衡水橡膠制品有限公司
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剪切型軟鋼阻尼器是金屬阻尼器的*種如圖1所示,作為消能減震裝置用于結構振動控制中。其工作原理為:在地震或風振時,通過鋼材發(fā)生塑性屈服產生滯回變形, 耗散輸入結構中的能量,從而增加結構等效阻尼,達到減震目的。強地震動下的時程分析顯示,采用剪切型軟鋼阻尼器,根據(jù)結構主體的基本動力特性,其地震影響*般可以減小了30%以上,基本滿足了保證結構主要構件在彈性范圍內的要求。
防屈曲鋼支撐是*種位移相關型消能器,主要性能特性是其在受拉受壓時都能達到全截面屈服,支撐受壓承載力與受拉承載力相當,從而充分發(fā)揮鋼材的滯回耗能作用,滯回曲線穩(wěn)定飽滿。
防屈曲鋼支撐在小震和設計風荷載作用下處于彈性狀態(tài),向主體結構提供足夠剛度,從而保證結構滿足正常使用要求;在中震、大震及強震作用下,防屈曲鋼支撐率先進入耗能狀態(tài),產生較大的阻尼,耗散地震中大部分的能量,并迅速衰減結構的動力反應(位移、速度、加速度等),而使主體結構不出現(xiàn)明顯彈塑性,從而確保其在強震作用下的安全性和正常使用性。在地震作用后,只需更換防屈曲鋼支撐即可,大大降低了震后的維修費用。它不僅可以用于新建工程,還可以用于已有建筑的抗震加固改造,為建筑結構的抗震設計和抗震加固提供了*種新的選擇。
*、粘滯流體阻尼器的原理
粘滯流體阻尼器的基本原理是:結構在地震(或風)力的作用下,與結構共同工作的粘滯流體阻尼器的活塞桿受力,推動活塞運動,活塞梁板的高粘性阻尼介質產生壓力差,使阻尼介質通過活塞上的阻尼孔,從而產生阻尼力,將結構振動的部分能量通過粘滯流體阻尼器中阻尼介質的粘滯耗能耗散掉,達到減小結構振動(地震或風振)反應的目的。
二、粘滯流體阻尼器的優(yōu)點和運用現(xiàn)狀
粘滯流體阻尼器*適于結構工程應用,主要*點是,在靜止情況下,它沒有起始剛度,不會影響到結構的其它計算(如周期,振型等),也就不會產生預想不到的副作用。這種阻尼器對溫度變化、收縮徐變等因素引起的慢速梁體自由變形不產生附加內力,對地震產生梁的快速變形,卻能迅速耗能,并且能減小梁的加速度和位移。
另外粘滯流體阻尼器還具有體積小、重量輕、易于安裝維護,受激勵頻率和環(huán)境溫度影響較小、耐久性好等諸多優(yōu)點。
利用粘滯流體阻尼器進行結構振動控制的研究是八十年代以來*際上才出現(xiàn)的新課題,美*和日本在這方面的研究處于前列,時至今日,全**已有數(shù)以百計的工程使用了粘滯流體阻尼器,涉及到高層建筑、高聳結構、橋梁、鐵道、體育館、海洋石油平臺甚至衛(wèi)星發(fā)射。
可以根據(jù)用戶的需要對粘滯流體阻尼器進行精確地分析,在此基礎上制造性能優(yōu)異的粘滯流體阻尼器。
采用隔震的建筑物可能會引發(fā)地震時建筑的位移,如圖所示,進而導致建筑物傾斜,其結果是建筑物安全得不到保證;另外大風也會引起建筑物搖晃,使人們感到不安。在8層及以下的建筑抗震已在*外大量采用減隔震技術。
建筑越高,地震和風引起搖晃越發(fā)明顯,如何解決傾斜搖晃等問題是高層建筑減隔震的關鍵問題之*。目前解決方法有兩種:
其*是通過合理的隔震設計,使長期、短期荷載作用下的隔震支座受拉應力小于規(guī)范規(guī)定的1.0MPa;
其二使用*種抗拉拔裝置,保證隔震支座受拉力時小于規(guī)范規(guī)定的1.0MPa。
目前*外對抗拉拔裝置種類產品的使用較多,如某辦公樓建筑總層數(shù)為31層(地下4層,地上27層,*大高度是130米),就是采用抗拉拔裝置、鉛芯橡膠支座和多功能阻尼器協(xié)同工作的組合基礎隔震體系,取得良好的隔震效果。
對于*些重要建筑,例如:要求地震時不中斷使用功能(首腦、指揮機關、消防、警察、醫(yī)院) ;要求地震時不損壞信息系統(tǒng)、重要設備(銀行、保險、通訊)
;要求減輕次生災害(存放有毒、易燃易爆等物品的建筑)
;要求地震時生命安全有更大保證(幼兒園、小學、醫(yī)院病房等地震時人員不便疏散的建筑);為了保證地震中結構的安全并可以完全實現(xiàn)對使用功能的特殊要求,因此有必要采用隔震設計?!〔捎酶粽鸺夹g對建筑物進行加固改造是*種全新的抗震加固思路.
該技術通過在建筑物下部設置*道隔震層,減少輸入到上部結構的地震能量,達到提高建筑物抗震能力的目的.
各*規(guī)范均對建筑結構的基礎隔震設計標準做了詳細的規(guī)定。規(guī)范中規(guī)定隔震層設置在第*層以下或地下層以下。隔震層的平面布置應力求具有良好的對稱性,以提高分析計算結果的可靠性。設計方法均是針對隔震層設置在第*層以下的隔震結構體系的,
對于隔震層在其他位置,如隔震層設置在中間層、大跨度結構等情況,需要采用其他方法進行專門研究。
采用隔震設計可使建筑物具有更高的抗震安全度。根據(jù)我*建筑抗震規(guī)范在采用隔震體系后上部結構的地震烈度在合理的設計情況下可以降*度設計。但是目前的研究表明隔震結構主要用于體型基本規(guī)則的低層和多層建筑結構。隔震設計適合于高度不超過40m、以剪切變形為主的結構。根據(jù)日、美等*工程經驗,不隔震時基本周期小于1.2秒的結構,減震效果*佳。
二、隔震原理
其基本的原理是在地面發(fā)生移動時,*個建筑物如果是完全的剛性,它將有零周期。當?shù)卣甬a生加速度使地面發(fā)生移動導致建筑物與地面具有相同的加速度及位移。
若*個建筑物是絕對的柔性體,它將具有無限周期。對于這種建筑物,當它底下的地面發(fā)生移動,建筑物不會產生加速度,并且也不會隨地面的移動而產生位移。(見圖2-1)
所有真實的建筑物既不會是完全的剛性,也不會是絕對的柔性體,而是介于兩者之間,因此周期也在零和無窮大之間,相對于地面的*大加速度與位移是地震的函數(shù)。(見圖2-2)
對于大多數(shù)在*定周期范圍的地震,其傳到建筑物后的加速度都有*定的放大作用,而使建筑物的加速度大于地面加速度;但建筑物的位移通常都不會超過地面的位移,當然也有特例,特別是建筑物在地震斷層附近的軟土上。