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基础隔震技术对于建筑防震减灾的意义

2021-12-08 10:05:03
有人预言,未来的建筑物在地震中可以像漂在水中的船一样摇摆而不倒塌。今天,一种防震减灾的基础隔震新技术应用于建筑中,可以使房屋建筑在大地震中保持完好无损、安全可靠。基础隔震技术是用水平力很"柔"的隔震元件将上部建筑与基础隔离,由于隔震层的刚度很小,当地震发生时,隔震层将发挥"隔"的作用,承受地震动引起的位移运动,而上部结构只作近似平动。原...

有人预言,未来的建筑物在地震中可以像漂在水中的船一样摇摆而不倒塌。

今天,一种防震减灾的基础隔震新技术应用于建筑中,可以使房屋建筑在大地震中保持完好无损、安全可靠。

基础隔震技术是用水平力很"柔"的隔震元件将上部建筑与基础隔离,由于隔震层的刚度很小,当地震发生时,隔震层将发挥"隔"的作用,承受地震动引起的位移运动,而上部结构只作近似平动。原来的"刚"性"抗震"结构的地震反应是"放大晃动型",而基础隔震结构的地震反应只是"抗震结构"的1/4-1/12,大大提高了结构的安全度。"抗震结构"的层间位移大,所以造成建筑的开裂、破坏甚至倒塌。基础隔震结构的层间变形很小,这样不仅建筑结构不会破坏,而且建筑内的装修、设施也保持完好。

目前应用较多的隔震元件是建筑隔震橡胶支座。隔震橡胶支座是由一层钢板一层橡胶层层叠合起来的,并经过加工将橡胶与钢板牢固地粘结在一起。首先,隔震支座有很高的竖向承载特性和很小的压缩变形,可确保建筑的安全;第二,隔震支座还具有较大的水平形能力,剪切变形可达到250%而不破坏;第三,橡胶隔震支座具有弹性复位特性,地震后可使建筑自动恢复原位。采用隔震橡胶支座的建筑物,设防目标一般可以提高一个设防等级。传统建筑的设防目标是"小震不坏,中震可修,大震不倒",而设计合理的基础隔震建筑通常能做到"小震不坏,中震不坏或轻度破坏,大震不丧失功能".此外,采用隔震橡胶支座建造的房屋,可适当降低上部结构的设防水准(一般可降低一度到一度半),这样就有可能使建筑布置更加灵活,并可减少一些结构的构造措施或减小一些结构件的尺寸或配筋(如墙体厚度),从而使上部结构能节约部分土建造价。现代科技的发展已解决了橡胶的老化等耐久问题,完全可以使橡胶隔震支座的寿命满足建筑使用的要求。


基础隔震技术适用范围很广,尤其适用于量大面广的中、低层砖混房屋和钢筋混凝土房屋建筑。在高烈度地震区,采用基础隔震技术建造的房屋,可以突破现行抗震规范中对房屋层数的限制,在保证高度比的前提下可以加高一两层,这样可以增大建筑物的容积率,节省建设用地,提高土地利用率。在中、低烈度地震区,采用隔震技术,投资可能会稍有增加,但建筑的品质与往日的相比已不可同日而语,更重要的是其产生的社会效益无法估量。

基础隔震技术已在国内外得到实际应用,防震减灾效果很好。例如,1994年1月17日,在美国发生的洛杉矶地震,震级为6.7级,伤亡超过7000人,损失很大。大多数医院因建筑内部设备损坏而失去使用功能。与此相反,usc university医院是一个地下一层、地下七层的隔震建筑。地震中该建筑内的各种仪器设备均未损坏,甚至花瓶也没有一个掉下来。该医院起到了救护中心的作用,减少了地震损失。之后的1995年1月17日,日本阪神发生了7.2级地震,是日本战后最大的地震灾害。地震又一次考验了基础隔震建筑。震区内有两栋基础隔震建筑,一个为邮政楼,一个是研究所。同样神奇的是,基础隔震建筑不仅结构保持完好无损,内部设施也完全正常。基础隔震技术在地震中的卓越表现,大大推动了这一技术的研究的应用。目前,中国人民解放军83235部队科技楼、宿迁市劳动局综合楼、邯郸市釜山房地产开发公司住宅楼等几百栋基础隔震建筑已建成。

在我国,除了有橡胶隔震支座技术的研究和应用外,还有砂垫层隔震、石墨垫层隔震、摩擦滑移支座隔震及橡胶隔震支座与摩擦滑移支座并联复合隔震技术等。隔震技术的发展,可充分地适应各地区、城市及乡村的不同要求。基础隔震技术可作为地震防御区城市抗震防灾的措施之一,应用于防灾指挥中心、生命线工程、避难中心、救护中心以及居民住宅建筑的建设。可以预见,基础隔震技术将在防震减灾事业中起到巨大的积极作用。

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