隔震的英文原词就是:“BASE-ISOLATED”,可以看出,基底隔震是为经典的选择,也是绝大多数情况下的方法,如图1所示。
梁底钢板:又称支座上钢板,位于梁端支点处,可通过预埋或粘贴形式就位,西小江大桥上钢板与梁底之间采用环氧树脂粘贴固定。
近年来高速铁路在我国迅速发展,到2030年将扩展为八纵八横的区域性路网格局。为保证高速行车的平顺性,我国高速铁路多采用“以桥代路”的思想,建筑在线路中占比高。同时,我国地震活动频繁,对跨区域性的高铁路网构成严重的潜在威胁。目前,减隔震技术已成为提高震区建筑抗震能力的重要手段,而我国的建筑减隔震技术发展较晚,在设计方法上有较大的发展空间。因此,本文以高速铁路减隔震建筑为研究对象,将减隔震技术与基于性能的抗震设计思想相结合,提出了适用于高速铁路减隔震建筑的性能设计方法,主要研究工作如下:
由于天然夹层橡胶橡胶支座的阻尼很小,不具备足够的耗能能力,所以在结构使用中一般同其它阻尼器或耗能设备联合使用。
阻尼特性(阻尼比)。橡胶支座的阻尼比基本上代表了隔震结构体系的阻尼比。MRB、HD-MRB和LRB的阻尼比分别为3%~5%、10%~15%、20%~30%,因此LRB不需匹配阻尼器便可单独使用。
逋常在布置建筑支座时要考虑以下的基本原则:上部结构是空间结构时,支座应能同时适应建筑顺桥向(叉方向)和横桥向…方向)的变形;支座必须能可靠地传递垂直和水平反力;女座应使由于梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵、横向转角应尽可能不受约束;铁路建筑通常必须保每联梁体上设置一个固定支座;当建筑位下坡道1:,固定支座一般应设在下坡方向的桥台上;当挢梁位于甲坡上,固定支座宜设在卞要行车方向的前端桥台上;较长的连续梁桥固定支座设在桥长中间部位的桥墩上较为合理,闶为此处支座的垂直反力较大,且两侧的自由仲缩长度比较均衡;固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方;墩顶横梁的横向刚度较小时,应设置横向易转动的建筑支座;在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度;在预应乃梁上的支座不应该对梁体的横向预应力产生约束,同时也不得将施加梁体横向顸应力的荷载传给墩台;对于斜桥及横向芴发生变形的建筑不宜采用辊轴和摇轴等线支座;连续梁可能发生支座沉陷时,应考虑支座高度调整的对能性。
安装支座。在螺栓预埋砂浆固化后找平层环氧砂浆固化前进行支座安装;找平层要略高于设计高程,支座就位后,在自重及外力作用下将其调至设计高程;随即对高程及四角高差进行检验,误差超标及时予以调整,直至合格。
建筑橡胶支座需要经常性维护的原因关于橡胶支座的一些基本知识一提起橡胶支座,可能有很多人会觉得有些陌生,不知道这是个什么东西。
(图一)高阻尼隔震橡胶支座HDR
隔震橡胶支座为了改善框架或底框结构的抗震性能,同时克服现有耗能减震加固方案存在的问题,周云教授设计了扇形铅粘弹性阻尼器对框架或底框结构进行抗震加固,该阻尼器可直接安装于柱底节点区或是边柱和中柱的梁柱节点区J,如2所示这种加固方案具有以下优点:(加固时不需拆除填充墙,施工方便,省工省时;阻尼器可直接通过预埋或后锚固的连接件与结构相连,不需使用额外的支撑等连接构件,节省材料;只在梁柱节点局部加设阻尼器,不影响空间使用;阻尼器采用符合建筑美学观点的弧形构造,整体造型美观。
