隔震技術(shù)的基本原理精選(九篇)
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第1篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
關(guān)鍵詞：建筑工程；結(jié)構(gòu)抗震；技術(shù)
1.建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的基本原理與設(shè)計(jì)原則
建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的基本原理是：通過(guò)增加建筑物的阻尼來(lái)增大對(duì)地震所釋放能量的吸收和消耗，從而達(dá)到減輕振動(dòng)，減少損害的目的。建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)與傳統(tǒng)抗震技術(shù)區(qū)別是：結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)是將地震看作一種能量的釋放過(guò)程，透過(guò)增加建筑物的阻尼的方式主動(dòng)抗震，從而減輕地震對(duì)建筑物的破壞。而傳統(tǒng)的抗震方法只是將地震看作是一種力的作用，透過(guò)增強(qiáng)建筑物的剛度和強(qiáng)度的方式實(shí)行被動(dòng)防震[1]。
建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則：
（1）結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性。在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該使建筑物在結(jié)構(gòu)上具備完整的連續(xù)性，這樣就能夠使建筑物在地震中保持為一個(gè)整體，促進(jìn)其抗震功能的發(fā)揮。
（2）保證構(gòu)件間的可靠連接。在建筑物的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，應(yīng)該注重加強(qiáng)建筑物各構(gòu)件之間的穩(wěn)固連接，這樣就能夠使建筑物在地震的能量傳遞中保持一定的強(qiáng)度和建筑物變形時(shí)保持一定的延展性，從而加大建筑物的抗震性能。
（3）增強(qiáng)房屋的豎向剛度。在設(shè)計(jì)和對(duì)建筑物進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)該使建筑物在橫豎兩個(gè)方向上都具備足夠的豎向剛度，同時(shí)確保建筑物基礎(chǔ)部分的整體性，以避免或者降低地震時(shí)建筑物所遭受的損害。
2.兩種可靠度的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)功能水平優(yōu)化決策模型
已知結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的要求為：P（G≥0）≥Pa，（Pa為與結(jié)構(gòu)抗震可靠指標(biāo)相應(yīng)的可靠度）。
2.1模型1參數(shù)規(guī)劃法
其中，X為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)變量向量（其維數(shù)假定為n），根據(jù)優(yōu)化層次的不同，可以是與結(jié)構(gòu)布局、拓?fù)洹⑿螤?、尺寸等有關(guān)的變量。目標(biāo)函數(shù)中，C0（X）為結(jié)構(gòu)的初始造價(jià)[2]。方案X的函數(shù)，第二項(xiàng)結(jié)構(gòu)失效損失期望中；Psi為設(shè)計(jì)方案X基于功能i的結(jié)構(gòu)體系可靠度；Cfi為該功能失效的損失值。約束條件中g(shù)j（X）≤0為與設(shè)計(jì)方案有關(guān)的約束條件，如構(gòu)件的強(qiáng)度約束、構(gòu)造要求約束等；[Psk]-Psk（X）≤0為基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠度約束。
模型1包括兩類(lèi)設(shè)計(jì)變量：設(shè)計(jì)方案和基于功能的結(jié)構(gòu)體系目標(biāo)可靠度。把目標(biāo)可靠度處理為參數(shù)，從而模型1轉(zhuǎn)化為一系列包含目標(biāo)可靠度參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。求解時(shí)，首先對(duì)目標(biāo)可靠度取若干不同的值，分別對(duì)模型1進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。利用這些優(yōu)化設(shè)計(jì)方案擬合出目標(biāo)函數(shù)對(duì)目標(biāo)可靠度的變化曲線，曲線上目標(biāo)函數(shù)最小值所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)可靠度就是所求的最優(yōu)目標(biāo)可靠度。
2.2模型2約束放松法
比較模型1與模型2可以看出：模型2實(shí)際上就是在模型1的基礎(chǔ)上去掉基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠度所對(duì)應(yīng)的約束條件。即：首先對(duì)整個(gè)優(yōu)化模型的約束條件進(jìn)行放松，然后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以得到相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，最后從最優(yōu)設(shè)計(jì)方案計(jì)算出的基于功能的結(jié)構(gòu)體系可靠度，也就是最優(yōu)目標(biāo)可靠度。
3四種建筑工程結(jié)構(gòu)抗震控制的常用技術(shù)
3.1被動(dòng)控制
被動(dòng)控制的防震技術(shù)并不包含外部能源的抗震技術(shù)，通常是在建筑物的某個(gè)部位增加子系統(tǒng)或者對(duì)建筑物的某些構(gòu)建進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的處理以改變其動(dòng)力特性，被動(dòng)控制抗震技術(shù)可以分為基礎(chǔ)隔震以及耗能減震兩個(gè)類(lèi)別：
（1）基礎(chǔ)隔震。建筑物的基礎(chǔ)隔震技術(shù)指的是：在建筑物的基礎(chǔ)部分構(gòu)建控制機(jī)構(gòu)來(lái)阻隔地震時(shí)能量的向上傳送，達(dá)到減輕建筑物的振動(dòng)，降低地震破壞的效果[3]。當(dāng)前研究應(yīng)用的建筑物隔震技術(shù)主要有：摩擦滑移隔震、層橡膠墊隔支撐式擺動(dòng)隔震珠、滾軸隔震以及混合隔震等。
（2）耗能減震。建筑物耗能減震技術(shù)的原理是：將地震能量導(dǎo)向特別的元件或者機(jī)構(gòu)并加以吸收和消耗進(jìn)而減輕建筑物主體的損耗。建筑物耗能減震技術(shù)是：將建筑物的一些部件設(shè)計(jì)成耗能元件，或者在建筑物的一些部位裝配阻尼器在小震以及荷載作用下，這些阻尼器和耗能元件都處于彈性狀態(tài)，使建筑物的整個(gè)結(jié)構(gòu)具各很強(qiáng)的剛度，進(jìn)而在地震中發(fā)揮重要作用。在強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，阻尼器和耗能元件會(huì)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，使建筑物的阻尼大大增加，大量吸收和消耗地震能量，使建筑物的主體振動(dòng)大大減小，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)建筑物的效果。
3.2主動(dòng)控制
建筑工程中的主動(dòng)控制抗震技術(shù)需要外部能源來(lái)實(shí)現(xiàn)，它需要透過(guò)施加和振動(dòng)力向相反的作用力來(lái)進(jìn)行建筑物減震，這種技術(shù)的原理是：傳感器對(duì)建筑物的外部激勵(lì)以及動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再依據(jù)程序計(jì)算應(yīng)該施加的作用力的大小，然后經(jīng)過(guò)外部的能源驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生所需求的作用力。當(dāng)前建筑業(yè)已經(jīng)研究和開(kāi)發(fā)的建筑物主動(dòng)控制抗震裝置主要有：主動(dòng)拉索系統(tǒng)、主動(dòng)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)、主動(dòng)空氣動(dòng)力擋風(fēng)板系統(tǒng)、主動(dòng)支撐系統(tǒng)以及氣體水沖發(fā)生器等。
3.3半主動(dòng)控制
建筑物半主動(dòng)控制抗震技術(shù)是：使用控制機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)建筑物在地震發(fā)生時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)減震日的，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于外部能源的要求不高，只需要弱電裝置來(lái)供應(yīng)就可以了。比如，蓄電池等半主動(dòng)控制抗震技術(shù)通常使用開(kāi)關(guān)來(lái)控制，透過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)控制器的狀態(tài)，進(jìn)而改變建筑物的動(dòng)力特性。當(dāng)前建筑業(yè)比較常用的建筑物半主動(dòng)控制減震裝置有[4]：可變阻尼系統(tǒng)、可變剛度系統(tǒng)、可控液體阻尼器、主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)以及可控摩擦式隔震系統(tǒng)等。
3.4混合控制
建筑物混合控制抗震技術(shù)是被動(dòng)控制與主動(dòng)控制的綜合應(yīng)用，這種抗震技術(shù)充分運(yùn)用了被動(dòng)控制與主動(dòng)控制的抗震優(yōu)點(diǎn)，它既能夠透過(guò)被動(dòng)控制抗震系統(tǒng)吸收和耗散地震能量，又能夠運(yùn)用主動(dòng)控制抗震系統(tǒng)來(lái)達(dá)到抗震效果，所以混合控制抗震技術(shù)具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前建筑業(yè)比較常用的混合控制抗震裝置主要有：阻尼耗能抗震與主動(dòng)控制抗震相結(jié)合的混合控制抗震系統(tǒng)[5]、調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)與主動(dòng)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)組合的混合控制、滑掀體阻尼系統(tǒng)與主動(dòng)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)結(jié)合的混合控制抗震系統(tǒng)，基礎(chǔ)隔震抗震與主動(dòng)控制抗震結(jié)合的混合控制抗震系統(tǒng)等
以上四種建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，主動(dòng)控制抗震技術(shù)擁有最好的抗震效果，但是因?yàn)樗柰獠磕芰看?，再加上控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，所以在實(shí)際運(yùn)用上反而不夠普遍。被動(dòng)控制抗震技術(shù)實(shí)用性比較大，發(fā)展迅速，應(yīng)用最為廣泛，加上主動(dòng)控制抗震技術(shù)由于其精確度比較高，價(jià)格相對(duì)低廉，所以有著很好的市場(chǎng)前景。混合控制抗震技術(shù)具各了幾種抗震技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所以效果十分突出，前景也非常廣闊。
參考文獻(xiàn)：
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第2篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)；建筑工程；策略
Abstract: in the construction sector, architectural engineering structure seismic technology is a very important high-tech technology, which can effectively avoid and reduce buildings in the damage sustained by the earthquake. This paper first introduced the construction engineering structure seismic technology's basic principle, then expounds the construction engineering structure seismic design principles, finally, this paper analyses the architecture engineering structure seismic control the common technology.
