浅析隔震建筑

浅析建筑隔震技术学院：班级：姓名:学号：浅析隔震建筑摘要：从上个世纪的唐山大地震到08年的汶川大地震再到青海的玉树地震，一次次的巨大自然灾害给人民的生命财产安全带来了不可估量的损失。一次次的地震，就像给我们敲响一次次的警钟，要我们再建筑的防震、隔震方面做努力，从而减少这种大型灾害造成的损失，隔震橡胶支座就是在这种情况下产生的。关键字：隔震橡胶支座固有频率阻尼共振正文：传统的建筑在抗震方面一直朝着增加建筑的刚度方面下功夫，事实证明，这种做法的效果不是很好，而一种新型的隔震技术——隔震橡胶支座技术，越来越被重视和采用，而且经过汶川等一些地震的经历证实，这种隔震技术确实比传统的隔震有很大的优越性，建筑由传统的“抗”震改为“隔”震，不得不说这是一个建筑防震技术的一次革命。橡胶隔震支座其剖面示意图如下：而建筑隔震橡胶支座则利用橡胶特有的弹性和阻尼性能，结构上采取钢板和橡胶叠层的方法，一方面保证了垂直方向具有足够的承载力，而水平方向利用橡胶特有的粘弹性，在地震发生时把地震的能量通过橡胶的阻尼性通过水平位移，延长建筑物的自震周期，从而有效地把地震活动隔开，最终达到减震的目的。对于其工作原理，将针对以下三个方面进行简要的分析：（一）固有频率的影响固有频率的计算公式为：ω=√km=√1mδ由上式可以看出：（固有频率仅仅取决于体系本身的质量和刚度，与外界的干扰因素无关。单自由度体系的固有频率和刚度与质量比值的平方根成正比，因体系在动力作用下的影响与固有频率有关，所以在结构设计时可以利用这种规律调整体系的固有频率，以达到减震的目的。使用了隔震橡胶支座的建筑，橡胶支座在水平方向有很大的柔度，因此其固有频率就会降低，周期T=2πω,所以其自振周期就会延长，从而达到了减震的目的。同时，也可以看出，刚度越大时，建筑的固有频率就会越大，对防震不利，因此传统的防震技术并不是很可取。（二）阻尼的影响浅析隔震建筑低阻尼的自由振动的公式为：由上式可以看出：（1）低阻尼的自由振动是一衰减的简谐振动。其位移时程曲线如图所示：（2）振幅为A𝑒−𝜁𝜔𝑡，由此可看出，由于阻尼的影响，振幅随时间按指数规律而逐渐衰减。还可看出，每经过一个周期T后，相邻两个振幅的比值为𝑦𝑘+1𝑦𝑘=𝑒−𝜁𝜔(𝑡𝑘+𝑇)𝑒−𝜁𝜔𝑡𝑘=𝑒−𝜁𝜔𝑇由此看见，阻尼比ζ越大，振幅衰减速度越快。在隔震橡胶支座中，橡胶支座本身就具有很大的阻尼，同时在其中心处加铅芯，也可增加其阻尼，从而增大振幅的衰减的速度，时建筑物受到地震的影响降到最小，达到减震的目的。（三）共振的影响当简谐振动荷载直接沿振动方向作用时，结构的最大动内力和最大动位移等于最大静内力和最大静位移乘动力放大系数β=11−𝜃2𝜔2。β是频率比值𝜃𝜔的函数，函数图形如图所示：由图看出，当θ→ω，𝜃𝜔→1时，│β│→∞，既振幅将趋向无穷大，这种现象成为“共振”。实际结构由于阻尼的存在，共振时振幅不可能趋向无穷大，但共振时的振幅比静位移大很多倍的情况还是可能出现的。因此在工程中应尽量避免共振现象的发生，一般应控制𝜃𝜔的值避开0.75~1.25之间。因此不能盲目的增加建筑物的刚度，如果当ω＜θ时，增大结构的刚度是使振幅增大而不是减少。1𝜃𝜔│β│浅析隔震建筑实用隔震橡胶支座可以增大结构的柔度，降低其固有频率，使其能避开共振区，从而起到防震的作用。此外，在有阻尼的强迫振动中，阻尼比对共振现象有很大的影响，对于不同的阻尼比ζ值，β与𝜃𝜔之间的曲线关系为：由图看出，在频率比为0.75~1.25的共振区内，阻尼对体系的动力影响将起到重要的作用，可以大大的降低共振对建筑物的影响。在隔震橡胶支座中，加入铅芯，可以增加建筑物的阻尼，使其对共振的有很好的抵抗能力，从而达到减震的目的。结语：隔震橡胶支座的运用，为人类抵抗地震的灾害做出了巨大的贡献，相信随着社会的进步，科技的发展会有越来越科学、有效的方法运用的建筑的隔震、减震中来，人们将会用自己的智慧来逐步降低地震对人类造成的损失。参考文献：《结构力学》（下册）主编：王彦明王来𝜃𝜔β