《2013年.6.25建筑抗震--张耀》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013年.6.25建筑抗震--张耀（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、建筑工程隔震技术概述,西部建筑抗震勘察设计研究院 院长、总工程师 张耀,前言,我国地处全球两大地震带（环太平洋地震带及欧亚地震带）中间，是一个多地震国家。我国的地震带主要分布在 东南：台湾、福建沿海一带；华北：太行山沿线及京津唐地区；西南：青藏高原、云南及四川西部；西北：新疆及陕甘宁部分地区；,地震灾害,历次大地震给人类带来了巨大的灾难。2008年汶川大地震的惨状还历历在目。 地震是一种同洪水、泥石流等一样的自然灾害。但与洪水、泥石流等其他自然灾害不同的是，地震并不直接给人类造成危害，而是以摧毁人们赖以生存的房屋、堤坝以及诱发山体滑坡、泥石流、火灾等次生灾害给人们造成巨大损失。 房屋损坏 人员
2、伤亡 诱发滑坡、泥石流,震级、烈度及设防烈度,地震是地壳中板块发生顶撞、错动和自身断裂而产生的振动，产生这种振动的地点称为震源，震源相对地面上的点叫震中。通常，发震地点的深度（即震源深度）小于70KM的称为浅震，大于70KM的称为中深震。1935年，在美国地震学家里克特（C.F.RICHTER）首先引入震级这一概念，亦称里氏震级，震级所表示的是一次地震所释放的能量大小，一次地震只有一个震级。震级标度如下表示; M=LgA()- LgA0() 式中 M为里氏震级； A为特定震级的地震记录的最大振幅； A0为标准地震在同一震中距上的最大振幅 一次地震释放的能量（Es）与地震震级的关系可用以下公式表
3、示： LgEs=1.5M+11.8 上式表明，震级增加一级，地震记录振幅值增加10倍，地震所释放的能量约增加30倍。,震级标度给人们的一般概念是：4级以下地震为有感地震；5至6级地震将造成一定的破坏，7级以上地震将造成严重破坏。 震中烈度与震级的大致关系如下表示,地震烈度（Intensity）是指某地区的地面和各人工建筑物遭受一次地震影响的强弱程度或者说是强烈程度。 一次地震发生后，根据建筑物破坏的程度和地表面变化的状况，评定距震中不同地区的地震烈度，绘出等烈度线，作为对该次地震破坏程度的描述。因此，地震烈度主要是说明已经发生的地震影响的程度。一个地区的烈度，不仅与这次地震的释放能量（即震级）
4、、震源深度、距离震中的远近有关，还与地震波传播途径中的工程地质条件和工程建筑物的特性有关。地震的烈度在不同方向有所不同，如在覆盖土层浅的山区衰减快，而覆盖土层厚的平原地区衰减慢。 地震烈度可以用来表述震害的轻重程度，也可以用来表述地震动加速度、速度、位移的大小；可以是某一宏观现象的强弱程度，也可以是某一物理量的大小。 依下述两个表格描述：,中国地震烈度表（GB/T 177422008 ）,按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度即为抗震设防烈度。,抗震设防烈度是人为规定的该地区抗震设防标准，一般为基本烈度，有一系列的量化参数。如设计地震分组、设计基本地震加速度等。 地震基本烈度是
5、指未来50年内在一般场地条件下可能遭遇的超越概率为10%的地震烈度值。 现行建筑抗震设计规范GB50011-2010依照中国地震烈度区划图规定了全 国大部分地区的抗震设防烈度。,中国的抗震设防目标,目前我国的抗震设防目标是 小震不坏 中震可修 大震不倒,实现抗震设防目标的方法,传统的工程手段是利用结构主要抗侧力构件的承载能力和变形来抵御地震作用、吸收并耗散地震能量。 目前我国的抗震设计规范采取的是“三水准设防，两阶段设计”；即设防目标为上述三个水准，小震时通过承载力计算、弹性变形验算使多数结构达到“不坏”（结构主要抗侧力构件在弹性变形范围内）；对大多数建筑结构通过概念设计及抗震构造措施来定性的
6、达到大震时“不倒”，对超高层结构和特别不规则的结构利用弹塑性分析手段和相应抗震构造措施来定量的达到“不倒”的目标。 解释几个概念： 所谓小震指比设防烈度底1.55度时的水准；中震指设防烈度时；大震指比设防烈度高一度时的水准。,传统抗震设计方法的讨论,依靠建筑结构自身的变形来吸收并消耗地震能量的方法，在遭遇中小型地震的情况下是可行的，但在遭遇超过既设目标的大地震时利用结构变形消耗巨大的地震能量是不现实的。因此即使采用了严格的设计，在遇到超过设防目标的大地震时也不能确保结构安全。 虽然“不倒”能保证人员生命安全，却不能保证结构在震后可以继续服役，也不能保证建筑物内的仪器设备及其他设施能继续使用，即