Keywords: structure seismic technology; Building engineering; strategy
中圖分類(lèi)號(hào)：TU352.1+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1．建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的基本原理
在地震發(fā)生的時(shí)候，地殼內(nèi)部要釋放巨大的能量，這些能量以能量波德形式向周?chē)鷤鬟f。在地震的波及范圍內(nèi)，它用輸入能量的方式破壞建筑物，建筑物會(huì)產(chǎn)生激烈的振動(dòng)，甚至遭到嚴(yán)重破壞而倒塌。地震時(shí)建筑物的振動(dòng)劇烈程度與其本身的阻尼相關(guān)，建筑物的阻尼越小，其對(duì)地震能量的吸收和消耗就越小，那么振動(dòng)就越劇烈，反之振動(dòng)就越輕。
所以，建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的最基本的思想就是要想方設(shè)法增加建筑物的阻尼，以增大對(duì)地震所釋放能量的吸收和消耗量，從而達(dá)到減輕振動(dòng)、減少損害的目的。這是建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)抗震技術(shù)的根本所在，結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)是將地震看作一種能量的釋放過(guò)程，透過(guò)增加建筑物的阻尼的方式主動(dòng)抗震，從而減輕地震對(duì)建筑物的破壞。而傳統(tǒng)的抗震方法只是將地震看作是一種力的作用，透過(guò)增強(qiáng)建筑物的剛度和強(qiáng)度的方式實(shí)行被動(dòng)防震，效果并不理想[1]。
2．建筑工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則
在建筑物的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的建筑物抗震效果，應(yīng)該遵循以下原則：
2.1結(jié)構(gòu)應(yīng)具有連續(xù)性
在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該使建筑物在結(jié)構(gòu)上具備完整的連續(xù)性，這樣就能夠使建筑物在地震中保持為一個(gè)整體，促進(jìn)其抗震功能的發(fā)揮。如果建筑物在地震中不能在結(jié)構(gòu)上保持連續(xù)性，就不能有效地吸收和消耗地震能量，從而導(dǎo)致建筑物遭受比較大的損壞。
2.2保證構(gòu)件間的可靠連接
在建筑物的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，應(yīng)該注重加強(qiáng)建筑物各構(gòu)件之間的穩(wěn)固連接，這樣就能夠使建筑物在地震的能量傳遞中保持一定的強(qiáng)度和建筑物變形時(shí)保持一定的延展性，從而有效吸收和消耗地震能量，減少建筑物在地震中遭受的破壞。
2.3增強(qiáng)房屋的豎向剛度
在設(shè)計(jì)和對(duì)建筑物進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)該使建筑物在橫、豎兩個(gè)方向上都具備足夠的豎向剛度，同時(shí)確保建筑物基礎(chǔ)部分的整體性，在地震中就會(huì)具備很好的堅(jiān)韌性和延展性，以避免或者降低地震時(shí)建筑物所遭受的損害。
3.建筑工程結(jié)構(gòu)抗震控制的技術(shù)分析
3.1被動(dòng)控制
被動(dòng)控制的防震技術(shù)并不包含外部能源的抗震技術(shù)，通常是在建筑物的某個(gè)部位增加子系統(tǒng)，或者對(duì)建筑物的某些構(gòu)建進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的處理，以改變其動(dòng)力特性。當(dāng)前，建筑物的被動(dòng)控制抗震技術(shù)已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，在很多建筑工程中都有應(yīng)用，被動(dòng)控制抗震技術(shù)可以分為基礎(chǔ)隔震以及耗能減震兩個(gè)類(lèi)別。
3.1.1基礎(chǔ)隔震
建筑物的基礎(chǔ)隔震技術(shù)指的是在建筑物的基礎(chǔ)部分構(gòu)建控制機(jī)構(gòu)來(lái)阻隔地震時(shí)能量的向上傳送，以達(dá)到減輕建筑物的振動(dòng)，降低地震破壞的效果。從隔震技術(shù)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，它有以下的特點(diǎn)：第一，建筑物隔震技術(shù)在建筑業(yè)的運(yùn)用越來(lái)越普及，越來(lái)越廣泛。建筑物隔震技術(shù)不但在近幾年的一些新建工程中有廣泛的運(yùn)用，在舊有建筑物的防震加固中也時(shí)常用到。第二，建筑物隔震技術(shù)的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)日益多樣化，已經(jīng)從傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展為組合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及木結(jié)構(gòu)。第三，隔震技術(shù)可以選擇的隔震裝置日益增多。當(dāng)前研究應(yīng)用的建筑物震技術(shù)主要有：摩擦滑移隔震、層橡膠墊隔震、支撐式擺動(dòng)隔震、珠及滾軸隔震以及混合隔震等[2]。
3.1.2耗能減震
建筑物耗能減震技術(shù)是將建筑物的一些部件設(shè)計(jì)成耗能元件，或者在建筑物的一些部位裝配阻尼器。在小震以及風(fēng)荷載的作用下，這些阻尼器和耗能元件都處于彈性狀態(tài)，使建筑物的整個(gè)結(jié)構(gòu)具備很強(qiáng)的側(cè)向剛度，進(jìn)而在地震中發(fā)揮重要作用。在強(qiáng)烈地震發(fā)生時(shí)，阻尼器和耗能元件會(huì)進(jìn)入非彈性狀態(tài)，使建筑物的阻尼大大增加，大量吸收和消耗地震能量，使建筑物的主體振動(dòng)大大減小，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)建筑物的效果。建筑物耗能減震技術(shù)的原理是將地震能量導(dǎo)向特別的元件或者機(jī)構(gòu)并加以吸收和消耗，進(jìn)而減輕建筑物主體的損耗，它有以下特點(diǎn)：第一，安全，憑借耗能裝置來(lái)消耗地震能量，進(jìn)而保護(hù)建筑物；第二，經(jīng)濟(jì)，成本不是很高；第三，合理；第四，維護(hù)費(fèi)用低，適用范圍廣。當(dāng)前，比較常用的耗能減震裝置有復(fù)合型耗能器、摩擦耗能減震裝置、粘滯阻尼器、金屬阻尼器以及粘彈性阻尼器等。
3.2主動(dòng)控制
建筑工程中的主動(dòng)控制抗震技術(shù)需要外部能源來(lái)實(shí)現(xiàn)，它需要透過(guò)施加和振動(dòng)方向相反的作用力來(lái)進(jìn)行建筑物減震。這種技術(shù)的原理是：傳感器對(duì)建筑物的外部激勵(lì)以及動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再依據(jù)程序計(jì)算應(yīng)該施加的作用力的大小，然后經(jīng)過(guò)外部的能源驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)生所需求的作用力。當(dāng)前建筑業(yè)已經(jīng)研究和開(kāi)發(fā)的建筑物主動(dòng)控制抗震裝置主要有：主動(dòng)拉索系統(tǒng)、主動(dòng)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)、主動(dòng)空氣動(dòng)力擋風(fēng)板系統(tǒng)、主動(dòng)支撐系統(tǒng)以及氣體脈沖發(fā)生器等。
3.3半主動(dòng)控制
建筑物半主動(dòng)控制抗震技術(shù)是使用控制機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)建筑物在地震發(fā)生時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)減震目的的，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于外部能源的要求不高，不需要使用強(qiáng)電，只需要弱電裝置來(lái)供應(yīng)就可以了，比如蓄電池等。半主動(dòng)控制抗震技術(shù)通常使用開(kāi)關(guān)來(lái)控制，透過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)控制器的狀態(tài)，進(jìn)而改變建筑物的動(dòng)力特性。當(dāng)前建筑業(yè)比較常用的建筑物半主動(dòng)控制減震裝置有：可變阻尼系統(tǒng)、可變剛度系統(tǒng)、可控液體阻尼器、主動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)以及可控摩擦式隔震系統(tǒng)等[3]。
3.4混合控制
建筑物混合控制抗震技術(shù)是被動(dòng)控制與主動(dòng)控制的綜合應(yīng)用。這種抗震技術(shù)充分運(yùn)用了被動(dòng)控制與主動(dòng)控制的抗震優(yōu)點(diǎn)，它既能夠透過(guò)被動(dòng)控制抗震系統(tǒng)吸收和耗散地震能量，又能夠運(yùn)用主動(dòng)控制抗震系統(tǒng)來(lái)達(dá)到抗震效果，所以混合控制抗震技術(shù)具有非常高的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前建筑業(yè)比較常用的混合控制抗震裝置主要有：阻尼耗能抗震與主動(dòng)控制抗震相結(jié)合的混合控制抗震系統(tǒng)；調(diào)諧質(zhì)量阻尼系統(tǒng)與主動(dòng)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)組合的混合控制；滑掀體阻尼系統(tǒng)與主動(dòng)質(zhì)量阻尼系統(tǒng)結(jié)合的混合控制抗震系統(tǒng)；基礎(chǔ)隔震抗震與主動(dòng)控制抗震結(jié)合的混合控制抗震系統(tǒng)，等等。
在以上四種建筑工程結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)中，主動(dòng)控制抗震技術(shù)擁有最好的抗震效果，但是因?yàn)樗柰獠磕芰看螅偌由峡刂葡到y(tǒng)比較復(fù)雜，所以在實(shí)際運(yùn)用上反而不夠普及；被動(dòng)控制抗震技術(shù)實(shí)用性比較大，當(dāng)前發(fā)展迅速，應(yīng)用最為廣泛；半主動(dòng)控制抗震技術(shù)由于其精確度比較高，價(jià)格相對(duì)低廉，所以有著很好的市場(chǎng)前景；混合控制抗震技術(shù)具備了幾種抗震技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，所以效果十分突出，前景也非常廣闊。
4.結(jié)語(yǔ)
總而言之，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和建筑業(yè)抗震技術(shù)的不斷更新，我國(guó)建筑市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)抗震需求越來(lái)越大，抗震技術(shù)特點(diǎn)也日益呈現(xiàn)出多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前建筑業(yè)新開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中有著突出的優(yōu)勢(shì)，為新建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和現(xiàn)有建筑物的結(jié)構(gòu)抗震加固提供了良好的途徑。建筑物結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)克服了傳統(tǒng)技術(shù)的“硬碰硬”技術(shù)缺點(diǎn)，具有效果顯著以及安全可靠的特點(diǎn)，在今后的發(fā)展中必將日益走向成熟，為我國(guó)的建筑物抗震事業(yè)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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第3篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
關(guān)鍵字：建筑；結(jié)構(gòu)；減震控制；問(wèn)題
地震是人類(lèi)所面臨的最嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，隨著近年來(lái)相繼發(fā)生的汶川地震、玉樹(shù)地震和雅安地震，對(duì)整個(gè)中國(guó)而言都是重大的打擊，也不得不讓人們?nèi)シ此嘉覈?guó)在抗震、減震措施中所存在的不足。傳統(tǒng)的建筑物結(jié)構(gòu)抗震采用的是彈塑性設(shè)計(jì)方法，通過(guò)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身在延性、強(qiáng)度以及剛度方面的抗震性能來(lái)抵抗地震產(chǎn)生時(shí)的作用。然而這屬于被動(dòng)消極的抗震對(duì)策，由于抗震設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)不具備自我調(diào)節(jié)的功能，在地震出現(xiàn)時(shí)很可能無(wú)法滿足安全性的需要。隨著現(xiàn)代控制理論被逐漸應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域當(dāng)中，并通過(guò)幾十年的不斷發(fā)展與完善，結(jié)構(gòu)減震控制在減震效果上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法，在當(dāng)前世界各國(guó)的建筑工程領(lǐng)域中都得到了廣泛發(fā)展和應(yīng)用。
一、建筑物結(jié)構(gòu)減震控制的發(fā)展概述與分類(lèi)
1、發(fā)展概述
在1972年，美國(guó)學(xué)者J.T.P.YAO首次提出了結(jié)構(gòu)控制的概念，通過(guò)幾十年的發(fā)展與完善，世界各國(guó)都相繼開(kāi)展了建筑結(jié)構(gòu)建筑控制在技術(shù)和理論方面的研究，并積極致力于在建筑領(lǐng)域中的推廣和應(yīng)用。我國(guó)在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）中也將結(jié)構(gòu)減震控制中的隔震和消震方面的內(nèi)容納入其中，并制定了《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》和《建筑隔震橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)》這兩個(gè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
2、建筑物結(jié)構(gòu)減震控制的分類(lèi)
建筑物結(jié)構(gòu)減震控制可根據(jù)是否需要外部能源的輸入進(jìn)行分類(lèi)，主要分為被動(dòng)控制（Passive Control）、主動(dòng)控制（Active Control）與混合控制（Hybrid Control）三類(lèi)。
（1）被動(dòng)控制
被動(dòng)控制是指在建筑物結(jié)構(gòu)的某些部位裝設(shè)耗能裝置，或?qū)Y(jié)構(gòu)本身某些構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)力特性的改變，控制過(guò)程中既不依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)的信息也不需要外部能量提供控制力，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于維護(hù)和造價(jià)低等方面的特點(diǎn)。被動(dòng)控制主要包括了基礎(chǔ)隔震技術(shù)、耗能減震技術(shù)和吸震減震技術(shù)，其中以改變建筑物結(jié)構(gòu)頻率為主的隔震技術(shù)是在我國(guó)減震控制中應(yīng)用和研究最多以及最成熟的技術(shù)，并在大量工程實(shí)際中得到了應(yīng)用，本文也將著重就基礎(chǔ)隔震技術(shù)和耗能減震技術(shù)方面的問(wèn)題進(jìn)行研究和探討。
