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消能减震技术

关于隔震和消能减震新技术暨模块式阻尼器在社区、学校等公共场所的推广应用

发布日期:2016-05-13信息来源: 力壳O2O工程在线点击: 我要评论()

关于隔震和消能减震新技术暨模块式阻尼器在社区、学校等公共场所的推广应用

  一、抗震减灾新技术的思索与探索

  近年来,地处世界两大 地震带的我国地震灾害频发,先是2008年的汶川大地震,后是2010年的玉树震害,“小震大灾”现象比较突出,究其原因就是国内建筑物普遍抗震性能差, 加上人口多而集中,创新防震意识不强所致。因此,建设“震不倒”的房子,确保生命安全成了我国政府人民防御地震灾害的最终目标。

  根据国 内外以往地震灾害显示,只有提高房屋的抗震性能才是减轻地震灾害的最主要途径,才能建成“震不倒”的房子。而实践证明,采用耗能减震技术手段提高房屋抗震 能力、设防烈度是可行的,也是民众所期望的。这种新技术就是隔震、消能减震技术,其原理就是在建筑结构中安装阻尼器,提高结构的总体阻尼,通过阻尼器的屈 服耗能减小结构的地震反应,达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”的防震效果。

  二、隔震、消能减震技术的原理及应用

   众所周知,我国传统的抗震技术主要采用“以硬碰硬”的方式,即通过提高结构本身的材料强度和整体刚度来抵抗地震危害。由于地震对结构的作用力往往很大,因 此在可接受的造价下,只能依靠结构自身构件的塑性变形,来耗散地震输入结构的能量,而塑性变形对于结构来讲其实是一种损伤而且难以控制和修复。

   传统的抗震设计方法是要利用结构自身某些关键构件的延性耗能来减小地震作用,进而保护竖向承重构件,避免竖向构件过早进入塑性,这必须要做到结构各构件 之间具有相对强弱的关系,才能增加结构的余度,提高结构的抗倒塌能力。而采用消能减震技术后,通过在结构物某些部位增设耗能(阻尼)减震器或耗能组件,通 过耗能阻尼器率先消耗地震能量,保护主体构件不受破坏,这种“以柔克刚”的方法是提高房屋抗震能力新的思路。

  阻尼器是以提供运动的阻 力,耗减运动能量的装置,其基本原理是当结构受到地震作用而晃动时,建筑结构中某些类别的构件(比如连梁)两端发生相对变形,并驱动安装其间阻尼器耗能元 件发生往复塑性变形,这样结构构件对耗能元件做功,耗能元件发热,从而使结构晃动这种机械能能转变为热能而释放,达到减轻地震危害的目的。迄今为止已被人 类广泛应用于汽车、居民社区、军工或航天、航空等行业中。

  针对剪力墙,使用阻尼器耗能装置可结合混凝土连梁为一体,成为组合连梁,在地震发生时,连梁两端所受剪力驱动阻尼器变形,充分利用钢材良好的塑性变形能力消耗地震能量,给结构提供附加阻尼达到减震目的。

  将阻尼器布置在剪力墙结构洞口连梁中,当阻尼器率先发生屈服时,在连梁处形成塑性铰;使组合连梁成为发生时的第一道抗震防线,有效避免剪力墙墙体出现破坏,从而使整体结构的屈服机制受控。

  以上措施将地震能量转移到组合连梁部位,通过阻尼器变形耗能,能有效保护结构主体构件,延缓或避免主体构件的破坏,相对传统结构设计的“硬抗”方法,消能减震技术则是“柔中带刚”抗震设防上的质的飞跃。

  三、传统抗震方法与隔震、消能减震新技术经济性的对比

  一般而言,抗震设防烈度提高一度,楼房承受水平荷载的能力就相应提高一倍。建筑物建筑工程造价的增加主要体现在建筑材料的增加,如钢筋、混凝土等用量的增加,以及相应的人工费与机械费的增加。

   针对高层剪力墙结构,采用阻尼器-组合连梁消能减震技术,经结构计算分析,在适当楼层合理优化布置阻尼器,仅通过局部的改善措施,在不增加基础负担、不 改变上部结构原有布局、不占用楼层使用空间的前提下,在抗震设防6度到8度区间使结构的抗震能力提高一度的目标增加的费用和按照传统“硬抗”措施提高半度 所增加的费用相当(成本减半)。

  同时,原结构设计可以适当降低设防标准。以7度半抗震设防为例,对高层剪力墙结构采用传统的设计方法, 分别按照7度设防设计,土建成本造价可节约10%左右,采用消能减震技术,用此成本从7度可提高到8度,超过当地设防水准半度。因此消能减震技术的运用既 不额外增加总成本,而且房屋的抗震能力有了显著提高。

  四、倡导建设全市首批隔能减震新校园,推广地震设防新技术

  根据 回良玉副总理在2008年国务院防震减灾联席工作会议上“要大力推进城市地震安全社区示范工作”的指示精神和建设部《关于推进房屋建筑和市政基础设施工程 应用隔能减震技术的意见》以及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010要求,大力推进和普及隔能减震新技术是利国利民的大事,是造福后代的伟业。教 育乃国家百年大计,学校是学生读书乐园,学生是民族的未来。建设抗震安全校园是老师、学生的向往,也是解决家长后顾之忧,更是全社会的共同责任,因此,建 设提高校舍的地震防御能力急在眉睫,而隔震、消能减震技术及各型阻尼器在全国多个社区的成功使用普及。如:大连永嘉尚品天城项目、唐山万科全域华府项目、 湖北十堰泰山等等,均为我们指明了方向。通过无数事实、历次震害现状说明,耗能减震技术、阻尼器的实践应用确确实实能够显著提高建筑结构抗震能力。

  华中建科(北京)加固科技有限公司

  

 

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