隔震叠层橡胶类型

基础隔震技术中叠层橡胶类型主要是通过该类型有着较小刚度等基本特征,其在延长时有着一定的周期,当建筑结构感受到震波时能够有效避开,确保结构地震作用得到有效降低.该类型在刚刚开始隔震时没有较大的刚度,有着较为良好的隔震效果、稳定的性能以及简单的构造,我国隔震体系中是应用的较为广泛的一种,该类型的隔震基础有着较高的造价,其具体有高阻尼、铅芯以及普通等3种不同类型的叠层橡胶支座.

4.建筑结构中应用基础隔震技术的相关要点

4.1隔震设备的耐久性能

通过分析目前隔震技术应用在建筑结构中相关标准发现,大多数建筑结构在设计时均有50年的使用年限.而对隔震设备的实践经验进行分析得知,隔震支座在建筑结构中应用有高于50年的使用寿命.例如,某国家的桥梁采用隔震设备中的橡胶支座进行引用,在超过50年的使用后只是出现5mm的老化深度.由于现今的应用在建筑结构中的隔震支座,多数都通过阻燃剂、抗老化剂以及保护层等方式,确保建筑结构的使用周期能够超过或者达到相关设计要求.倘若在建筑结构设计年限中要更换以及改装隔震层设备,在操作以及施工上有着较小的难度.

4.2分析隔震结构的动力模型

通常情况下,隔震结构的动力模型具体是有多质点隔震体系以及单质点隔震体系等两种不同类型.隔震体系中单质点的主要是把建筑结构的上部结构进行简化,变成刚体类型,对建筑上部结构出现的层间位移情况不给予考虑.隔震层中单质点隔震系统的恢复力模型属于双线性类型的,通常情况是,均是通过隔震层的实际刚度代替建筑结构隔震体系的具体岗地,上部结构的质量作为整体隔震体系质量的评判标准,对于隔震层的整体质量不给于考虑.隔震体系多质点类型主要是在建筑结构体系中把隔震层计入.通过层间剪切模型作为上部结构,通常情况下,基础隔震层在多质点隔震系统中属于相对基本的单位,在建筑楼层中上部结构作为基本的质点.

4.3隔震设备的力学性能分析

现今,国内外基础隔震技术均获得较为全面的发展,隔震装置在基础隔震技术的应用中属于相对重要的,隔震装置应用的较为广泛的是橡胶层与夹层钢板紧密粘结类型的.通常情况下,基础隔震系统中的橡胶支座可以分成阻尼器以及隔振器两种不同类型的,主要是通过第二形状系数以及第一形状系数决定橡胶支座的力学性能.

5.建筑结构应用基础隔震技术的发展前景

（1）研究隔震结构的方式.目前,建筑结构在进行抗震设计工作时的不确定性较大,例如不确定计算模型、结构本身以及外部环境等带来的影响[4].所以,隔震结构在应用时应该根据可靠度、随机振动等理论进行分析,从根本上对影响结构可靠度与动力反应的原因进行全面分析.

（2）分析基础隔震技术在建筑结构中应用的可行性经济性.为了能够在建筑结构中广泛的应用基础隔震技术,确保能够将隔震系统成本降低的基础上,还应该准备采用定量评估的方式对隔震技术应用时的经济性进行全面评估,对隔震结构的经济因素、安全以及功能等方面进行全面考虑.同时,在进行隔震结构的可行性研究时,应该对隔震结构的维修费用、维修方法以及失效损失进行全面考虑.

（3）随着我国建筑行业现代化的快速发展,基础隔震技术应用在建筑结构中属于相对重要的,需要以相关的设计规范作为有效的依据.现今,在新西兰、美国等国家均对隔震设计相关规范进行制定,隔震设计的相关规范属于建筑结构施工中强制执行的内容,能够对隔震设计的实践水平以及理论知识进行全面反映,确保技术以及经济性的统一性得到有效表达.

（4）开发较为先进的隔震体系以及隔震原件.隔震系统中隔震支座能够起到相对重要的作用,隔震技术是否能够有效的推广以及应用隔震支座的经济性、耐久性以及安全性起着决定性的作用.因此,研究隔震系统的力学性质、组成材料以及隔振器等相关内容,对确保隔震系统长时间的稳定性是非常重要的.要想全面对隔振系统中隔振器长时间的能力进行全面研究,则应该重新试验以及检测隔振器样品.

6.结束语

基础隔震技术应用在建筑结构抗震设计中,有着较为良好的发展前景,基础隔震技术不仅能够确保结构自身的安全性,同时还能够促进工程造价得到降低.目前,国内外在建筑结构应用 基础隔震技术上有着较为健全的技术,但是在实际应用过程中还是存在一些问题,采用合理的方法对基础隔震技术应用在建筑结构中出现的问题进行解决,对促进建筑结构抗震整体水平的提高有着非常重要的作用.