确定加劲钢板:TS=KPRCK(TES,U+TES,L)/AEσS式中TS为支座加劲钢板厚度;KP为应力校正系数,取1.3;TES,U、TES,L为一块加劲钢板上、下橡胶层厚度;σS为加劲钢板轴向拉应里限值。
建筑支座安装在支座安装之前应对支座的安装位置进行测量检验,支座安装平面应和支座的滑动平面或滚动平面平行,其平行度的偏差不宜超过2‰。
其实橡胶支座处于建筑上下部构造连接点的重要位置,是将上部的车辆荷载和结构荷载传递到下部构造的中间纽带,它的可靠程度直接影响建筑结构的安全度与耐久性。
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。
可以看出:大部分功率流直接流入固定墩,只在活动墩自振频率附近的频率段,功率流分担到该活动墩;随着橡胶支座水平刚度的增加直接流入到固定墩的总功率流减小;对于活动墩,采用橡胶支座后,流入的功率流突然增加,并随着支座水平刚度的增大,功率流峰值减小;功率流峰值在该墩的自振频率附近,随着支座水平刚度的增加,峰值点相应右移;加入橡胶支座后,增强了梁和桥墩的联结,使得功率流得到分流,将原来固定墩承受的功率流,分担到各个活动墩上。
在支座底面加一圈直径D=2.5MM的半圆形橡胶圆环,支座受力时首先由底部圆环变形压密,调节底面受力状况,以改善或避免橡胶支座底面脱空现象的产生,使支座底面受力均匀。
不同使用要求的建筑隔震橡胶支座可有不同的叠层结构、尺寸、制造工艺和配方设计。建筑隔震橡胶支座应满足所需要的竖向承载力、竖向和水平刚度、水平变形能力、阻尼比等性能要求,并应具有不少于60年的使用寿命。
(图二)摩擦摆隔震支座FPSII-1000-350-3.81
通过调整梁体各部标高、增加斜垫块等技术措施解决,无论采取哪种措施,建议都经现场设计代表批准为好;可以橡胶支座型号选择不合理及支座本身可能存在原因,建议重新进行支座实体检测。
其实建筑支座处于建筑上下部构造连接点的重要位置,是将上部的车辆荷载和结构荷载传递到下部构造的中间纽带,它的可靠程度直接影响建筑结构的安全度与耐久性。
由于许多用户自己加工滑板支座的配套钢板,通常达不到支座的设计要求,既不锈钢板的表面光洁度和平面度达不到要求,这样容易造成支座滑移时阻力增大,支座发生较大的剪切变形。
通常来说桥面震动属于正常现象,震动在所有的多跨桥上都存在,属于正常的缓冲力。通过不断调整支座的等效刚度来满足偏心率。通过大量试验,解决了φ1000橡胶隔震支座的胶料、粘合剂的佳配方设计。通过理论计算和实际生产经验确定了模具的相关设计参数。通过球形板和球面四氟板之间的滑动来满足支座转角的需要。通过试验和理论相结合的方法确定了φ1000橡胶隔震支座的力学性能指标。通过以上判定方法,可以对各种在使用当中的建筑支座性能进行检查,从而可以确保支座的正常使用。通过在山西、福建、南京、广东、湖北、河南、辽宁、重庆等地的高速公路(建筑)收费站的车辆荷载调查。通过这几年的施工,我们总结出了一套适用的支座更换处置方法及控制技术,该技术有着广阔的应用前景。同步顶升高度为可拆除既有支座和安装新支座所需的工作空间,约为10~15MM。同时,公路建筑支座的厚度要能适应梁体转角的需要。
定期进行建筑设备检修维护是十分必要的,在忽略建筑支座自身质量因素外,建筑橡胶支座在日常使用中受环境影响会出现橡胶老化进而影响橡胶支座性能。其中我们重点讲下更换橡胶隔震支座时需考虑哪些因素:
