隔震支座在混凝土框架结构中的运用研究.pdf
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1、隔震支座在混凝土框架结构中的运用研究*许旺旺(山西二建集团有限公司 太原 0 3 0 0 0 0)摘 要 隔震支座技术因其较好的减震效果,在高层建筑中受到广泛关注。笔者旨在探讨隔震支座在混凝土框架结构中的设计与应用。通过文献研究和案例分析,考察隔震支座的工作原理、设计要点、施工流程及工程效果。研究发现,隔震支座可有效减小地震反力,保护上部结构,并已在多类工程中广泛应用。其核心在于控制水平位移、增加结构周期、改善结构延性。笔者对隔震支座的设计施工提出了深化设计、精细施工等对策,丰富了工程应用经验。研究表明,隔震支座技术行之有效,可减轻地震灾害,值得推广应用。今后可进一步扩大工程应用范围,优化参数
2、设计。关键词 隔震支座 混凝土框架结构 减震 设计 施工 工程应用中图分类号:TU 3 7 5 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 2-2 8 7 2(2 0 2 3)1 1-0 1 9 2-0 3 高层建筑的快速发展推动了隔震支座技术在混凝土框架结构中的广泛应用,以提高建筑抗震性能。现有文献已经较系统地研究了隔震支座的工作原理及参数优化。然而关于工程设计施工方面的研究还不够深入。因此,本研究着眼于隔震支座在混凝土框架结构中的工程应用,探讨其设计施工要点及效果评估,以期丰富工程经验。通过文献研究和案例分析,考察隔震支座的设计流程、施工步骤及实际效果。最后总结分析研究意义,并展望未来发展方向。
3、笔者首先介绍混凝土框架结构与隔震支座工作原理。1 混凝土框架结构与隔震支座1.1 混凝土框架结构组成及特点混凝土框架结构由梁、柱、楼板三大组成部分构成,如图1所示。梁作为楼面系统的重要组成部分,起到传递水平荷载的作用,将地震力等水平荷载传递给柱子。柱子既要承受上部结构的重力荷载,还要承受来自梁的水平荷载,并将这些荷载最终传递到基础1。楼板不仅将重力荷载均匀地传递到梁、柱,还发挥着连接各构件、提供整个结构水平刚度的重要作用。这三大组成部分共同作用,形成一个整体抗侧刚度强的框架系统。采用预应力技术,可以有效提高混凝土框架结构的抗裂性能,增强结构耐久性。同时,选用经济实用的钢筋混凝土材料,既保证了框
4、架结构的经济性,又提高了抗震性能2。合理的结构布置也是增强框架结构整体稳定性的重要手段。此外,混凝土框架结构施工简便,非常适合机械化施工,可以缩短建设周期。因此,这种结构形式广泛应用于多层和高层建筑。混凝土框架结构具有组成合理、抗侧刚度大、抗震性能好、施工方便等特点,是一种适用性非常广泛的结构形式3。图1 隔震混泥土框架结构1.2 隔震支座的工作原理隔震支座是设置在结构底部的一种支承构件,其核心工作原理是隔离上部结构与下部基础在地震作用下的相对运动,以达到减震的目的45。隔震支座具有水平刚度较小而竖向刚度较大的特点,其公式为:=Fk(1)式中:F 地震力;k 隔震支座的水平刚度。当发生地震时,
5、隔震支座允许上部结构在水平方291 陶陶 瓷瓷 CC ee rr aa mm ii cc ss (紫砂艺术)2 0 2 3年1 1月*作者简介:许旺旺(1 9 9 2-),本科,工程师;主要从事建筑工程工作。向发生较大的位移和变形,用来吸收和消耗地震输入的能量,减少地震力对上部结构的影响,起到保护上部结构的作用。隔震支座的减震机理主要有两点:一是增加结构的周期,使其避开地震波的主要频率,从而减小地震的反力;二是通过橡胶或其他材料的屈服变形,消耗地震输入能量,降低地震向上部结构的传递,其公式为:T=2 mk(2)式中:m 上部结构的质量;k 隔震支座的水平刚度。地震输入的能量E消耗表示为:E=1
6、2 2(3)隔震支座采用橡胶或金属的屈服组件来实现这一工作机理,通常设置复原机构以便地震后恢复原位。1.3 隔震支座在混凝土框架结构中的应用表1 隔震支座在应用场景中的设置与效果应用场景隔震支座数量设置方式效果评估楼层梁柱交汇处3 5 0框架柱脚下优秀 隔震支座主要设置在混凝土框架结构的底部,充当框架结构与基础之间的缓冲联结(见图1)。它通常设置于框架梁柱交汇处附近,以实现整个结构的隔震减震。隔震支座主要有以下几种设置方式:一是设置在核心筒之下,使核心筒与其以下基础隔离,由于核心筒限制了框架结构的侧向位移,因此核心筒基础采用隔震支座可以提供较大的隔震减震效果;二是设置于楼层梁柱交汇处的框架柱脚
7、下,使框架柱通过软联结减少地震反力;三是设置于整个楼层框架梁的两端,实现整个楼层的隔震。还可以设置于楼顶,起到保护楼顶构件的作用。隔震支座的设置位置和数量需要根据具体工程情况确定,但基本原则是能够有效隔离框架结构的主要承重组件,使其免受地震破坏。混凝土框架结构采用隔震支座,可以发挥该结构本身的抗侧刚度优势,与隔震支座的减震优势相结合,增强结构抗震性能67。2 隔震支座的设计与施工2.1 设计要点隔震支座的设计需要充分考虑上部结构的特点,选用合理的隔震支座型号。根据上部结构的总重量和刚度分配情况,选定配套的隔震支座型号,确定其所需要提供的承载力和刚度8。同时,还要针对不同部位的支座进行分区设计,
8、要根据隔震建筑所处区域的设防烈度及对应设计地震加速度,计算隔震层的位移和支座套管的位移容量,以控制支座的位移在合理范围内。支座的具体布置也很重要,要根据上部结构形式确定隔震接口的数量和位置,一般设置于核心筒基础及框架梁柱交汇处。设计支座的顶座与基座之间的顺畅过渡也是关键,要确保支座能够相对上下部发生平稳位移。设计合理的联结螺栓和止挡装置,可以使支座与上下部牢固连接。支座本身的橡胶或金属核心构造设计也需要精心实施。还要设计修复系统,以便发生位移后恢复原状9。2.2 施工流程隔震支座的施工顺序首先是准备工作,需要进行隔震层定位,建立控制网络,将设计高度传递给隔震层基面。然后在基础上预留安装用的箱体
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- 支座 混凝土 框架结构 中的 运用 研究