（2）主動(dòng)控制
主動(dòng)控制是指利用現(xiàn)代控制技術(shù)，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的輸入外部激勵(lì)條件和結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果采用加力裝置對(duì)建筑結(jié)構(gòu)施加一定的控制力，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使建筑結(jié)構(gòu)在地震或其它作用力下的響應(yīng)能控制在允許的范圍內(nèi)。主動(dòng)控制的特點(diǎn)是通過(guò)外部能量輸入的控制力，能有效起到保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)避免損傷的目的，然而主動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且造價(jià)昂貴，所需能量在強(qiáng)烈地震作用下難以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前較常使用的主動(dòng)控制系統(tǒng)有主動(dòng)拉鎖系統(tǒng)、主動(dòng)質(zhì)量阻尼器等等。
（3）混合控制
混合控制是指被動(dòng)控制與主動(dòng)控制的協(xié)調(diào)使用，可兼具被動(dòng)控制與主動(dòng)控制的優(yōu)點(diǎn)，既能大量消耗地震產(chǎn)生時(shí)的振動(dòng)能量，也能確?？刂菩Ч牧己茫哂休^為良好的發(fā)展前景和使用價(jià)值。當(dāng)前建筑物結(jié)構(gòu)中較常使用的混合控制為主動(dòng)控制與基礎(chǔ)隔震技術(shù)相結(jié)合的混合控制。
二、基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用
基礎(chǔ)隔震技術(shù)（見(jiàn)下圖1所示）的基本原理是在建筑物結(jié)構(gòu)的上部和基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震消能裝置，以降低地震發(fā)生時(shí)能量向建筑結(jié)構(gòu)上部的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)減少上部結(jié)構(gòu)振動(dòng)的作用。對(duì)所設(shè)置的隔震消能裝置要求具有較大的變形能力、有足夠的初始強(qiáng)度和剛度而且能夠提供較大的阻尼消耗。隨著現(xiàn)代疊層橡膠墊在建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用，使基礎(chǔ)隔震技術(shù)進(jìn)入了實(shí)用化的階段，我國(guó)于上世紀(jì)90年代也分別在云南、廣東等地建造了一些使用疊層橡膠墊進(jìn)行隔震的建筑項(xiàng)目。
圖1 建筑基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)示意圖
1、疊層橡膠墊支座的應(yīng)用
由于現(xiàn)代建筑物結(jié)構(gòu)減震控制中的橡膠墊支座主要采用橡膠片與薄片增強(qiáng)銅板進(jìn)行粘合疏化的方式而加工制成（如下圖2所示）。疊層橡膠墊支座的垂直向剛度很高，而水平向剛度較低，在地震荷載作用下疊層橡膠墊支座能夠隔離建筑結(jié)構(gòu)的水平方向運(yùn)動(dòng)分量，并保持垂直方向的穩(wěn)定，因而能隔離公共交通對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的高頻振動(dòng)，并保護(hù)結(jié)構(gòu)免受地震或者其它振動(dòng)所造成的傷害。
圖2 橡膠墊支座示意圖
2、鉛芯橡膠墊支座的應(yīng)用
鉛芯橡膠墊支座是在原有疊層橡膠墊的基礎(chǔ)上，在其中部圓形孔中灌入鉛而制成的，也是對(duì)疊層橡膠墊技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)。由于鉛具有良好的塑性變形能力以及較低的屈服點(diǎn)，從而使橡膠支座在阻尼比上得到提高，普遍能達(dá)到20%～30%。而且鉛芯還能有效提高橡膠墊支座的耗能和吸能能力，增加了支座的初始剛度又確保了支座具有適宜阻尼，能起到抵抗微震與控制風(fēng)反應(yīng)的作用。
由于鉛芯橡膠墊支座具有良好的阻尼作用和隔震作用，因此在建筑物的設(shè)置中可以單獨(dú)使用，不用再另外設(shè)置阻尼器，節(jié)省了建筑空間而且施工方便，使建筑基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)的組成相對(duì)簡(jiǎn)單，因此在我國(guó)建筑領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。
三、耗能減震技術(shù)的應(yīng)用
耗能減震技術(shù)的基本原理是在建筑物結(jié)構(gòu)的某些部位設(shè)置耗能裝置，并通過(guò)耗能裝置因摩擦或彈塑性變形所產(chǎn)生的能耗以吸收在地震產(chǎn)生時(shí)輸入到建筑結(jié)構(gòu)中的能量，從而達(dá)到減震控制的主要目的。耗能減震技術(shù)具有減震效果明顯、安全可靠以及經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)，常用的耗能減震裝置主要有摩擦耗能裝置、金屬?gòu)椝苄院哪苎b置等等，
1、摩擦耗能裝置
摩擦耗能裝置是按照摩擦做功而消耗能量的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的，其基本組成是金屬或其它固體材料元件，通過(guò)元件之間的相互滑動(dòng)而產(chǎn)生摩擦力。當(dāng)前我國(guó)已存在較多種不同構(gòu)造的摩擦耗能裝置，例如摩擦筒制震器、摩擦剪切鉸耗能器、限位摩擦耗能器以及摩擦滑動(dòng)螺栓節(jié)點(diǎn)等等。摩擦耗能裝置的種類(lèi)雖多，但普遍具有良好的滯回特性和耗能能力。在下圖3中，即為常用摩擦耗能裝置的回復(fù)力特性曲線，圖中Q代表了荷重，δ為變形量。
圖3 摩擦耗能裝置的回復(fù)力特性曲線
2、金屬?gòu)椝苄院哪苎b置
金屬?gòu)椝苄院哪苎b置是通過(guò)軟鋼或者其它軟金屬材料所制成，其減震控制的原理是將建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)的部分能量利用金屬的屈服滯回進(jìn)行吸收和消耗，從而達(dá)到減震控制的作用。我國(guó)在金屬?gòu)椝苄院哪苎b置中也有較大的開(kāi)發(fā)與研究，常見(jiàn)的有低屈服點(diǎn)鋼耗能器、錐形鋼耗能器、加勁圓環(huán)耗能器等等。這類(lèi)耗能裝置普遍具有滯回性能和工作性能穩(wěn)定以及耗能能力大的特點(diǎn)。在下圖4中，即為常用金屬?gòu)椝苄院哪苎b置的回復(fù)力特性曲線，圖中Q代表了荷重，δ為變形量。
圖4 金屬?gòu)椝苄院哪苎b置的回復(fù)力特性曲線
總結(jié)：
地震作為人類(lèi)所面臨的最嚴(yán)重自然災(zāi)害之一，隨著當(dāng)前我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)逐漸向著高層化和復(fù)雜化方向發(fā)展，更應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用適宜的減震控制技術(shù)，以有效減輕和抑制地震時(shí)的動(dòng)力反應(yīng)，降低建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)。同時(shí)隨著減震控制技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，在建筑物結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用中造價(jià)因素也不斷降低，減震建筑的經(jīng)濟(jì)效益正日益突出。減震控制技術(shù)作為未來(lái)建筑物結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的主要發(fā)展方向，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的研究與探索，以更好的發(fā)揮出在降低地震災(zāi)害方面的重要作用，為構(gòu)建和諧穩(wěn)定的社會(huì)和保障建筑物結(jié)構(gòu)的抗震安全，作出我們應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
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第4篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的交通事業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，橋梁在其中就發(fā)揮著十分重要的作用。在橋梁的設(shè)計(jì)中，減隔震技術(shù)發(fā)揮著不容小覷的作用。該技術(shù)是橋梁抗震的重要條件，在地震發(fā)生時(shí)，其可以減少橋梁受到的損害，甚至可以避免橋梁受到損害。為此，就針對(duì)減隔震設(shè)計(jì)的原理、配備的設(shè)置以及在實(shí)際工程中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的探討。
關(guān)鍵詞：
橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；減隔震技術(shù)；應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào)：
TB
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1672―3198（2015）21021501
1減隔震技術(shù)的基本原理
減隔震技術(shù)是通過(guò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)位置隔離地震能量、阻斷地震波的傳播。在減隔震設(shè)計(jì)中，通過(guò)附加阻尼的方法進(jìn)一步降低了地震地響應(yīng)，阻尼并不是自然裝置，而是施工人員人為的將其設(shè)置在橋梁結(jié)構(gòu)的某些位置，同時(shí)，耗能構(gòu)件在地震發(fā)生的時(shí)候，通過(guò)自身的結(jié)構(gòu)可以將地震的能量進(jìn)行吸收，從而讓橋梁的結(jié)構(gòu)在受到地震沖力的時(shí)候得到緩沖，使橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與完整性得到更好的保持。
減隔震技術(shù)包括兩大方面：減震技術(shù)和隔震技術(shù)。減震技術(shù)是指人為的將阻尼及耗能構(gòu)件設(shè)置在橋梁的結(jié)構(gòu)中，讓耗能構(gòu)件吸收地震波的能量；隔震技術(shù)是特殊的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，其具有振動(dòng)周期的特殊結(jié)構(gòu)，與減震技術(shù)有很大的不同。在地震發(fā)生的時(shí)候，可以輸出地震能量。兩種技術(shù)相互配合，能夠共同應(yīng)對(duì)強(qiáng)大的地震波，保護(hù)橋梁免受傷害。
2減隔震裝置技術(shù)的分類(lèi)
2.1鉛芯橡膠支座
鉛芯橡膠支座是把一個(gè)或多個(gè)鉛芯插入到分層的橡膠中，形成緊湊的減隔震裝置，其在延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)周期的同時(shí)把地震的能量消耗掉。鉛芯具有良好的力學(xué)特性，能夠與分層橡膠支座進(jìn)行緊密的結(jié)合，同時(shí)良好的耐疲勞性與彈塑性使得其適合做減隔震材料。鉛芯橡膠支座的諸多特性能夠提供地震中所需要的耗能，同時(shí)能夠很好的滿足使用過(guò)程中的屈服強(qiáng)度和剛度，在橋梁結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中被廣泛的應(yīng)用。
2.2粘滯阻尼器
粘滯阻尼器是利用活塞運(yùn)動(dòng)前后的壓力差異，使黏滯流體通過(guò)節(jié)流孔，在這一過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生阻尼力和耗能。
粘滯阻尼器有著以下幾個(gè)特征：第一，粘滯阻尼器沒(méi)有顯著的增加橋墩的受力。彈塑性阻尼裝置和摩擦阻尼裝置的屈服力或者摩擦力是常數(shù)值，在墩最大變形時(shí)這些值會(huì)同時(shí)達(dá)到，而粘滯阻尼器在應(yīng)用的過(guò)程中，如果阻尼器的參數(shù)為1，由于速度與反力成比例，在橋墩達(dá)到最大變形值的時(shí)候，粘滯阻尼器的阻尼力是最小的，數(shù)值接近于零，當(dāng)橋墩變形的速度達(dá)到最大的時(shí)候，橋墩的變化最小，其內(nèi)力也是最小的；第二，粘滯阻尼器不會(huì)影響橋梁的正常使用。受穩(wěn)定變化導(dǎo)致的變形作用，摩擦阻尼器與彈塑性阻尼器要自由變形必須先要克服裝置中的屈服力與摩擦力，而粘滯阻尼器在變形的過(guò)程中，產(chǎn)生的抗力幾乎為零。
2.3高阻尼橡膠支座
高阻尼橡膠支座采用石墨、添加纖維塑料或其他添加劑的高阻尼橡膠材料制成，高阻尼橡膠中的石墨細(xì)顆粒物或者是纖維塑料在摩擦的過(guò)程中生熱耗散運(yùn)動(dòng)的能量，該種支座減震耗能性較突出。
2.4滑動(dòng)摩擦型支座
在我國(guó)最常見(jiàn)的滑動(dòng)摩擦型支座是聚四氟乙烯滑板支座，該支座的摩擦板采用的是聚四氟乙烯（PTFE），與不銹鋼的摩擦系數(shù)僅為0.06，是中等噸位活動(dòng)支座的首選。在地震發(fā)生的時(shí)候，受地震作用，當(dāng)支撐在滑動(dòng)摩擦型支座上的梁體受到的摩擦力小于慣性力時(shí)，支座與梁體間的滑動(dòng)面就開(kāi)始滑移，延長(zhǎng)了橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期。
2.5金屬阻尼器
技術(shù)阻尼器就是利用一些金屬材料，如：鉛、鋼等彈塑性變形的性能來(lái)吸收地震地能量，低屈服點(diǎn)的鋼材能夠制成剪切型阻尼器或者是彎曲性阻尼器。
3減隔震技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用案例
日本宮川大橋的建設(shè)就應(yīng)用了減隔震技術(shù)，該大橋建造于1991年，橋墩設(shè)計(jì)為墻式墩，主梁結(jié)構(gòu)是鋼板型，采用的是三跨連續(xù)的梁橋，其墩高為1km，采用的是鉛芯橡膠支座。
宮川大橋在沒(méi)有使用減隔震設(shè)計(jì)時(shí)，把所有支座都假定為鉸接的情況下，其順橋向的基本周期為0.3s，而采用鉛芯橡膠支座的減隔震設(shè)計(jì)之后，該大橋的順橋向基本周期提高為0.8s，該種支座減隔震裝置的設(shè)計(jì)，在地震作用中，順橋向的基本周期都有著顯著的延長(zhǎng)，地震傳入到橋梁結(jié)構(gòu)中的能量也在減弱。
對(duì)于像宮川大橋自身剛度比較大的梁式橋梁來(lái)說(shuō)，會(huì)受到較大的地震荷載，在其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中進(jìn)行減隔震技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的降低橋梁整體結(jié)構(gòu)受到的地震荷載，更能夠?qū)Φ卣鹆M(jìn)行有效的分配。
減隔震支座對(duì)于不同的震波、不同的場(chǎng)地，減震效果也是不同的，我們具體分析不同的情況。第一種情況，滑板橡膠支座能在多種類(lèi)型的橋梁建筑中取得比較滿意的減震效果，但是在使用的過(guò)程中要充分考慮產(chǎn)生高頻脈沖地震波的情況，應(yīng)用滑板橡膠支座要考慮支座長(zhǎng)度不足導(dǎo)致的落梁情況；第二種情況，鉛芯橡膠支座適用于大多數(shù)的場(chǎng)地類(lèi)型，抗震的效果比較理想，但在施工場(chǎng)地比較軟的情況下，鉛芯橡膠支座的減隔震裝置就不能獲得理想的抗震效果；第三種情況，板式橡膠支座使用簡(jiǎn)便且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但減震效果不如鉛芯橡膠支座，且在基本周期偏大的時(shí)候，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響比較大。