7、不能保证财产安全。 如果大幅度提高抗震设防标准，社会将会投入巨大的建设成本。 既然单纯依靠建筑结构自身的变形来吸收并消耗地震能量成本巨大，那么可不可以用其他方式来耗散地震能量或者阻断地震能量向房屋结构的传递。,结构隔震技术的原理,隔震的本质就是通过设置隔震层把结构和构件与可能引起破坏的地震地面运动或基底运动分离开来。这种分离或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的系统阻尼来实现的。 用以分离地震地面运动或基底运动和工程结构系统的器件是隔震支座（或者叫隔震器）。 隔震器要能稳定持续的支撑上部结构的重量、能提供适当的弹性恢复力和具有很大的弹性变形能力。 阻尼器用来吸收地震能量。 类似系统在很多工业产
8、品上应用，例如汽车的悬挂系统。,现代隔震技术的发展,1970年代，新西兰人研发出了叠层橡胶铅芯隔震支座。 1981年，新西兰william Clayton大厦第一次使用橡胶隔震支座。 1984年，美国第一座采用橡胶隔震的建筑加州福希尔斯律师事务所办公楼落成。 1986年日本开始应用隔震技术，1995年阪神大地震以后，建筑隔震技术得到日本政府的大力推广。 目前日本、新西兰、美国的隔震技术处于世界领先水平。,1970年代后期至80年代中期，我国主要集中于研究摩擦滑移隔震技术。 80年代后期我国学者开始致力于橡胶隔震支座技术的研发。 90年代橡胶隔震支座技术、摩擦滑移隔震技术在我国开始推广应用。 2
9、000年，橡胶隔震支座技术列入建筑抗震设计规范。 2008年汶川大地震后，建筑隔震技术应用进入活跃期。,隔震支座的分类,目前列入抗震规范，广泛应用的是叠层橡胶隔震支座技术。,叠层橡胶支座构造,叠层橡胶隔震支座是由多层薄钢板和橡胶片交错叠合，经热压成型，外侧包覆阻燃防腐保护层，上下设一块联接钢板。中心孔内可以灌入铅芯以形成阻尼器，也可以另设阻尼器。橡胶材料多使用天然橡胶及高阻尼橡胶等。,叠层橡胶支座的性能,能提供稳定的竖向支撑，具有很高的竖向承载力和竖向刚度，极限压应力可达到60MPa。 水平刚度较小，具有很大的水平变形能力，有很强的自复位能力。 广州大学试验检测 华中理工大学试验检测 在采用高
10、阻尼橡胶或铅芯时，有适宜的阻尼力（可利用铅芯调整），无需另设阻尼器。 产品质量控制：建筑隔震支座国家标准GB 20688.3-2006；建筑隔震支座行业标准JG 118-2000,橡胶隔震层的位置,采用隔震技术后的效果,国内外大量的科学试验和美国、日本在大地震中的记录表明，采用隔震技术可使结构的水平地震加速度反应降低50%70%，从而消除或减轻结构和建筑物内设施设备的地震损坏，增强建筑物震后继续使用的能力。 例如： 1994年，美国洛杉矶大地震，震级6.7级，直下型地震，死亡56人，伤7300余人，经济损失巨大。震中附近的两座医院，一个采用叠层橡胶支座隔震，另一个为传统抗震结构，震害相差巨大。
11、八层的加州大学医学院采用隔震技术，在主震及余震中，结构保持完好，建筑物内的各种设施基本保持完好，在应急抗灾中起到积极的作用，成为应急医疗中心。安放在这座医院中的强震记录仪记录到建筑基础的水平加速度0.49g，顶层的水平加速度只有0.21g。水平地震加速度降低57%。而另一个橄榄景医院的剪力墙出现大量裂缝，设备机具翻倒，消防水管破裂致使各层浸水，基本无法使用，震后必须经过加固维修后才能继续使用。它记录到的水平地震加速度为底层0.82g，顶层2.13g。,1995年日本阪神大地震（震级7.2）中，距离震中东北35公里的西部邮政大楼，总计六层，采用基础隔震技术，在大楼的基础、一层、六层记录到的水平地
12、震加速度分别为0.3g，0.103g，0.106g，竖向地震加速度分别为 0.21g， 0.19g，0.38g。,2004年日本新泻中越地震，震级6.6级，一个名为“水仙之家”的旅馆，采用基础隔震技术，地震时记录到的水平地震加速度最大值为,最大加速度(cm/s2),日本的一组对比试验,日本隔震技术应用情况,阪神淡路大震災,平均100150棟/年,八千代台免震住宅,我国在汶川地震后及其他国家和地区隔震技术的应用,陕西省应用情况,陕西自1997年以来，进行了大量的隔震技术应用试点。西安建筑科技大学、西部建筑抗震设计研究院等单位对隔震技术的基础理论和工程应用进行了深入的研究，此项研究工作得到了省建设
13、厅、西安市建委、咸阳市抗震办和其他相关职能部门的大力支持。西部建筑抗震设计研究院先后在西安、咸阳、河南新乡、乌鲁木齐市等地设计建造了十余幢隔震住宅，例如： 809库住宅楼 公安雁塔分局住宅楼 汽车运输公司住宅楼 国棉一厂住宅楼 西北水电设计院生活区 曲江唐仁里小区 由西安建筑科技大学、长安大学、西部建筑抗震勘察设计研究院、西安达盛隔震技术有限公司等完成的工程结构隔震成套技术理论与应用研究获2009年陕西省科学技术一等奖。,结束语,在目前的科技水平下，地震仍是一种无法预测的突发性自然灾害，在地震中房屋建筑的破坏倒塌是地震灾害造成伤亡损失的主要原因。 建造在大地震中不倒乃至不发生严重破坏的房子是避免地震灾害的有效手段之一。 隔震技术可以有效的防止建筑物在大地震中发生严重破坏和倒塌，可以做到付出有限的代价而大幅度获取房屋建筑在大地震中的安全保障。,
