结构抗震论文(精)

减隔震新技术在地震中的应用摘要:地震原理地震是由于地面的运动,使地面上原来处于静止的建筑受到动力作用而产生强迫振动,因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后模型的动力学分析,即一次次的震害分析进行修正、补充,得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式,提出了一些建筑物抗震的计算方法及设计的基本原则,使地震的危害降到最低。于是减隔震新技术发展与应用就非常重要。由于传统抗震方法的缺点与不足,并在全部了解地震引起结构震动的全过程。由震源产生地震动,通过传播途径传递到结构上,从而弓l起结构的震动反应。通过在不同阶段采取震动方法控制措施,就成为不同的积极抗震方法。关键词:消震;隔震;被动减震;主动减震隔震“基地隔震(1橡胶垫隔震装置(2铅芯橡胶支座(3滚珠(或滚轴隔震(4悬挂基础隔震(5摇摆支座隔震(6滑动支座隔震悬挂隔震悬挂隔震使将结构的全部或大部分质量悬挂起来,是地震动传递不到主体质量上,产生较小的惯性力,从而起到隔震作用。隔震应用的注意事项(1隔震实际上会使原有结构的固有周期震动,在下列情况下不宜采用隔震设计:①基础土层不稳定;②下部结构变性大,原有结构的固有周期比较长;③位于软弱场地,延长周期可能引起共振;④制作中出现负反力;(2隔震装置必须具有足够的初始刚度,这样能满足正常使用要求。当强震发生时,装置柔性消震,体系进入消能\状态。(3隔震装置能使结构在基础面上柔性滑动,在地震来时这样必然会产生很大的位移。为减低结构的位移反应,隔震装置应提供较大的阻尼,具有较大的消能能力。被动减震耗能减震(1结构消能减震体系的特点:结构消能减震体系是把结构的某些非承重构件设计成消能杆剪,或在结构物的某些部位(节点或连接装设阻尼器,在风荷载轻微地震时,这些消能杆件或阻尼器仍处于刚弹性状态,结构物仍具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求,在强地震发生时,随着结构受力和变形的增大,这些消能杆件和阻尼器,率先进入非弹性变形状态,产生较大阻尼,大连消耗输人结构的地震能量,从而使主体结构避免进人明显的非弹性状态并迅速衰减结构的地震反应,从而保护主体结构在强地震中免遭损失。与传统的结构抗震体系相比较,它有如下的优越性:①传统的结构抗震体系是把结构的主要承重构件作为消能构件,地震中受损坏的是这些承重构件,甚至导致房屋倒塌。而消能减震体系则是以非承重构件作为消能构件或另设阻尼器,他们的损坏过程是保护主体结构的过程,所以是安全可靠的。②震后易于修复或更换,是建筑结构物迅速恢复使用。③可利用结构的抗侧力构件作为消能杆件,无需专设。④有效地衰减结构的地震反应。由于上述的优越性,消能减震体系被广泛用于高层建筑的抗震,高耸构筑物的抗震或抗风,单层工业厂房排架纵向抗震,管线系统减震保护等。(2结构消能减震体系的设计和工程应用:消能减震体系按其消能装置的不同,可分为二类:①消能构件减震体系:利用结构的非承重构件作为消能装置的结构减震体系。常用的消能构件有:消能支撑:耗能交叉支撑,摩擦耗能支撑,耗能偏心支撑,耗能隔撑。一般支撑杆件大都用软钢制作,取材容易,屈服点适当,延性好,故有较高的消能减震性能。构件大都采用非弹性“弯曲”变形的消能减震性能,具有较高抵抗周疲劳破坏的能力。消能剪力墙:竖缝消能剪力强、横缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙等。其混凝土的接缝面可以填充粘性材料能或用钢筋联接。强地震时,出现非弹性的缝面错动,产生阻尼,消耗地震能量。②阻尼器消能减震体系:在结构的某些部位装设阻尼器。在强地震时,结构物这些部位发生较大变形。从而使装设在该部位的阻尼器有效的发挥消能作用。冲击减震冲击减震是依靠附加活动质量与结构之间的非完全弹性碰撞达到交换动量和耗散动能进而实现减小结构地震反应的技术。实际应用时,一般在结构的某部位(常在顶部悬挂摆锤。结构震动时,摆锤撞击结构使结构震动衰减。另外,摆锤还兼有吸振器的功能。吸振减震吸震减震是通过附加子结构,使结构的震动发生位移,即使结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分配,从而达到减小结构震动的目的。目前,工程结构应用的吸震减震装置主要有:TMD,液压(柱阻尼器(简称TLD或TLCD,SNPD和质量放大器。主动减震主动减震体系是利用外部能源,在结构受地震激励震动过程中,瞬时改变结构动力特性和施加控制力,以衰减结构地震反应的自动控制体系。主动控制体系中的控制器组成:①传感器。安装在结构上,测量结构所受外部激励或结构反应或两者,将测量的信息传递给控制器的处理器。②处理器。处理测得的信息,根据给定的控制算法,计算所需的控制力,并将控制信息传递给控制器中的致动器。③控力器。根据控制信息,有外部供给能源产生所需的控制力,从而减小结构振动反映。主动控制体系:①开环控制。根据外部激励信息调整控制力。②闭环控制。根据结构反应信息调整控制力。③开闭环控制。根据外部激励和结构反应的综合信息调整控制力。主动控制是振动控制的现代方法,它已广泛用于电子工程,机械工程,航空航天工程等领域,但在土木工程中应用该方法进行结构主动控制尚是一个新兴研究方向。结构震动主动控制装置①主动拉索。主动拉索控制系统由连接在结构上的预应力钢拉索构成,在拉索上安装一套液压伺服机系统。②主动调频质量阻尼器。是在基础上增加主动控制力而构成的减震器。③气体脉冲发生器。这是一种通过喷管释放高压气体产生脉冲动力,以减弱结构振动反应的装置。结论与展望传统的依赖结构延性的抗震措施是以一定的损伤为代价减小地震反应,应用见证效能技术则可以减小结构本身的损伤,对各类结构基本上能使用,其减震效果对地面运动特性依赖性较小,耗资也不是很大,因此是可以广泛使用的方法。值得注意的是增大阻尼在减小结构相对位移反应和变形的过程中有时会使结构的绝对速度和加速度增大,从而对内部设备和人员带来某些不利影响。基础隔震对在短周期内地面运动影响下的中短周期结构而言,其减震效果比消能技术更好,但对地面运动输入特性比较敏感,不能完全消除共振的危险性。半主动控制和混合控制方法可以满足不同的设防要求,对地面运动和结构本身不确定性的地适应能力更强,可以提高结构在地震作用下的安全性,引入智能元件以后,效果会更好,因此是值得重视的新领域。此外尚应在不同学科和专业之间开展合作和交叉研究,开发使用的装置、机构和配套技术,尽快形成新的产业,以支持新技术的推广应用。结构振动控制的研究和应用需要讲传统的建造技术与高新技术相结合,使结构的安全保障系统成为智能结构的重要组成部分,为人类营造加安全舒适的工作和生活环境。