4減隔震技術(shù)的適用條件
減隔震技術(shù)的應(yīng)用還是有一定的條件限制的，并
不適用于所有的情況。例如在橋梁建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)的情況下就不適合使用減隔震技術(shù)。基于此，在橋梁結(jié)構(gòu)抗震理念設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)單位要做好提前的準(zhǔn)備工作，確定好在橋梁的建設(shè)中是否使用減隔震技術(shù)。
以下幾種情況是適宜使用減隔震技術(shù)應(yīng)用的。
4.1角度方向
橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)及施工之前，施工的企業(yè)要針對(duì)不同的點(diǎn)預(yù)計(jì)地面運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與規(guī)律，從不同的角度進(jìn)行觀察，符合橋梁結(jié)構(gòu)施工要求的就可以運(yùn)用減隔震技術(shù)。
4.2地震波的角度
地震波如果屬于高頻波，并且能量很集中，就可以使用減隔震技術(shù)，這需要施工單位施工前做好提前勘探的工作。
4.3橋梁結(jié)構(gòu)的角度
橋梁的結(jié)構(gòu)規(guī)范并且沒(méi)有梁墩過(guò)低或者是過(guò)高的情況，也可以使用減隔震技術(shù)，施工單位在進(jìn)行橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)就能夠知曉是否適用減隔震技術(shù)。
5減隔震技術(shù)的缺點(diǎn)
5.1缺乏規(guī)范性
我國(guó)由于技術(shù)方面的限制，在減隔震裝置的設(shè)置上缺乏規(guī)范性，尤其在一些細(xì)節(jié)的處理上，更是缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的支持，如果不能很好的解決其規(guī)范性的問(wèn)題，很可能會(huì)降低減隔震裝置的作用。
5.2適用的條件有限
不是所有的情況都適用減隔震技術(shù)，在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)之前要進(jìn)行前期考察，具體分析實(shí)際的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否適用減隔震裝置，如果在前期的準(zhǔn)備工作中做得不夠充分，很可能給橋梁未來(lái)的使用造成一定的局限性，也會(huì)增大橋梁潛在的危險(xiǎn)性。
5.3缺乏考驗(yàn)
在當(dāng)前設(shè)計(jì)出帶有減隔震裝置的橋梁沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)真正的地震檢驗(yàn)，在性狀優(yōu)劣的問(wèn)題上還需要進(jìn)一步考證，只有正真經(jīng)歷過(guò)地震，才能了解減隔震技術(shù)的應(yīng)用效果。
6對(duì)應(yīng)的策略
針對(duì)減隔震技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中存在的問(wèn)題，相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該學(xué)習(xí)并了解地震發(fā)生的周期、強(qiáng)度等，確認(rèn)減隔震技術(shù)的使用范圍，國(guó)家也要出臺(tái)相應(yīng)的方針政策，規(guī)范橋梁建設(shè)的安全，尤其是在裝有減隔震裝置的橋梁，對(duì)其進(jìn)行抗震效果的判斷。要運(yùn)用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行實(shí)際情況的模擬，在進(jìn)行充分的論證與實(shí)驗(yàn)后才能進(jìn)行實(shí)踐。
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第5篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
【關(guān)鍵詞】隔震原理；基礎(chǔ)隔震；隔震試用范圍；隔震穩(wěn)定；經(jīng)濟(jì)性
建筑隔震減震技術(shù)是通過(guò)在建筑物底部或某高度處設(shè)置側(cè)向剛度較小且變形能力大的隔震裝置,以減小地震對(duì)上部樓層的能量輸入,從而減小上部樓層的地震響應(yīng)。
1 建筑隔震的原理
建筑隔震就是在建筑物的基礎(chǔ)或下部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置（或系統(tǒng)），形成隔震層，以達(dá)到阻隔地震時(shí)地面振動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)傳遞地震力（或振動(dòng)能量），降低結(jié)構(gòu)在地震下的振動(dòng)反應(yīng)的目的。
建筑結(jié)構(gòu)采用隔震措施后,與相同的非隔震結(jié)構(gòu)相比,將具有較長(zhǎng)的周期(通常是原周期的2～3倍) 。根據(jù)反應(yīng)譜理論,層數(shù)較少的非隔震結(jié)構(gòu)周期較短,地震作用較大,而隔震建筑的周期明顯延長(zhǎng),使得地震作用顯著減小。這是目前對(duì)隔震建筑原理的一般解釋,并由此認(rèn)為隔震建筑一般適用于層數(shù)用隔震技術(shù),我國(guó)也開(kāi)始高層建筑隔震的研究和應(yīng)用。但傳統(tǒng)的基于延長(zhǎng)周期的隔震原理似乎無(wú)法解釋隔震技術(shù)在高層建筑中應(yīng)用的合理性,而實(shí)際高層建筑隔震的動(dòng)力分析結(jié)果又表明高層建筑隔震仍具有明顯的減震效果 。隔震技術(shù)在高層建筑中應(yīng)用的合理性來(lái)源于多個(gè)方面,其中比較主要的方面在于隔震層同時(shí)也是絕好的消能減震層,結(jié)構(gòu)的大部分變形集中在隔震層,使得隔震層中阻尼器的消能作用具有更高的效率。除此之外,即使只考慮隔震本身,高層建筑隔震仍具有其他優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在上部結(jié)構(gòu)絕對(duì)加速度響應(yīng)的降低。
2 隔震建筑的形式
2.1 基礎(chǔ)隔震
所謂基礎(chǔ)隔震,就是在建筑物的基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間增設(shè)高度很矮, 具有足夠可靠性的隔震層,控制地面運(yùn)動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)傳遞,地震時(shí)其能量可反饋到地面或由隔震層吸收,以大大減小結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的地震反應(yīng),確保建筑物的整體安全,其內(nèi)部設(shè)備不發(fā)生破壞或喪失使用功能,室內(nèi)人員不遭受傷害也不會(huì)有強(qiáng)烈震感。同時(shí),還可防止結(jié)構(gòu)內(nèi)部的次生災(zāi)害。主震后無(wú)需避震疏散,即使發(fā)生罕遇大震隔震房屋也不會(huì)倒塌。
在其中使用的橡膠隔震墊不僅有良好的隔震性能,而且該技術(shù)在造價(jià)方面也有其優(yōu)越性。隔震結(jié)構(gòu)與一般結(jié)構(gòu)相比,費(fèi)用增加的部分包括:隔震構(gòu)件、隔震層上面的樓面、設(shè)備管道的柔性接頭及相應(yīng)的設(shè)計(jì)費(fèi)用和施工費(fèi)用。如果上部結(jié)構(gòu)仍然按傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì),其總工程費(fèi)用略有增加。
基礎(chǔ)隔震技術(shù)是用水平力很“柔”的隔震元件將上部建筑與基礎(chǔ)隔離，由于隔震層的剛度很小，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，隔震層將發(fā)揮“隔”的作用，承受地震動(dòng)引起的位移運(yùn)動(dòng)，而上部結(jié)構(gòu)只作近似平動(dòng)。原來(lái)的“剛”“性”“抗震”結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)是“放大晃動(dòng)型”，而基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)只是“抗震結(jié)構(gòu)”的1/4-1/12，大大提高了結(jié)構(gòu)的安全度?！翱拐鸾Y(jié)構(gòu)”的層間位移大，所以造成建筑的開(kāi)裂、破壞甚至倒塌?；A(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的層間變形很小，這樣不僅建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞，而且建筑內(nèi)的裝修，設(shè)施也保持完好。
目前應(yīng)用較多的隔震元件是建筑隔震橡膠支座，隔震橡膠支座是由一層鋼板一層像膠層層疊合起來(lái)的，并經(jīng)過(guò)加工將橡膠與鋼板牢固地粘結(jié)在一起，首先，隔震支座有很高的豎向承載特性和很小的壓縮變形，可確保建筑的安全；第二，隔震支座還具有較大的水平形能力，剪切變形可達(dá)到25%而不破壞；第三，橡膠隔震支座具有彈性復(fù)位特性，地震后可使建筑自動(dòng)恢復(fù)原位。采用隔震橡膠支座的建筑物，設(shè)防目標(biāo)一般可以提高一個(gè)設(shè)防等級(jí)。傳統(tǒng)建筑的設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞，中震可修，大震不倒”，而設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)隔震建筑通常能做到“小震不壞，中震不壞或輕度破壞，大震不喪失功能”。此外，采用隔震橡膠支座建造的房屋，可適當(dāng)降低上部結(jié)構(gòu)的設(shè)防水準(zhǔn)（一般可降低一度到一度半），這樣就有可能使建筑布置更加靈活，并可減少一些結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施或減少一些結(jié)構(gòu)件的尺寸或配筋（如墻體厚度），從而使上部結(jié)構(gòu)能節(jié)約部分土建造價(jià)?，F(xiàn)代科技的發(fā)展已解決了橡膠的老化等耐久問(wèn)題，完全可以使橡膠隔震支座的壽命滿足建筑使用的要求。
基礎(chǔ)隔震技術(shù)適用范圍很廣，尤其適用于量大面廣的中、低層磚混房屋和鋼筋混凝土房屋建筑，在高烈度地震區(qū)，采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)建造的房屋，可以突破現(xiàn)行抗震規(guī)范中對(duì)房屋層數(shù)的限制，在保證高度比的前提下可以加高一兩層，這樣可以增大建筑物的容積率，節(jié)省建設(shè)用地，提高土地利用率。在中低烈度地震區(qū)，采用隔震技術(shù)，投資可能會(huì)稍有增加，但建筑的品質(zhì)與往日的相比已不可同日而語(yǔ)，更重要的是其產(chǎn)生的社會(huì)效益無(wú)法估量。
2.2 中間層隔震
在基礎(chǔ)以上的中間樓層設(shè)置隔震層,下部結(jié)構(gòu)同普通建筑物一樣直接與地基接觸,因此它不存在基礎(chǔ)隔震建筑的底部體積和墻體數(shù)量問(wèn)題,但隔震層以下的樓層需要做抗震處理。在市區(qū)場(chǎng)地不太寬裕時(shí),可把隔震層設(shè)計(jì)在地面以上,在空中變形有利于節(jié)約用地,同時(shí)也能有效減少地基的挖土量。
3 隔震建筑穩(wěn)定性
隔震建筑穩(wěn)定性隔震建筑通過(guò)隔震墊改變建筑的周期，從而減少地震能量的輸入，達(dá)到減震的目的，設(shè)置隔震層，將導(dǎo)致減少建筑物的水平位移約束， 根據(jù)彈性穩(wěn)定理論，可以肯定， 兩個(gè)完全相同的上部結(jié)構(gòu)，嵌入隔震層的穩(wěn)定性不如無(wú)隔震層的。因此，從某種意義上說(shuō)，結(jié)構(gòu)減震是以降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為條件的。橡膠墊越扁平，隔震器穩(wěn)定性越好，水平剛度越大，水平剛度大的隔震器隔震效果相對(duì)較差，在此揭示了隔震器穩(wěn)定性與其隔震效果是～ 對(duì)矛盾，設(shè)計(jì)研究中，協(xié)調(diào)矛盾是重要的， 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)建議s2直徑與高度比取值為3―6；隔震建筑的穩(wěn)定與隔震層位置也有關(guān)系，隔震層位置越接近地基，建筑的隔震效果越好，整體穩(wěn)定性穩(wěn)差，穩(wěn)定性越好，隔震效果越差。為了防止隔震建筑失穩(wěn)， 《規(guī)范》 規(guī)定： 隔震支座在表第l2．2．3初期值的±20％ ；徐變量不超過(guò)各橡膠層總厚度的5％ ；隔震層橡膠支座在罕遇地震作用下， 不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力。另外隔震建筑在設(shè)計(jì)施工中為防失穩(wěn)都應(yīng)設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。表3 平均壓應(yīng)力限值I 建筑類(lèi)別 甲類(lèi) 乙類(lèi) 丙類(lèi)建筑 建筑 建筑平均壓應(yīng)力限值(MPa) 10 12 15高層建筑隔震設(shè)計(jì)中隔震建筑穩(wěn)定性問(wèn)題更加突出，在當(dāng)前技術(shù)條件下，隔震支座根本無(wú)法承受大的拔力，日本在隔震技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中，采用了直線式滑動(dòng)支座，這種支座最大抗拔力可達(dá)18000KN，還有一個(gè)新辦法，就是采用柱基“活接” 隔震消能措施。但目前高層建筑隔震設(shè)計(jì)中不單只應(yīng)用橡膠隔震墊，還須其他減震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行空間模型非線性時(shí)程分析，
4 隔震結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。
隔震建筑在振動(dòng)性能和抗震安全性方面提高了建筑物的附加價(jià)值，因此與以往建筑物比較時(shí)，應(yīng)考慮附加價(jià)值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在考慮隔震建筑的造價(jià)時(shí)，不僅要考慮初始造價(jià)，如果從包括建筑物在使用階段的維修、重建、內(nèi)部物品的損壞和經(jīng)濟(jì)損失來(lái)考慮，隔震建筑具有很好的經(jīng)濟(jì)性。從國(guó)內(nèi)外建筑的實(shí)例來(lái)看，全部工程費(fèi)用可能增加，但隔震效果好，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部分的造價(jià)減少很多。如果能有效的利用隔震層作為設(shè)備層或停車(chē)場(chǎng)就可以抵制隔震層的費(fèi)用增加。因此，總造價(jià)可能就會(huì)降低。
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第6篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
關(guān)鍵詞: 建筑結(jié)構(gòu)； 減震設(shè)計(jì), 結(jié)構(gòu)控制理論
Pick to: this article mainly discusses the construction control and shock absorption design of some practical methods, the research of structure dynamics optimization design, combined with the specific circumstances choose combination structure control and shock absorption design in the form of guidance and reference for colleagues.
