摘要:4.20发生在四川芦山的7.0级地震,给当地人民造成了无比惨痛的损失,但是芦山县人民医院却因采用了橡胶隔震支座,使该建筑在此次大地震中几乎完整无缺。该论文以“楼坚强”为例,通过对橡胶隔震支座和隔震技术的介绍,让更多的人和设计者们了解和认识到隔震技术的优点和好处,目的在于推广橡胶隔震技术在新建筑上的投入和使用,从而减少和降低地震给人民带来的危害。
关键词:地震橡胶隔震支座楼坚强技术
中***分类号:TU352.1 文献标识码:A
一、前言
2013年4月20日08时02分在四川省雅安市芦山县(北纬30.3,东经103.0)发生7.0级地震,震源深度13公里。本次地震共造成196人死亡,失踪21人,11470余人受伤,累计造成231万人受灾。分析人士预计此次地震造成的直接经济损失达到500亿元左右,灾后重建资金需求约为1000亿-1500亿元。
在距离震中10余公里的芦山县城,当时地震烈度等级介于八、九度,设计为抗烈度七度的芦山县人民医院新门诊综合楼却几乎毫发未伤,玻璃没碎,墙没裂缝,只脱落了少量的***胶漆。芦山县人民医院新门诊综合楼更是几乎以毫发无损的姿态挺过了7.0级地震,在网络上被称作“楼坚强”。(如***1)
***1芦山县人民医院门诊综合楼地震后全貌
该栋楼采用的是框架结构体系,总层数7层,结构抗震设防烈度为7度,是5.12地震后由澳门特区***府援建的项目。造就“楼坚强”的关键就是大楼地基与地面建筑之间那83根直径为500mm和600mm的橡胶隔震支座。因此,芦山县人民医院成了我国第一栋经过地震考验的隔震建筑。(如***2)
***2 83个橡胶隔震支座 顶起芦山“楼坚强”
二、橡胶隔震支座介绍
国产高阻隔震橡胶支座又称HDR支座,在日本叫免震构造,它是在天然橡胶中加入各种配合剂,用来提高橡胶的阻尼性能(增加滞后损失,降低其储存模量),然后利用这种具有阻尼效果的橡胶制成的与普通橡胶支座结构近似的一种钢板和橡胶通过热硫化构成的叠层产品。(如***3)它的原理是利用隔震器和阻尼器,延长建筑物振动周期及增加阻尼比,消耗地震对建筑物释放的能量,降低地震力对建筑物的袭击。简单来说,建筑隔震橡胶支座隔震的基本原理是通过增设橡胶隔震支座,将上部建筑结构与下部地基结构隔离,通过柔性隔震层吸收和耗散地震能量,阻止并减轻地震能量向上部结构的传递,使整个建筑的自振周期得以延长,以减轻上部结构的地震反应。用隔震器将地震时建筑物的摆动转换成建筑物相对于地面的横向位移,地震能量由隔震器和阻尼器来吸收,这样隔震建筑物就会大大降低扭曲及弯曲,也会明显地降低摇摆程度(减小地震加速度),降低构造及设备的破坏。
***3 橡胶隔震支座
橡胶隔震支座的设计原理采用的是:1)竖向承载方面:通过加劲钢板提供稳定可靠的竖向承载力,保证建筑物日常使用的安全可靠。2)水平受力方面:利用天然橡胶具有强度高,与钢板粘接力可靠,水平方向上在经受日常震动、风载以及地震时候巨大的震动波冲击时,保证建筑物不会因为突然内部破坏导致功能失效。3)隔震设计理论基础:利用特殊的阻尼配方性能消耗在地震中传递的水平震动能量,在地震来临时,竖向提供对建筑物的支撑,水平方向上不会将全部能量传递给建筑物,在地震波的往复活动作中将震动能量转换成热量消耗掉,大大降低建筑物承受的水平地震力的波坏作用。从而降低了地震对建筑体的破坏能力。
三、橡胶隔震技术
所谓橡胶隔震技术,就是在建筑物的上部结构(地面建筑)与下部结构(地基)之间,设置一层水平较柔的橡胶隔震支座,以隔离或耗散地震自下而上产生的能量,从而确保建筑结构在地震作用下的安全。一旦发生地震,隔震结构会使建筑物的变形集中在隔离层,阻止地震波产生的能量从下向上传播,使上部结构的层间基本不变形,从而保护地面建筑结构基本不被破坏。这就如同海洋中的巨轮,在风浪的作用下,轮船的变形主要发生在其水面接触部位,在耗散了风浪的能量后,轮船本身就不会出现覆倒。安装在建筑基础上的橡胶隔震支座,就如同生活中打太极一样,隔震装置将消耗地震产生的能量,以柔克刚,将震动能量进行转换和消耗,从而大大降低建筑物承受的破坏力。资料表明,合理的隔震设计一般可使结构的水平地震加速度反应降低50% -60%,可降低地震烈度0.5度 -2度,有效地减轻建筑物受到的破坏。通过与相邻建筑物比较,芦山县医院受地震破坏要小得多。
四、隔震技术初探
1977年法国第一次将橡胶隔震技术应用于原子能反应堆中。我国第一幢使用橡胶隔震支座房屋是1991年建成于汕头市,楼高8层,目前已经经历过两次地震,都完好无损。茂县行***集中办公大楼按抗震设防烈度8度进行抗震计算,通过运用橡胶隔震支座,可使建筑物在地震时水平加速度降低50%-60%。云南省昆明机场航站楼是目前全球较大的隔震结构建筑。
采用隔震技术建筑的优点有:
1)免除对地震的恐惧—地震时大幅度降低摇摆程度;
2)可提高耐震等级1.5倍以上(降低地震烈度1-2度);
3)大幅降低地震对构造及设备的破坏,如梁柱破坏、墙裂、瓷砖脱落、门窗变形、家具倾倒、管线破坏等;
4)隔震器上部的结构强度可以折减,如混凝土断面尺寸、钢筋用量等,从而可降低结构造价约10%-35%;
5)室内空间因建筑构件尺寸缩减而增大;
6)不垮塌的建筑可大幅减少人员伤亡。(如***4)
通过5.12汶川大地震、玉树地震、芦山地震等,让我们更加深刻的认识到隔震技术的重要性, 国家已有相关技术规程日趋完善,部分省亦有文件明确,学校、医院等生命线建筑必须采用隔震建筑。
***4隔震技术效果
转载请注明出处学文网 » 由芦山“楼坚强”谈隔震技术