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建筑与地震“抗争”的那些事儿

【发布时间:2021-04-01】



地震引起地面往复运动,使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动,造成房屋破坏、桥梁塌落以及其他众多设施损毁。提高房屋抗震性能至关重要。

传统房屋采用“刚性抗震”,通过增加截面尺寸,提高材料强度等级等,以提高抗震能力。但缺点是房屋结构仍会破坏,工程造价提高,抵御不了大地震。现代隔震房屋则另辟蹊径采用“柔性抗震”,用隔震层将建筑与地震隔断,地震时地动而房不动,提高抗震能力,强震时房屋不会损毁、倒塌。

那么,隔震方式有哪几种呢?

地基隔震

地基是高层建筑结构设计的基础。地基会直接接触地震,还是地震波的直接受力区域。

做好垫层铺设,消耗地震能量,降低地震波给建筑设施产生的影响。可以在地基中使用沙土或者黏土作为垫层,现如今使用最多的垫层材料是沥青,垫层材料的合理选择和科学配比,能有效地抵消地震产生的能量。

此外,在地基的表层可以铺设碎石、砂砾石、素土等材料,加大建筑与地面的摩擦力,在地震时能够有效地减少地震波。

基础隔震

基础隔震有很多形式,粘弹性隔震、摩擦摆隔震、摩擦滑移隔震等。在上层建筑与地基之间安装隔震装置就是基础隔震的一种。目前,建筑设施大部分都会选择使用橡胶支座用于隔震减震的处理。重叠橡胶支座的处理措施还可以为框架起到较强的隔震减震效用,同时还会增大主框架自身的避震效能。但是基础隔震方式只适用于外形较好的低层或者多层建筑,对于高层建筑可能达不到很好的隔震效果,基础隔震层会使高层建筑结构的阻尼和自振周期变长,增加建筑自重、减弱隔震效果。

高层建筑少不了层间隔震的设计。主要针对高层建筑设计无法应用基础隔震设计的情况,将隔震装置设置在建筑物某层柱子和楼板之间,通过隔震支座和隔震层质量的组合来达到隔震效果。多数设计会选择橡胶作为隔震支座的原材料,来改造建筑结构夹层,增强建筑自身的隔震性能。

北京大兴机场航站楼就采用了这一隔震技术。整个航站楼的建设共使用了1320套隔震装置,为全球最大的单体隔震建筑,抗震设防烈度达到了8度。

一般采用巨型框架隔震悬挂结构,由主框架结构和隔震悬挂子结构组成。隔震支座布设在主框架梁上,悬挂子结构通过其顶部铰接吊杆悬挂于横担在支座上的担梁上。支座及子结构与主框架柱间留有一定间隙,防止相互之间碰撞。