Key words: building structure; Suspension design, structure control theory
中圖分類(lèi)號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2013）04-0000-00
1 建筑結(jié)構(gòu)控制設(shè)計(jì)概述
理論和試驗(yàn)研究及震害實(shí)踐表明, 如果要求建筑 結(jié)構(gòu)在遭受地震作用時(shí)不破壞或不倒塌, 至少應(yīng)具備下列兩個(gè)條件之一: 結(jié)構(gòu)的主要部位有足夠的強(qiáng)度儲(chǔ)備;結(jié)構(gòu)的主要部位對(duì)地震作用下的強(qiáng)迫變形有充分的適應(yīng)能力。如單純滿足前者, 往往需要耗用過(guò)多的材料,且若遭受強(qiáng)烈地震作用,結(jié)構(gòu)仍可能破壞或倒塌。
從而提出抗震結(jié)構(gòu)按兩階段設(shè)計(jì),即在彈性階段按強(qiáng)度控制, 在彈塑性階段按變形控制,這樣設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu), 既有一定的強(qiáng)度,又具有較大的延性及耗能能力, 能一定程度地適應(yīng)強(qiáng)烈地震使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的強(qiáng)迫變形。
1.1 機(jī)構(gòu)控制
在分析框架和抗震墻結(jié)構(gòu)倒塌模式的基礎(chǔ)上, 提出對(duì)破壞機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制 , 使之發(fā)生期望的破壞機(jī)構(gòu)形式, 達(dá)到既具有足夠強(qiáng)度, 又具有足夠延性的目的。實(shí)現(xiàn)途徑是在結(jié)構(gòu)的特定位置設(shè)置一定數(shù)量的人工塑性鉸 ,對(duì)塑性程度及區(qū)域進(jìn)行控制, 使得結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震時(shí)能形成最佳耗能機(jī)構(gòu)。
1.2 梁的延性設(shè)計(jì)
當(dāng)連梁的跨高比為5時(shí), 延性和耗能很好, 連梁兩端相對(duì)豎向位移的延性系數(shù)都在8以上, 滯回曲線也相當(dāng)飽滿。當(dāng)連梁的跨高比降至1時(shí), 延性系數(shù) 則降至3左右, 滯回曲線嚴(yán)重捏擾, 耗能很小, 最后彎剪破壞。抗震墻的剛性連梁, 其跨高比往往僅為1左右, 若要使其工作在彈塑性階段作耗 能構(gòu)件 ,則需要對(duì)它的構(gòu)造采取一定措施, 以適應(yīng)延性和耗 能的要求。措施之一是在 1/ 2 梁高的中性面上留一水平通縫, 在縫的上下兩側(cè)各埋置鋼板, 鋼 板上開(kāi)有橢 圓形螺栓孔, 用高強(qiáng)螺栓把兩鋼板聯(lián)結(jié)。在豎載、風(fēng)載和小震下, 高強(qiáng)螺栓 把水平通縫分 開(kāi)的兩部分連梁聯(lián)結(jié)成 整體工作, 使剛性連 梁整 體剛度不變, 以保證其工作在彈性階段; 在強(qiáng)烈地震作用下, 兩鋼板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng), 原來(lái)跨高比為 1的剛性 連梁將被分成 兩根跨 高比為2的小梁協(xié)同工作。這樣, 不僅延性系數(shù)由原來(lái)3提高為10左右, 而且由于鋼板間的滑動(dòng)摩擦, 使其耗能能力也得到了一定程度的改善。
1.3柱的延性設(shè)計(jì)
雖然不希望塑性鉸發(fā)生在柱上, 但是它們?nèi)孕杈哂幸欢ǖ难有院秃哪苣芰? 才能保證大震時(shí)不倒。試驗(yàn)表明, 采用螺旋箍筋能較大程度地提高柱的延性和后期抗軸壓能力。
綜上所述, 結(jié)構(gòu)本身的延性耗能設(shè)計(jì)是靠提高構(gòu)件的延性耗能能力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。延性耗能設(shè)計(jì)只能從建筑材料的配置數(shù)量和構(gòu)造方式來(lái)實(shí)現(xiàn), 能提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。
2建筑結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)的減震設(shè)計(jì)方法很多, 其基本思想是通過(guò)設(shè)計(jì)主動(dòng)或被動(dòng)的結(jié)構(gòu)特殊體系, 使得結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震時(shí)所受到的實(shí)際地震作用較小。
因此, 這樣設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形能力無(wú)需像彈性法及延性耗能設(shè)計(jì)要求的那么高。因此，結(jié)構(gòu)的減震技術(shù)有極廣闊的發(fā)展前景。
2.1吸震設(shè)計(jì)
這種方法主要是在主體結(jié)構(gòu)上安裝有特殊的附加結(jié)構(gòu), 在地震時(shí)通過(guò)吸震器的運(yùn)動(dòng)吸取較大量的振動(dòng)能量, 從而減輕主體結(jié)構(gòu)的振動(dòng)效應(yīng)。其方法是在筒中筒結(jié)構(gòu)樓板與內(nèi)筒壁處設(shè)置分縫,內(nèi)外筒組成動(dòng)接觸體系,通過(guò)振動(dòng) 時(shí)兩部分的微碰撞而互相吸能,降低整個(gè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。
2.2 阻震設(shè)計(jì)
在結(jié)構(gòu)的一些連接處或一些構(gòu)件上裝上一定數(shù)量的阻尼器,通過(guò)這些阻尼器的較大阻尼力去減少結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。如果阻尼器的性能可靠, 則結(jié)構(gòu)的減震效果是穩(wěn)定可靠的。主要方案有:
在高層框架核心筒體的連接處采用彈簧鋼桿摩擦減震器和砂質(zhì)減震器;
在結(jié)構(gòu)的抗震縫、伸縮縫或沉降縫處放置扭轉(zhuǎn)梁阻尼 器或擠壓鉛阻尼器;
耗能橫縫填充墻: 主要是在填充 墻上設(shè)置耗能橫縫。這類(lèi)墻的左右與框架柱脫開(kāi),下部與框架固接, 上部由水平耗能縫通過(guò)耗能器與框架相連。
2.3 隔震設(shè)計(jì)
這是目前在我國(guó)研究得最多的設(shè)計(jì)方法。它的基本原理 是在地震 激勵(lì)的傳遞路線上設(shè)置隔震層, 使通過(guò)隔震層傳到結(jié)構(gòu)上的地震作用減少到一定程度。
這種設(shè)計(jì)通常伴隨有阻震設(shè)計(jì)的特點(diǎn), 這是因?yàn)楦粽饘油瑫r(shí)設(shè)有特殊阻尼材料的緣故。
3結(jié)構(gòu)的動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)控制與減震設(shè)計(jì)的方法在具體實(shí)施時(shí)都會(huì)存在一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題, 如吸震器和阻尼器的參數(shù)、位置的優(yōu)化； 人工塑性鉸的位置、 數(shù)量及次序的優(yōu)化；隔震體 系的 相對(duì)滑 移量 與隔 震效果之間的優(yōu)化等。下面以框架抗震墻結(jié) 構(gòu)為例,介紹結(jié)構(gòu)的動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)。
機(jī)構(gòu)控制理論要求: 對(duì)框架結(jié)構(gòu),在中震時(shí)塑性鉸僅出現(xiàn)在梁兩端,在大 震時(shí)才在柱根部出現(xiàn) 塑性鉸, 以形成梁式側(cè)移機(jī)構(gòu) ,在任何情況下節(jié)點(diǎn)始終處于彈性狀態(tài)。對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu),在中震時(shí)塑性鉸僅出現(xiàn)在連系梁兩端, 在大震時(shí)才在墻體根部出現(xiàn)塑性鉸。
根據(jù)實(shí)際震害和試驗(yàn) 研究中墻體先于框 架破壞的規(guī)律, 通過(guò)優(yōu)化分 析得知, 框架 ) 抗震墻結(jié)構(gòu)的 最佳耗能 機(jī)構(gòu)為: 在中震時(shí)，塑性鉸僅依次出現(xiàn) 在連 系梁兩端、墻體根部及框架梁兩端,在大震時(shí)才在框架柱根部出現(xiàn)塑性鉸。
調(diào)整框架與抗震墻的 側(cè)移剛度比、框架梁與柱及連 系梁與墻體的強(qiáng)度比、 柱 軸壓比等參數(shù), 并保證梁端、柱端和墻體 根部不發(fā)生剪切破壞( 或滑移 ) , 即可 控制 連系 梁、框架梁、柱、 墻體的 開(kāi)裂和屈服順序, 從而達(dá)到控制整個(gè)框架) 剪力墻的工作狀態(tài)。其中, 對(duì)帶剛梁( 在1 /2梁 高處 設(shè)有 水平 縫) 的雙 肢抗 震墻 ,通過(guò)優(yōu) 化分析得 知, 剛性 連梁 的 最佳 位置 約 在抗 震 墻總 高度 的1/2處, 剛性連梁的彎曲剛度宜等于普通連梁彎曲剛度的 100 倍左右。
如此設(shè)計(jì)的抗 震墻, 在彈性階段, 整體性增強(qiáng),側(cè)向變形減小, 比普通聯(lián) 肢抗震墻具有更強(qiáng)的 抗側(cè)向力能力; 在彈塑性階段 ,剛性連 梁將被分成兩根 1/ 2 跨高比的小 梁協(xié)同 工作, 抗震墻 側(cè)向剛度減小, 延性和耗能能力增加。
調(diào)整剛性連梁 的位 置、 彎曲剛 度和 配筋率等參數(shù), 可控制普通連梁 和剛性連梁的內(nèi)力及梁端開(kāi)裂和屈 服順序, 從而達(dá) 到控制整個(gè)剪力墻的工作狀態(tài)。
結(jié) 語(yǔ)
總而言之，結(jié)構(gòu)控制與減震設(shè)計(jì) 的各種方法各有優(yōu) 缺點(diǎn), 必須 結(jié)合具體情況選擇其中幾種進(jìn)行優(yōu)化組合。另外, 如 何結(jié) 合 正常 使用 荷載、風(fēng)載和小震狀態(tài)以及大震不倒的標(biāo)準(zhǔn)合 理選取 隔震 器參數(shù) ,還尚待解決。
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第7篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
1. 概述
地震是一種突發(fā)性的破壞性極強(qiáng)的自然災(zāi)害，罕遇的大地震不僅會(huì)直接給建筑物及構(gòu)筑物造成極大的破壞，同時(shí)也會(huì)造成泥石流等次生災(zāi)害的發(fā)生，造成極大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。而我國(guó)恰恰是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，如唐山大地震和汶川大地震都是史無(wú)前例的特大地震災(zāi)害，給人們帶來(lái)了極其巨大的痛苦。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)是關(guān)系人民生命和財(cái)產(chǎn)的大事，必須給予高度的重視，特別是在我國(guó)的震區(qū)。
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[2]主要致力于保證機(jī)構(gòu)自身具有一定的強(qiáng)度、剛度和延性，以滿足一定的抗震設(shè)計(jì)要求。事實(shí)表明，在大震作用下結(jié)構(gòu)主體經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生不可修復(fù)的損傷甚至破壞，造成的損失是巨大的，難以接受的。這種僅靠自身性質(zhì)抗震的結(jié)構(gòu)在地震作用中處于被動(dòng)受力狀態(tài)，因此是一種消極的抗震方式。為使結(jié)構(gòu)更有效地抵抗地震作用，以隔震、減震為技術(shù)特點(diǎn)的技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)，并且許多設(shè)備都以在現(xiàn)實(shí)結(jié)構(gòu)特別是地震區(qū)建筑和超高層建筑中廣泛的應(yīng)用。
結(jié)構(gòu)控制理論按是否需要外部施加能量分為主動(dòng)、半主動(dòng)和智能控制及被動(dòng)控制。而被動(dòng)控制主要可分為隔震技術(shù)、消能減震技術(shù)和吸震減震技術(shù)。隔震技術(shù)[3]是在結(jié)構(gòu)物地面以上部分的底部設(shè)置隔震層，使之與固結(jié)于地基中的抵觸頂面分開(kāi)，限制地震動(dòng)向結(jié)構(gòu)物的傳遞，如橡膠支座隔震和滾子隔震等。隔震結(jié)構(gòu)主要用于基本規(guī)則的低層和多層建筑；吸震技術(shù)[4]是在主體系統(tǒng)上加附加子系統(tǒng)，以減少主體結(jié)構(gòu)的震動(dòng)，如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD或調(diào)諧液體阻尼器TLD。吸震系統(tǒng)主要應(yīng)用于大跨結(jié)構(gòu)及超高層抗風(fēng)中；消能減震技術(shù)[5]是在結(jié)構(gòu)中設(shè)置非結(jié)構(gòu)的耗能元件（耗能器或阻尼器），結(jié)構(gòu)振動(dòng)使耗能元件在被動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中耗散結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，減輕結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)。這比傳統(tǒng)的依靠結(jié)構(gòu)本身延性耗能顯然是更近了一步，耗能元件一般不改變結(jié)構(gòu)的形式，也不需要外部能量的輸入。耗能減震技術(shù)由于技術(shù)相對(duì)成熟，施工方便，設(shè)備制造相對(duì)容易，減震效果明顯等特點(diǎn)使之廣泛用于多高層建筑抗震的設(shè)計(jì)和加固[6]中。它也是本文的重點(diǎn)論述對(duì)象。
