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让建筑在地震时打太极,这种隔震减震技

来源:千斤顶 时间:2022/10/8

先来看两组数据:

①年唐山7.8级大地震

24.2万多人死亡

16.4万多人重伤

多个家庭全家震亡

人成为孤儿

97%的地面建筑、55%的生产设备毁坏,交通、供水、供电、通讯全部中断;23秒内,直接经济损失人民币亿元;一座拥有百万人口的工业城市被夷为平地。

②年汶川8.0级大地震

人遇难

人失踪

人受伤

直接经济损失达亿

其中民房和城市居民住房损失占27.4%,学校、医院和其他非住宅用房损失占20.4%,是中华人民共和国成立以来破坏力最大的地震,也是唐山大地震后伤亡最严重的一次地震。

事实告诉我们,地震造成的人员伤亡和经济损失,90%以上源于建筑物倒塌所致,因此提高建设工程的抗震能力就显得尤为重要,而通过隔震减震技术的使用,能大幅度减少甚至避免建筑在地震中倒塌。

山西广推隔震减震技术

5月7日上午,在第11个全国防灾减灾日即将来临之际,山西省地震局和山西省应急管理厅组织媒体参观隔震减震元件生产医院新址、五中新校区等应用隔震减震技术的建筑。

隔震是“以柔克刚”,减震是“以消代抗”。

山西省地震工程勘察研究院高级工程师曾金艳介绍:

隔震技术就是在建筑物基础与地基之间,设置隔震支座将其上下隔离,并设置消能器进行减震,使80%以上的地震能量不能传递至隔震层上部,以达到震时“地动房不动”或“地大动房小动”的目的。减震技术就是消能减震,通过“以消代抗”方式,颠覆了传统的结构抗震设计理念。传统抗震结构体系是通过加强和提高侧向刚度来满足抗震要求的,结构越加强,刚度越大,但同时地震作用也越大。消能减震技术则是通过在合适的位置,设置消能阻尼器来消能减震。

减隔震技术的原理

这种“以柔克刚”“以消代抗”的方式有点像太极拳,应用了这种技术的建筑,在地震发生时如同在“打太极”。

在太原恒晋减震科技有限公司的生产车间,工作人员正在生产隔震橡胶支座。这种支座为矮圆柱形,直径大小不等,特点是一层橡胶、一层钢板逐层叠加,在柱侧面上用一定厚度的橡胶统一裹覆,柱上下是厚的封板。

制作中的隔震支座模型底部使用的黑色圆柱体就是隔震支座

传统结构楼栋模型(右)和隔震结构模型(左),上端都设计了水槽,在模仿地震来临的晃动中,右侧传统结构楼栋模型上方的水槽晃动剧烈,而采用了隔震结构的左侧楼栋模型晃动较轻微,只是泛起涟漪。隔震结构楼栋模型之所以稳固,就是由于使用了隔震支座。

可能有人会说,要是晃动幅度较大,导致上层建筑发生水平位移时怎么办?光靠底下的隔震支座恐怕还不够。

的确,也正是出于这个考虑,设计师们在隔震支座中心设置了一个纯度99.99%的铅芯圆柱,这样的支座即有柔性又可消能,当地震来临时,通过橡胶的受力变形,以柔克刚,能缓冲地震大部分能量,从而使得地震能量无法向上传递到建筑物中,起到“隔离”的效果。而当隔震支座发生位移时,铅芯圆柱又会起到一个类似“刹车装置”的效果,能最大程度降低建筑物在地震中承受的损失。

LRB铅芯隔震橡胶支座

为什么采用铅作为制作材料呢?其实是因为铅是一种具有良好塑性变形能力和能量吸收能力的金属。

医院新址就使用了这种隔震支座。进入隔震层观察发现,每个结构柱下面都有一个隔震支座。

隔震支座应用实例不同于医院

和医院新址用隔震支座防震不同,太原五中新校区大部分楼栋安装的是粘滞阻尼器,其作用是消能减震。

X型减震装置,中间是粘滞阻尼器屈曲约束支撑,也是减震装置

专家介绍,粘滞阻尼器是在结构减震时使用的,有点像液压“千斤顶”,由缸体、活塞杆、活塞、阻尼孔(位于活塞上)、硅油(黏滞流体阻尼材料)等组成。当受到地震作用时,活塞和缸体之间会产生相对运动,在出现结构变形时,能快速有效的消耗能量,从而保护主体结构安全。

近些年地震愈发频繁,建筑的防震减震处理就显得尤为重要,我们虽然不能阻止天灾的降临,但却可以人为的减少由此带来的损失,多少灾难就是由于没能及时防范,多少悲剧就是因为视而不见,看似波澜不惊的海面,实则暗流涌动,地震很远吗?谁也不知道。(本文完)

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