隔震效果良好:具有类似于橡胶隔震支座的隔震效果,能有效延长结构自振周期,减少地震能量向上部结构的传递,避免下部墩柱在地震作用下发生塑性破坏。
原因1的避免方法交通部公路规划设计院一九八八年组织汇编的《板式橡胶支座》一书中提到:安装板式橡胶支座好在年平均气温时进行,以减少由于环境温度变化而造成梁体膨胀或收缩给板式橡胶支座造成的不应有的初始剪切变形。
高烈度区往往因为地震作用较大导致结构设计比较困难,一般受限于结构形式、建筑高度、抗震等级以及配筋率,调模型阶段就会令设计人员比较头疼。如果采用隔震技术,以上问题就变得比较简单了,首先上部结构因隔震地震作用显著降低,即“降度”,结构设计的难度将大大降低,设计周期会缩短,设计效率就会得到提高。另外在高烈度区结构形式也可以灵活选用,比如高烈度区传统结构要采用混凝土剪力墙结构体系才能满足规范要求,那么采用隔震技术后,混凝土框剪结构甚至框架结构体系就能满足规范要求了,这样上部结构结构的选型就比较灵活了。
(图三)钢结构厂房抗震支座
在求得支座上所承受的竖向力和水平力、位移和转角后,选定支座各部位尺寸并进行强度、稳定性等理论计算。在柔性墩结构中,相应的橡胶支座按水平荷载的分配来选择。在上述的板式橡胶支座表面粘覆一层厚2MM-3MM的聚四氟乙烯板.就制作成聚四氟乙烯滑板式橡胶支座。在上支座板上设置导向槽或导向环来约束支座的单向或多向位移,可以制成球形单向活动支座和固定支座。在设计中应遵守以下原则:1.板式橡晈支座的容许压应力力8MPA,小压应力为2MPA。在设置的时候也一定要请专业的工作人员来设置、安装。在伸缩装置的钢质边梁外侧的锚固件,与梁端预埋钢筋相焊接,浇筑高强度混凝土过渡段后,同梁体连结。
采用隔震技术后,上部结构所遭受的地震作用大大降低,结构的变形集中发生在隔震层,上部结构的层间变形显著减小,并且上部结构的加速度显著降低,地震时上部结构只发生缓慢的平动,人的生命与结构自身的安全得到有效保障,同时也保护了建筑装修、家具和设备。如图7所示。
这样做的后果是容易造成支座底部支承力不够、或不均匀,使得砂浆破裂或支座受力不均,导致支座扭曲变形;支座顶部钢板偏薄以及生锈严重(11)。
采用焊接时,应防止烧坏混凝土;公路养护网公众号提醒安装锚固螺栓时,其外露螺杆的高度应不大于螺母的厚度。盆式橡胶支座的顶板与梁体底面也可采用胶粘剂连接。
城市建筑支座问题多市政部门部署全面体检无锡市市政和园林局近日要求相关管养单位对所管辖建筑的支座进行一次全面检查,检查中若发现支座剪切变形严重、错放、脱空等,要立即采取有效措施,确保建筑安全运行。
支座在使用年限中应定期进行养护,这些工作包括:钢件的表面油漆、辊袖及摇轴转动部分定期擦洗并涂润滑油,滑动支座不锈钢表面的接洗及检查支座钱栓等等。
公路建筑对于高速公路建筑和一些小型公路建筑,由于其跨径小、上部结构的反力及变形小,一般选用板式橡胶支座。对于跨公路、跨铁路、跨江河、跨海的建筑,由于其跨径较大、上部结构的反力及变形大,一般选用盆式橡胶支座或球型支座
下部结构的偏心:由于下部结构的质心刚心可能存在偏心,导致隔震层和上部结构的扭转振动,主要的是下部结构的平面形状跟上部结构的形状存在很大的差异,比如裙房顶隔震时,裙房的平面形状跟上部存在很大差别,导致上部结构的质心、刚心跟下部结构的质心刚心相差较远。但是由于,隔震结构设计中要求下部结构的刚度较大,一般情况下,下部结构的偏心对隔震层的扭转振动影响较小。
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