2. 消能減震技術(shù)的原理
消能減震結(jié)構(gòu)體系是一種較新的抗震結(jié)構(gòu)體系，是把一些非承重構(gòu)件（如支撐、連接件等）設(shè)計(jì)為耗能桿件，或在結(jié)構(gòu)的一定部位裝耗能設(shè)備（阻尼器等），在小風(fēng)小震作用時(shí)，這些耗能桿件或裝置和結(jié)構(gòu)本身能保證足夠的側(cè)向剛度，使結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)大震時(shí)，隨結(jié)構(gòu)的側(cè)向變現(xiàn)增大，耗能構(gòu)件率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，產(chǎn)生較大阻尼，大量消耗地震能量，從而大大降低地震對(duì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，使得主體結(jié)構(gòu)遭受較少的破壞。
下面通過(guò)對(duì)單自由體系的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程[7]，簡(jiǎn)單闡述彈性狀態(tài)下消能減震的基本原理。
設(shè)但自由度質(zhì)點(diǎn)受力 ，
根據(jù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本方程：
或
其中 ，
―強(qiáng)迫簡(jiǎn)諧振動(dòng)頻率， ―為結(jié)構(gòu)體系的固有頻率， ―為結(jié)構(gòu)阻尼比
解微分方程并整理后得
其中 ，
將 提出后 R 剩下的部分 便是結(jié)構(gòu)動(dòng)力放大系數(shù)，可以理解為相當(dāng)于靜力 產(chǎn)生的位置基礎(chǔ)上乘以M。
M是決定結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的關(guān)鍵參函數(shù)。M主要由參數(shù)頻率比 和阻尼比 決定?？偨Y(jié)分析后得下圖（圖1）：
圖1 單自由度結(jié)構(gòu)強(qiáng)迫振動(dòng)M與 和 的關(guān)系曲線
從關(guān)系曲線中可以看出M隨阻尼比 的增大而減小。即阻尼比增大能明顯減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)效應(yīng)。對(duì)于多自由度體系，在彈性階段，由于可以用振型分解的方法將多自由度體系分解為多個(gè)單自由度體系的疊加，所以基本機(jī)理和單自由度體系基本相同，不再贅述。通過(guò)安裝消能減震設(shè)備，能明顯增大結(jié)構(gòu)的阻尼，從而減少地震對(duì)結(jié)構(gòu)的激振作用。
同時(shí)也可以從能量角度來(lái)說(shuō)明消能減震的原理[8]，更能說(shuō)明非彈性狀態(tài)下消能減震的原理。
地震時(shí)，結(jié)構(gòu)在任意時(shí)刻的能量方程為
式中 ―地震過(guò)程中輸入給結(jié)構(gòu)的能量；
―主結(jié)構(gòu)本身的耗能；
―附加子結(jié)構(gòu)的耗能（TMD等）。
其中主結(jié)構(gòu)本身的耗能
式中 ―結(jié)構(gòu)振動(dòng)動(dòng)能， ―結(jié)構(gòu)振動(dòng)勢(shì)能
―結(jié)構(gòu)黏滯阻尼耗能， ―結(jié)構(gòu)塑性變形耗能
從能量觀點(diǎn)上看，地震輸入結(jié)構(gòu)的能量 是一定的。其中 為結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能，僅僅是結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，不產(chǎn)生耗能。 結(jié)構(gòu)塑性變形耗能，主要靠結(jié)構(gòu)自身的延性耗能，但是當(dāng)?shù)卣鹉芰枯^大時(shí)，大量靠結(jié)構(gòu)延性耗能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷甚至破壞。 結(jié)構(gòu)阻尼耗能，當(dāng)無(wú)消能減震設(shè)備時(shí)，阻尼比較小，如混凝土僅為5%，能消耗的能量有限。所以通過(guò)增加消能減震設(shè)備，能明顯增加結(jié)構(gòu)的阻尼耗能，從而減少結(jié)構(gòu)的延性耗能，能顯著減少地震作用對(duì)主要構(gòu)件的影響，從而使結(jié)構(gòu)更加安全。
3. 常用的消能減震設(shè)備
消能減震結(jié)構(gòu)的耗能裝置，可以在主體結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性狀態(tài)前，率先進(jìn)入耗能工作狀態(tài)，充分發(fā)揮耗能作用，從而有效地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)，使其不再受到損傷或破壞。耗能裝置可以是放置在結(jié)構(gòu)相對(duì)位移較大處的阻尼器，也可以是由結(jié)構(gòu)物的某些非承重構(gòu)件（如支撐等）設(shè)計(jì)成耗能構(gòu)件。試驗(yàn)表明，耗能裝置可做到消耗地震總輸入能量的90%。常用的耗能裝備有阻尼器、耗能支撐和摩擦墻等。
3.1阻尼器
消能減震中的附加耗能元件或裝置一般稱為阻尼器。阻尼器通常安裝在支撐處、框架和剪力墻的連接處、梁柱連接處以及上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接處等有相對(duì)變行或相對(duì)位移的地方。常用的阻尼器可分為位移相關(guān)型和速度相關(guān)型等，下文將分別進(jìn)行介紹。
3.1.1 位移相關(guān)型阻尼器
位移相關(guān)型阻尼器通常用塑性變形性能好的材料制成，利用其在反復(fù)地震荷載下良好的滯回性能來(lái)耗散地震能量。主要有金屬屈服型阻尼器和摩擦型阻尼器。
1）金屬屈服型阻尼器。金屬屈服型阻尼器是利用軟鋼材料屈服后的塑性變形來(lái)耗散地震能量的。低碳鋼具有優(yōu)良的塑性變形能力，可以在超過(guò)屈服應(yīng)變幾十倍的塑性應(yīng)變下往復(fù)數(shù)百次而不斷裂。阻尼器的主要形式有：軸向屈服型中的軟鋼沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向設(shè)置，產(chǎn)生軸向變形屈服，其形態(tài)類(lèi)似于支撐；剪切屈服型中的軟鋼按平板設(shè)置，產(chǎn)生平面內(nèi)剪切變形屈服，其形態(tài)類(lèi)似于腹板。此外還有利用軟鋼彎曲屈服和扭轉(zhuǎn)屈服的阻尼器。
下圖2是臺(tái)灣大學(xué)蔡克全教授[9]提出地的三角板耗能阻尼器(TADAS)。該設(shè)備由數(shù)片三角形鋼板懸臂地焊接在一塊地板上，在垂直于鋼板的側(cè)向力作用下，懸臂板的彎矩與鋼板寬度呈同樣的線性變化，整塊鋼板會(huì)同時(shí)發(fā)生彎曲屈服，從而提供較大的變形和耗能，滯回曲線如圖3。
圖2TADAS示意圖 圖3 TADAS滯回曲線
軟鋼阻尼器可以同時(shí)提供阻尼和剛度，同時(shí)，由于設(shè)置的屈服點(diǎn)不同，同一裝置在不同地震作用下的耗能效果差異很大。所以軟鋼阻尼器的剛度和屈服荷載是設(shè)計(jì)中需確定的主要性能指標(biāo)。
2）摩擦型阻尼器[10]。摩擦型阻尼器是通過(guò)有預(yù)緊力的金屬固體部件之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦來(lái)耗能。通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)拉力可以調(diào)整部件之間摩擦力的大小，對(duì)鋼板表面進(jìn)行處理可以改善摩擦性能。
圖4為1982年P(guān)all和Marsh研究科一種十字型雙向摩擦器，其獨(dú)特之處在于由橫聯(lián)板和豎連桿組成四連桿結(jié)構(gòu)，當(dāng)X型支撐一個(gè)方向受拉時(shí)，通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)使得另一方向的摩擦設(shè)備也發(fā)揮作用，一方面增強(qiáng)了摩擦耗能能力，另一方面也避免了另一方向支撐受壓而產(chǎn)生的屈曲問(wèn)題，滯回曲線如圖5。
圖4 Pall十字型雙向摩擦阻尼器圖5 滯回曲線
摩擦型阻尼器的摩擦耗能需在摩擦面間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)后才會(huì)發(fā)生作用，在多次反復(fù)荷載作用下具有較穩(wěn)定的耗能性能。但是，當(dāng)摩擦阻尼器在動(dòng)靜摩擦力的作用下有時(shí)會(huì)出現(xiàn)起滑時(shí)的摩擦振動(dòng)，設(shè)計(jì)人員需對(duì)其影響預(yù)先做出評(píng)估。
3.1.2 速度相關(guān)型阻尼器
速度相關(guān)型阻尼器包括黏滯阻尼器和黏彈性阻尼器。這類(lèi)阻尼器的主要優(yōu)點(diǎn)是：阻尼器從小振幅到大振幅都可以產(chǎn)生阻尼耗能作用。但是這種阻尼器一般采用粘性或黏彈性材料制作，阻尼力往往與溫度有關(guān)，且加工制作要求較高，價(jià)格較昂貴。
1）黏滯阻尼器[11]。黏滯阻尼器是通過(guò)高粘性的液體（如硅油）中活塞或者平板的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生黏滯阻尼力來(lái)耗能。黏滯阻尼力主要與活塞在流體里的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，一般與速度成正比。其構(gòu)造如圖6
黏滯阻尼器在較大頻率范圍內(nèi)都呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的阻尼特性；另外，黏滯阻尼不會(huì)給結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加剛度，對(duì)結(jié)構(gòu)的主頻率影響較小，對(duì)加速度效果控制較好，而位移型阻尼器對(duì)位移控制效果較好而對(duì)加速度控制效果相對(duì)較差。但是粘性流體的動(dòng)力粘度與溫度有關(guān)，是黏滯系數(shù)隨溫度變化；同時(shí)加工制作要求較高，黏滯液體易發(fā)生滲漏。
2）黏彈性阻尼器[12]。黏彈性阻尼器是利用異分子共聚物或玻璃質(zhì)物質(zhì)等黏彈性材料的剪切變形來(lái)耗散地震能量。典型的黏彈性阻尼器構(gòu)造如圖7
圖7典型的粘彈性阻尼器構(gòu)造圖
黏彈性阻尼器的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、造價(jià)低廉、耐久性較好，同時(shí)它的滯回曲線近似橢圓形，耗能強(qiáng)。但是，缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境因素較為敏感，溫度和工作頻率影響較大。一般來(lái)說(shuō)黏彈性材料的剪切模量隨溫度的升高而降低，隨頻率的增大而變大。它的耗能能力對(duì)應(yīng)于某個(gè)溫度和頻率存在一個(gè)最大值。
3.2耗能支撐
耗能支撐實(shí)質(zhì)上是將各式阻尼器用在結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)上的耗能構(gòu)件。常用的有如下幾種：
1）耗能交叉支撐。在支撐較叉處利用軟鋼阻尼器的原理，做成耗能交叉支撐。這種耗能裝置通過(guò)支撐交叉處的方剛框或圓鋼框的塑性變形耗能。如圖8：
圖8耗能交叉支撐
2）摩擦型耗能支撐。通過(guò)相互運(yùn)動(dòng)的摩擦力來(lái)耗能，其中一典型構(gòu)造同摩擦型阻尼器。
3）耗能隅撐。隅撐兩端剛接在梁、柱或基礎(chǔ)上，普通支撐簡(jiǎn)支在隅撐的中部。地震作用下，通過(guò)隅撐的屈服消耗地震能量。由于隅撐不是結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件，更換較為方便。圖9為幾種常見(jiàn)的隅撐
圖9常見(jiàn)耗能隅撐
4）無(wú)黏結(jié)套箍防屈曲耗能支撐[13]。防屈曲耗能支撐主要由鋼核心構(gòu)件、外約束構(gòu)件(鋼管、混凝土等)和無(wú)粘結(jié)材料組成（圖10）。其工作原理為：支撐結(jié)構(gòu)在地震作用下所承受的軸向力作用全部由支撐中心的芯材承受，該芯材在軸向拉力和壓力作用下屈服耗能，而鋼管和套管內(nèi)灌筑混凝土或砂漿提供給芯材彎曲限制，避免芯材受壓時(shí)屈曲。由于泊松效應(yīng)，芯材在受壓情況下會(huì)膨脹，因此在芯材和砂漿之間設(shè)有一層無(wú)粘結(jié)材料或非常狹小的空氣層，可以減小或消除芯材受軸力時(shí)傳給砂漿或混凝土的力。
防屈曲耗能支撐在受拉與受壓時(shí)均能達(dá)到屈服而不發(fā)生屈曲，較之傳統(tǒng)支撐構(gòu)件具有更穩(wěn)定的力學(xué)性能，經(jīng)過(guò)合理設(shè)計(jì)的防屈曲耗能支撐不但可具有高剛度和高延性，并且不易屈曲特性更能發(fā)揮鋼材良好的滯回耗能能力（圖11）。因此，防屈曲耗能支撐同時(shí)具有中心支撐和滯回型耗能元件的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。
3.3耗能墻
黏滯耗能墻（構(gòu)造如圖12），該耗能墻由上下兩部分構(gòu)件構(gòu)成，下部做成容器狀，其中裝盛粘性液體，上部可做成鋼板墻狀，可在容器中運(yùn)動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，耗能墻可鑲嵌在鋼框架中，耗能墻上部與框架下層梁相連。地震作用下樓層間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部鋼板在黏滯液體中來(lái)回運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生阻尼力，耗散能量。
