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村镇建筑的隔震技术有哪些?

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我国的地震活动十分广泛,是一个地震灾害严重的国家,特别是农村地区,农村建筑的倒塌破坏和人口伤亡程度比城市要严重的多, “小震致灾” 的现象时有出现。

 

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我国村镇建筑的特点

 

 

我国村镇建筑地域分布广泛,通常是 就地取材 ,按照当地的传统习惯建造,因而建筑形式及结构类型丰富多样,具有鲜明的 地域特点 。

 

 

我国既有村镇住宅建筑的结构类型可归为 砌体结构 、 木结构 、 生土结构 和 石结构 四大类,其中 砌体结构房屋居多 。

 

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村镇建筑结构震害及分析

 

 

在 汶川 、 芦山 、 玉树 地震中,遭受破坏和倒塌的房屋除建成时间较久远、未经抗震加固或因施工质量存在重大问题的城市建筑外,基本上都是 村镇建筑 。其中, 砌 体结构的村镇建筑震害较为严重 ,造成人员伤亡的数量比重较大。

 

 

村镇建筑的震害主要表现为墙体开裂、楼屋盖破坏、墙角破坏、窗间墙破坏、楼梯间破坏、房屋倒塌等几种形式。

 

 

造成以上震害的主要原因有两点:

 

 

1.结构整体性较差。

 

 

2. 结构受力不均衡、整体刚度较差。

 

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常见的村镇建筑隔震技术

 

 

我国农村人口数众多 ,所以村镇建筑结构的整体抗震性能的高低直接影响到我国抗震防灾的 整体能力 。

 

 

诸多学者将隔震减震技术引入到村镇建筑的抗震减灾中 。

 

 

1 . 基础滑移隔震系统

 

 

基础滑移隔震 系统 采用摩擦滑移隔震元件,将原来由建筑结构构件 塑性变形吸收地震能量 ,转变为由滑移隔震层隔绝和吸收地震能量。

 

 

目前,国内外已有的基础滑移隔震技术采用的材料主要是石墨、不锈钢板、玻璃丝布、聚四氟乙烯板、土工布、钢球、砂、大理石等。

 

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基础滑移隔震系统结构示意图

 

 

优势:

 

 

滑移隔震技术 隔震效果较好,取材方便 成本较低 , 耐久性较好 。此外,当采用基础滑移隔震进行加固时,通常只建造建筑结构的基础部分,这不会影响上层建筑的功能和正常使用,是一种 相对经济的抗震加固方法 。

 

 

不足:

 

 

1. 由于在水平方向上 没有限位措施 作为安全装置,因此在工程上和心理上都不易被接受;

 

 

2. 隔震层的 滑动位移大 且难以控制,如果通过调节摩擦系数来调节滑动位移量,则隔震效果会降低;

 

 

3. 地震波 高频分量 有一定程度的激发;

 

 

4. 在大震期间无法控制房屋的摆动,在极震期间无法控制房屋的提离, 对上层建筑是不利 的。

 

 

2 . 橡胶垫层基础隔震系统

 

 

橡胶垫层基础隔震 系统以 橡胶支座 作为主要的隔震元件,目前应用于村镇建筑中的主要有 叠层橡胶隔震支座 、 铅芯橡胶隔震支座 、 纤维橡胶隔震支座 等。

 

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橡胶垫层基础隔震系统结构剖面图

 

 

优势:

 

 

橡胶垫层基础隔震 系统效果稳定,具有 足够竖向刚度 ,兼具弹性变形与恢复及耗能等特点,它已广泛应用于城市的多层和高层建筑中,并 成功地经受住 了地震的考验。

 

 

将橡胶支座应用在村镇低矮砌体结构中具有良好的隔震效果,可以较好地减少向上传递的地震能量,并具有一定的限位功能。

 

 

不足:

 

 

橡胶支座在应用时需设置隔震沟、底层楼板等, 导致造价较高 ,因而在应用于村镇建筑时需采用一定措施降低成本。

 

 

3 . 复合基础隔震系统

 

 

前述两类系统任意组合即串联或并联则构成 复合基础隔震 系统,或水平基础隔震方案与竖向减震技术混合应用形成 混合隔震系统 。

 

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复合基础隔震系统结构剖面图

 

 

优势:

 

 

复合隔震 系统综合利用橡胶沥青等 柔性垫层的优势 ,可以提供一定回复力,并具有滑移层 滑动滞回耗能 的特点,将基础滑移隔震和橡胶垫层隔震的优势在一定程度上展现出来,具有良好的隔震效果。

 

 

不足:

 

 

施工相对复杂 ,当不同材料组合使用时, 难以控制 隔震层的稳定工作性能。

 

 

不同类别的基础隔震技术均可有效提高村镇建筑的抗震能力,但针对其不足的方面还应展开进一步的研究。

 

 

在实际工程中,结构的隔震设计因建筑物的 情况不同而不同 ,可以根据实际应用进行 有针对性的设计 ,从而提高村镇建筑结构的抗震性能,保证村镇建筑的抗震安全。

 

 

资料参考:《村镇建筑基础隔震技术研究综述》李雅静,王昊,王振源,罗超。

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