4. 結(jié)語(yǔ)
第8篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；抗震；加固
我國(guó)是世界上遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，由于受太平洋板塊、亞歐大陸板塊和印度洋板塊的擠壓，地震斷裂帶縱深發(fā)育水平很高，導(dǎo)致我國(guó)地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大。大陸Ⅵ～Ⅸ度地震區(qū)占國(guó)土面積的80%以上，并且地震區(qū)中很大一部分為抗震設(shè)防相對(duì)較薄弱的村鎮(zhèn)地區(qū)。歷次震害表明，砌體結(jié)構(gòu)建筑物的樓層數(shù)越高其所受的震害就越嚴(yán)重。
1.影響砌體房屋抗震性能的因素分析
1.1砌體房屋縱墻的影響
隨著住宅商品化和住宅功能要求的提高，使得一些多層砌體住宅房屋的客廳增大，個(gè)別的設(shè)計(jì)方案和實(shí)際工程在客廳的外縱墻沒(méi)有設(shè)置，形成構(gòu)造柱、圈梁與陽(yáng)臺(tái)門(mén)相連，使得外縱墻的開(kāi)洞率大于55%。眾所周知，多層砌體房屋的抗震性能主要依靠砌體墻，而地震作用在水平方向是兩個(gè)方向的，房屋的縱向相對(duì)于橫向弱得多，在地震作用下縱向則率先開(kāi)裂和破壞。由于是縱向墻體又是橫向墻體的支承，所以縱向墻體的開(kāi)裂和破壞則會(huì)削弱對(duì)橫向墻體的支撐作用，對(duì)多層砌體房屋的整體抗震能力產(chǎn)生非常不利的影響。
在實(shí)際的多層砌體住宅房屋中，還有縱向陽(yáng)臺(tái)門(mén)和窗的中間砌筑240mm×240mm的砌體墻垛。這個(gè)方案雖然較陽(yáng)臺(tái)全部為開(kāi)洞要好一些，但是該砌體墻垛的高寬比遠(yuǎn)大于4，在地震作用下為彎曲破壞，由于砌體墻垛的抗彎能力很差，所以該墻垛對(duì)房屋的整體抗震能力幾乎沒(méi)有什么貢獻(xiàn)。
提高多層砌體住宅房屋的縱向抗震能力，應(yīng)滿足以下兩個(gè)方面的要求：
（1）多層砌體住宅房屋至少有一道通長(zhǎng)且基本貫通的內(nèi)縱墻，門(mén)洞的寬度不宜大于1.5m；所謂基本貫通，就是不宜有大于720mm的錯(cuò)位。
（2）外縱墻的開(kāi)洞率應(yīng)進(jìn)行控制。在僅有一道內(nèi)縱墻的情況下，6度和7度時(shí)外縱墻的開(kāi)洞率不宜和不應(yīng)超過(guò)55%；8度時(shí)不宜超過(guò)50%。
1.2 砌體墻段的局部尺寸
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定：“局部尺寸不能滿足時(shí)應(yīng)采取局部加強(qiáng)措施彌補(bǔ)。”這里有兩個(gè)問(wèn)題值得討論：
1.2.1局部尺寸不足的量化
從局部尺寸的限值是為了在地震作用下該軸線的墻段各個(gè)擊破即個(gè)別墻率先開(kāi)裂和破壞的概念出發(fā)，局部尺寸不足者不宜小于[GB50011—2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范]給出的限值0.8；其墻段的寬度可以從墻體外邊緣算起。
1.2.2采取加強(qiáng)措施
（1）加大墻邊處構(gòu)造柱的截面和配筋。
（2）對(duì)局部尺寸不足的墻段采用水平配筋砌體等。
1.3 砌體房屋的層數(shù)及高度
現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5001l-2001）對(duì)多層砌體房屋的總高度和總層數(shù)有了強(qiáng)制性規(guī)定。在設(shè)計(jì)中房屋總高度及總層數(shù)應(yīng)同時(shí)滿足限值，因?yàn)闃巧w重量占房屋總重的一半左右，房屋總高度相同，多一層樓蓋就意味著增加半層樓的側(cè)向地震作用，同時(shí)加大對(duì)底部的傾覆力矩。在中、強(qiáng)地震作用下，因傾覆力矩過(guò)大，使得底部墻體產(chǎn)生過(guò)大的壓力或剪而被破壞，故此減輕自重、減少層數(shù)、降低層高是削弱地震影響的有效途徑之一。
1.4墻體的高寬比
由于砌體墻的破壞形態(tài)與墻體的高寬比有關(guān)。當(dāng)砌體墻的高寬比小于1.0時(shí)，墻體形成剪切破壞的x形裂縫；當(dāng)砌體墻的高寬比不小于1.0且不大于4.0時(shí)，墻體為剪彎破壞；當(dāng)砌體墻的高寬比大于4.0時(shí)，為彎曲破壞。在墻體中部增設(shè)構(gòu)造柱后，其墻體的破壞形態(tài)按構(gòu)造柱和圈梁（或鋼筋混凝土帶）包圍的兩個(gè)子墻體呈現(xiàn)出不同高寬比的破壞形態(tài)。若砌體墻沿高度方向的中部也設(shè)置鋼筋混凝土帶，則按構(gòu)造柱和圈梁（或鋼筋混凝土帶）包圍的四個(gè)子墻體呈現(xiàn)出不同高寬比的破壞形態(tài)。因此，在應(yīng)用新的GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范橫墻較少關(guān)于“在橫墻內(nèi)的柱距不宜大于層高”時(shí)，也要注意不要造成構(gòu)造柱和圈梁所包圍墻體的高寬比大于1.0。當(dāng)出現(xiàn)構(gòu)造柱和圈梁所包圍墻體的高寬比大于1.0時(shí)，宜在墻體高度的中部增設(shè)60mm高的鋼筋混凝土帶，配筋可采用3Φ6。另外，對(duì)于橫墻較少的多層砌體住宅房屋的方案設(shè)計(jì)申，一般宜控制一層內(nèi)大于4.2m的房間占該層總面積不超過(guò)60%，否則不會(huì)在橫墻較少的多層砌體住宅房屋的抗震驗(yàn)算中通過(guò)，則必然增加方案的修改工作量。
2.砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震加固
上部結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際工程概況分析加固原因和目的，進(jìn)而確定結(jié)構(gòu)的抗震加固方法。對(duì)抗震承載力不足或開(kāi)裂受損的房屋而言，宜采取面層或板墻加固、拆除重砌、增設(shè)砌體或鋼筋混凝土抗震墻、裂縫灌漿加固等措施。對(duì)于整體性差的砌體結(jié)構(gòu)，采用增設(shè)構(gòu)造柱、圈梁、鋼拉桿或錨桿等措施加強(qiáng)縱橫墻及其與樓屋蓋的連接；也可采取增設(shè)托梁、預(yù)制樓屋蓋增設(shè)疊合層等方法加強(qiáng)樓屋蓋，從而提高結(jié)構(gòu)的整體性。局部薄弱部位，如無(wú)拉結(jié)筋的填充墻、“女兒墻”、懸挑構(gòu)件、平面不規(guī)則處等，采取有關(guān)拉結(jié)、增強(qiáng)承載力、拆除或平面切割等措施。以上的加固措施均屬于傳統(tǒng)加固方法，其基本原理是提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震承載力或整體性，主要措施是增大材料強(qiáng)度、加大構(gòu)件截面、增設(shè)新構(gòu)件等。
2.1適用于砌體結(jié)構(gòu)的直接加固方法
（1）鋼筋混凝土外加層加固法——屬于復(fù)合截面加固法。其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，加固后的承載力提高明顯，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)比較成熟；常用于加固柱、帶壁墻，但其現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)施工時(shí)間長(zhǎng)，加固后建筑結(jié)構(gòu)的凈空有所減小。
（2）鋼筋水泥砂漿外加層加固法——屬于復(fù)合截面法。其原理是把欲加固墻體表面粉刷層剔除，在墻體兩側(cè)附設(shè)Φ4mm～Φ8mm的鋼筋網(wǎng)片，然后抹水泥砂漿面層，常用于砌體墻加固及鋼筋混凝土外加層加固帶壁柱墻時(shí)兩側(cè)穿墻箍筋的封閉。
（3）增設(shè)扶壁柱加固法——屬于加大截面加固法。其優(yōu)點(diǎn)與鋼筋混凝土外加層加固法相近，但承載力提高有限，不易滿足結(jié)構(gòu)的抗震要求，一般僅用于非抗震設(shè)防地區(qū)。
2.2 適用于砌體結(jié)構(gòu)的間接加固方法
（1）包鋼加固——也稱粘結(jié)外包型鋼加固法，以環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)灌漿等方法粘結(jié)時(shí)，稱之為濕式包鋼加固。這種措施受力可靠，施工簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小，但用鋼量較大，加固費(fèi)用高，防護(hù)措施要求較高，適用于使用上不允許顯著增大原構(gòu)件截面尺寸，但又要求大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的加固。
（2）預(yù)應(yīng)力撐桿加固法——其優(yōu)點(diǎn)是最大幅度地提高砌體柱的承載能力，適用于加固高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)的砌體結(jié)構(gòu)；缺點(diǎn)是不能在600℃以上的高溫環(huán)境中使用。
2.3 砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造性加固與修補(bǔ)
（1）增設(shè)圈梁——這種措施可用于既有砌體結(jié)構(gòu)的圈梁設(shè)置不符合抗震要求、縱橫墻交接處有明顯缺陷及房屋整體性較差等工況。
（2）增設(shè)梁墊——該措施可用于大梁下磚砌體被局部壓碎或大梁下墻體局部產(chǎn)生豎向裂縫等工況。
（3）砌體局部拆砌——當(dāng)房屋發(fā)生局部破裂，且未影響承重及結(jié)構(gòu)性安全時(shí)，將破裂墻體局部拆除，并采用高一級(jí)強(qiáng)度的（下轉(zhuǎn)第341頁(yè)）（上接第238頁(yè)）砂漿及整磚砌筑。
（4）砌體裂縫修補(bǔ)——可根據(jù)砌體構(gòu)件的受力狀態(tài)和裂縫特征及其產(chǎn)生原因，針對(duì)性地進(jìn)行裂縫修補(bǔ)或加固。常采用水泥砂漿填縫修補(bǔ)、配筋水泥砂漿填縫修補(bǔ)、灌漿修復(fù)等措施。
3.抗震加固新技術(shù)
3.1減震隔震
隨著減震技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)歷次強(qiáng)烈地震中建筑結(jié)構(gòu)破壞形式的總結(jié)，我們可通過(guò)分析地震作用效應(yīng)，采用減震隔震技術(shù)，減小既有砌體房屋在強(qiáng)震中所承受的地震作用。目前在既有建筑結(jié)構(gòu)中常用的減震技術(shù)主要有基礎(chǔ)隔震技術(shù)、消能減震技術(shù)以及調(diào)諧減震技術(shù)等被動(dòng)減震方法。
3.2 抗震加固與節(jié)能改造一體化
當(dāng)今世界資源越來(lái)越短缺，地震頻發(fā)，針對(duì)抗震加固和節(jié)能改造這兩項(xiàng)工程，許多學(xué)者提出了抗震加固與節(jié)能改造一體化，并對(duì)其技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。一體化技術(shù)可以提高既有結(jié)構(gòu)承載能力、改善既有結(jié)構(gòu)的抗震性能，與傳統(tǒng)抗震加固技術(shù)相比，一體化技術(shù)改造后結(jié)構(gòu)的承載能力更高、抗震性能更好，能使既有建筑耗能能力有所降低，節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)了抗震加固與節(jié)能改造有機(jī)結(jié)合，避免二次作業(yè)，設(shè)計(jì)施工一體化，降低運(yùn)營(yíng)成本。目前，玻化微珠保溫砂漿是抗震加固與節(jié)能改造一體化技術(shù)中最常用的無(wú)機(jī)材料。
第9篇：隔震技術(shù)的基本原理范文
關(guān)鍵詞:激光球面干涉儀;等厚干涉;光學(xué)零件面形;干涉儀器;精度分析
中圖分類(lèi)號(hào):TH744文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1009-2374 (2010)24-0191-03
1檢測(cè)儀器
1.1激光球面干涉儀
1.1.1干涉儀的分類(lèi)干涉儀的設(shè)計(jì)方式有許多種,按照形成干涉的光束數(shù)目分為雙光束及多光束兩大類(lèi),雙光束干涉儀所產(chǎn)生的條紋其亮度多呈正弦曲線的分布情形。其基本原理都是通過(guò)各種光學(xué)元件形成參考和檢測(cè)光路的方法。就是采用了一種常見(jiàn)的干涉方式制成的,一般稱為菲索干涉儀,這種干涉儀一般用來(lái)檢測(cè)元件表面或光學(xué)系統(tǒng)的波相差。由于所用激光的帶寬很窄,因此它的相干長(zhǎng)度很長(zhǎng)可以在光程差很大的情況下得到干涉圖樣,對(duì)待測(cè)物體放置的要求不是很?chē)?yán)格。泰曼格林干涉儀、菲索干涉儀、麥克詹達(dá)干涉儀及麥克森干涉儀,皆屬于此種雙光束干涉方式。
1.1.2干涉儀檢測(cè)光學(xué)零件表面的優(yōu)點(diǎn)
其一,它是非接觸監(jiān)測(cè),不會(huì)損傷被探測(cè)物體表面。
其二,它獲取數(shù)據(jù)的信息量大,圖樣本身是一個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程,有著極高的分辨率。
其三,測(cè)量范圍大,它可以同時(shí)對(duì)一個(gè)很大表面進(jìn)行并行的分析和處理。
局限性:因?yàn)槭欠治龇瓷涔?所以有足夠的反射才能得到干涉圖樣進(jìn)行分析。這就對(duì)光源和被探測(cè)物體的表面粗糙度提出了條件。
1.1.3干涉儀的應(yīng)用光學(xué)儀器中的透鏡、棱鏡等,其表面質(zhì)量要求很高,通常要求磨制面與理想幾何形狀間的誤差不超過(guò)光波波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí),用干涉法可檢驗(yàn)出微小的誤差(小于波長(zhǎng)的幾十分之一)。所以在光學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)、表面的粗糙度、面形和元件的微小偏移的測(cè)量都采用了干涉儀進(jìn)行分析。
1.2OSI-75TQ型激光球面干涉儀
OSI-75TQ型激光球面干涉儀(如圖1)是用穩(wěn)頻的氦氖激光器作為光源,由于它的相干長(zhǎng)度很大,干涉儀的測(cè)量范圍可以大大的擴(kuò)展;而且由于它的光束發(fā)散角小,能量集中,因而它產(chǎn)生的干涉條紋可以用光電接收器接收,變?yōu)殡娪嵦?hào),并由計(jì)數(shù)器一個(gè)不漏的記錄下來(lái),從而提高了測(cè)量速度和測(cè)量精度。
QSI-75TQ型激光球面干涉儀用以檢測(cè)光學(xué)元件的面形、光學(xué)鏡頭的曲率半徑以等的一種精密儀器,其測(cè)量精度較高。該干涉儀可以檢測(cè)平面和球面光學(xué)零件,前者由分束器、準(zhǔn)直物鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面所組成,后者由分束器、有限共軛距物鏡和標(biāo)準(zhǔn)球面所組成。激光光束在標(biāo)準(zhǔn)平面或標(biāo)準(zhǔn)球面上,部分反射為參考光束;部分透射并通過(guò)被測(cè)件,為檢測(cè)光束。檢測(cè)光束自準(zhǔn)返回,與參考光束重合,形成等厚干涉條紋。本次實(shí)驗(yàn)主要檢測(cè)球面零件的面形偏差。
1.3儀器的設(shè)計(jì)原理
激光束經(jīng)擴(kuò)束,再經(jīng)聚光鏡會(huì)聚后,經(jīng)過(guò)分光棱鏡,形成兩個(gè)支路,一個(gè)支路用于觀察,將圖像成像在CCD上;另一個(gè)支路經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直物鏡形成一列高質(zhì)量的平面波,該平面波進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)鏡在最后一面反射形成參考球面波。由標(biāo)準(zhǔn)鏡射出的球面波在被檢球面上反射就得到被檢球面波。參考球面波和被檢球面波在光線的回程中相遇,就發(fā)生干涉現(xiàn)象。
表1QSI―75TQ型激光球面干涉儀主要技術(shù)指標(biāo)
技術(shù)指標(biāo) 參數(shù)值
測(cè)量原理 菲索干涉原理
顯示方式 CCD顯示
平面參照鏡面形精度 p-v:優(yōu)于 λ/20
球面參照鏡面形精度 P-v:優(yōu)于 λ/15
光源 He-Ne激光器
波長(zhǎng) 632.8nm
最大檢測(cè)口徑(平面) 75mm
電源 210～230V40～60Hz
工作溫度 20℃～25℃
1.4球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭
球面標(biāo)準(zhǔn)鏡頭:F數(shù)=1/相對(duì)口徑=f/D=R/D,在檢測(cè)時(shí)要根據(jù)所需檢測(cè)的曲率半徑和F數(shù)來(lái)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭。
如果是凸透鏡,鏡頭的標(biāo)準(zhǔn)面半徑要大于被檢的鏡片半徑,要實(shí)現(xiàn)全口徑檢測(cè),最好選鏡頭的F數(shù)小于或等于被測(cè)凸透鏡的F數(shù)。
如果是凹透鏡,要考慮整個(gè)導(dǎo)軌的長(zhǎng)度是否能夠?qū)崿F(xiàn)。在導(dǎo)軌滿足的情況下,在選擇合適的鏡頭。同樣要想使被測(cè)件能實(shí)現(xiàn)全口徑測(cè)量,最好選標(biāo)準(zhǔn)鏡頭的F數(shù)小于或等于被測(cè)凹透鏡的F數(shù)。
表2測(cè)量范圍
F數(shù) 曲率半徑測(cè)量范圍/mm 最大測(cè)量口徑/mm
凸 凹 凸 凹
F1 5～45 0～282 49 270
F1.5 5～85 0～238 56 157
F2 5～123 0～200 62 101
F3 5～200 0～157 68 53
F5.6 32～387 ------ 71 -----
表3實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)的光學(xué)零件
零件代號(hào) 零件曲率半徑 零件名稱
t―1 109.9;66.68 雙凸透鏡
t―2 311.9;77.59 雙凸透鏡
t―3 22.49;66.76 凹凸透鏡
t―4 77.8;77.8 雙凹透鏡
t―5 827.9;70.47 凹凸透鏡
由標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量鏡頭測(cè)量范圍可知:以上這些光學(xué)零件都能選用F1、F1.5、F2、F3進(jìn)行測(cè)量。
2檢測(cè)原理
前面提到菲索干涉原理為等厚干涉,干涉條紋是等光程差(等光學(xué)厚度)的點(diǎn)的軌跡。任何干涉、通過(guò)對(duì)條紋數(shù)目或數(shù)目變化,可以獲得以光的波長(zhǎng)為單位的對(duì)光程差的計(jì)量,用于精密測(cè)量和檢驗(yàn)。
當(dāng)兩束光波即波陣面合成在一起時(shí),其合成后的光強(qiáng)的分布將由波陣面的振幅和相位來(lái)決定。由于相位差的變化產(chǎn)生了明暗相間的干涉圖樣。而相位差是由于兩束光經(jīng)過(guò)的反射路徑后形成的光程差造成的。通過(guò)分析這樣的干涉圖樣我們就可以經(jīng)過(guò)計(jì)算得出圖樣中的任何一點(diǎn)的光程差。而光程差的出現(xiàn)是由于被檢測(cè)表面的形狀或傾斜與參考表面不一致。那么當(dāng)我們把參考表面做成一個(gè)接近完美的表面時(shí),干涉圖樣所反映的就是被測(cè)表面的情況。
如下圖,由一個(gè)曲率半徑R很大的平凸透鏡與一個(gè)平板玻璃在O點(diǎn)密接,形成一空氣隙,空氣隙等厚線是以O(shè)為圓心的同心圓圓環(huán)。如果單色平行光正入射,則在空氣隙上表面形成等厚干涉條紋,條紋形狀是以O(shè)為圓心的同心圓圈。
(a) 裝置(b)條紋
hk是第K級(jí)條紋對(duì)應(yīng)的空氣隙厚度
rk是第K級(jí)條紋半徑
因?yàn)?/p>
第K級(jí)暗紋條件
所以
(對(duì)應(yīng)第K級(jí)暗紋的厚度)
rk2=R2-(R-hk)2≈2Rhk R≥hk
所以
3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理
3.1檢測(cè)(測(cè)量)誤差
所謂測(cè)量,就是將被測(cè)的量和一個(gè)作為測(cè)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的過(guò)程。例如,用游標(biāo)卡尺測(cè)量軸的直徑,就是將軸在直徑方向上的線度,與游標(biāo)卡尺上的刻度進(jìn)行比較,從而讀出其尺寸的過(guò)程。
測(cè)量誤差分類(lèi):
過(guò)失誤差。測(cè)量人員主觀原因或是客觀外界的原因造成;是不允許出現(xiàn)的,必須消除。
系統(tǒng)誤差。由測(cè)量裝置儀器的設(shè)計(jì)原理缺陷、測(cè)量環(huán)境變化、以及操作人員的測(cè)量方法及讀數(shù)等造成;可以盡量減小。
偶然誤差。由測(cè)量裝置、零部件變形及信號(hào)不穩(wěn)定性、環(huán)境變化、人為因素等造成;這樣的誤差是必須要出現(xiàn)的。
3.2實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)
光學(xué)零件的面形偏差是用光圈數(shù)表示的。
光圈的度量包括:
N――被檢光學(xué)表面的曲率半徑相對(duì)于參考光學(xué)表面曲率半徑的偏差稱半徑偏差;
N――被檢光學(xué)表面與參考光學(xué)表面在任一方向上產(chǎn)生的干涉條紋局部不規(guī)則程度稱局部偏差所對(duì)應(yīng)的光圈數(shù);
實(shí)驗(yàn)顯示的數(shù)據(jù)還包括:P-V、RMS值、等高圖、三維立體圖、X-Y剖面圖、干涉條紋圖等。
3.3測(cè)量數(shù)據(jù)
實(shí)驗(yàn)中將測(cè)量數(shù)據(jù)列成表格,可以簡(jiǎn)明地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系,便于檢查測(cè)量結(jié)果是否合理,有助于發(fā)現(xiàn)、分析、解決問(wèn)題。
表4使用標(biāo)準(zhǔn)球面鏡頭F2.0檢測(cè)結(jié)果
編號(hào) 1-1-F2.0 1-2-F2.0 2-1-F2.0 3-1-F2.0 3-2-F2.0 4-1-F2.0 5-1-F2.0
項(xiàng)目代號(hào) 109.9;66.68 311.9;77.59 22.49;66.76 77.8;77.8 827.9;70.47
零件代號(hào) t-1-1 t-1-2 t-2-1 t-3-1 t-3-2 t-4-1 t-5-1
PV(波長(zhǎng)) 0.2547 0.4918 0.8959 1.0100 0.3937 0.2262 0.3239
RMS 0.0421 0.0491 0.1792 0.1343 0.0360 0.0404 0.0610
N 0.5095 0.9836 1.7917 2.0199 0.7873 0.4525 0.6478
N 0.1834 0.4131 0.6988 1.0302 0.2834 0.1900 0.2526
零件名稱 雙凸透鏡 雙凸透鏡 凹凸透鏡 雙凹透鏡 凹凸透鏡
4結(jié)論
第一,對(duì)環(huán)境的要求(溫度,濕度,氣流,震動(dòng)):干涉儀要求在溫度恒定(溫度控制在22℃～24℃),沒(méi)有明顯氣流,不能太潮濕,濕度最好控制在60%左右。如果工作環(huán)境滿足不了以上的要求,則對(duì)干涉儀的測(cè)量精度造成一定的影響。同時(shí)由于我們使用的是He-Ne氣體激光器,當(dāng)溫度變化或有氣流影響時(shí),會(huì)對(duì)穩(wěn)頻有影響,造成激光儀的不穩(wěn)定。震動(dòng)對(duì)軟件計(jì)算的影響較大,最好放置在隔震的地方。
第二,開(kāi)機(jī)15分鐘后,等激光器穩(wěn)定后在開(kāi)始進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)監(jiān)視器中的條紋出現(xiàn)亮暗和對(duì)比度的變化時(shí),一般在1分鐘內(nèi)就可以恢復(fù)正常。如果在幾分鐘后還有這種現(xiàn)象時(shí),請(qǐng)關(guān)閉激光控制器電源,30分鐘后再重新啟動(dòng)。
第三,在檢測(cè)時(shí)還要注意被檢件的材料。因?yàn)椴牧喜煌瓷渎示筒煌?。反射率低的材料在檢測(cè)時(shí),干涉條紋會(huì)相對(duì)淡些;反射率高的材料,相應(yīng)的干涉條紋就亮些。
第四,本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)不同F(xiàn)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭來(lái)測(cè)量相同的零件的面形,從而找出其中測(cè)量最為理想的標(biāo)準(zhǔn)球面鏡頭,可是由于鏡頭和測(cè)量環(huán)境存在的問(wèn)題,致使F1、F1.5、F3調(diào)試出現(xiàn)的光圈均達(dá)不到理想狀態(tài),導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)均與實(shí)際相差較大,所以只有標(biāo)準(zhǔn)鏡頭F2.0能精確的測(cè)試出其測(cè)量范圍內(nèi)的所有光學(xué)零件的面形。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鏡頭F2.0測(cè)量的五塊光學(xué)零件的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,我們可以知道被檢光學(xué)零件的表面面形、曲率半徑等的偏差都非常的小,屬于較高精度的測(cè)量,標(biāo)準(zhǔn)鏡頭F2.0能滿足高精度面行的測(cè)量。
5結(jié)語(yǔ)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和國(guó)防事業(yè)的發(fā)展,對(duì)一些光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量要求越來(lái)越高,迫切需要有高精度的光學(xué)材料的檢測(cè)手段。先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展日新月異,精密測(cè)試技術(shù)應(yīng)該適應(yīng)這種發(fā)展,擔(dān)負(fù)起質(zhì)量技術(shù)保證的重任。這就要求首先要以提高產(chǎn)品的質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn),這也是要達(dá)到的最重要的目的。其次是精密測(cè)試技術(shù)要提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效益。因此,檢測(cè)方法要能適應(yīng)快速發(fā)展生產(chǎn)的要求,不能單純?yōu)榱藱z測(cè)而檢測(cè),更不能因?yàn)闄z測(cè)的要求而影響生產(chǎn)的效益,從更積極的角度出發(fā),應(yīng)該是由精密測(cè)試技術(shù)的良好服務(wù)從而促進(jìn)生產(chǎn)能力的提高。根據(jù)先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的要求以及精密測(cè)試技術(shù)自身的發(fā)展規(guī)律,不斷拓展新的測(cè)量原理和測(cè)試方法,以及測(cè)試信息處理技術(shù),為高效生產(chǎn)提供質(zhì)量保證。
參考文獻(xiàn)
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