隔震技术在乌鲁木齐地区应用的可行性分析

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地震是群灾之首,特别是由于它的突发性和巨大的破坏力,常造成毁灭性的灾难和惨痛的人员伤亡。我国是世界上遭受地震灾害最为严重的国家,乌鲁木齐又是全国为数不多的设防烈度为8度的首府,市内断层及大震潜源区较多,周围地震活动水平高。随着经济的发展、科技的进步以及政府与居民防震减灾意识的不断提高,迫切需要防震减灾性能更高的建筑来保护生命、减少财产损失。隔震技术是地震科技工作者为抵御破坏性大地震而找到的一种有效措施,但这种有效措施在乌鲁木齐这样一个抗震设防烈度高,地震危险性大的地区由于各种因素的制约没得到广泛应用。本文以叠层橡胶支座做为隔震装置的基础隔震建筑为研究对象,结合乌鲁木齐地区的地震危险性,从推广应用的角度,主要做了以下工作:首先,对我国的地震危害及乌鲁木齐地区未来的地震危险性及大震潜源区进行说明。论述了抗震设计的主要类型及其不足。介绍了现代结构减震控制体系及隔震技术原理和发展、应用现状;分析了隔震技术的优缺点和应用范围。其次,本文从隔震结构的设计流程和隔震层的设计要求等方面论述了隔震技术相应理论的成熟性;从叠层橡胶隔震支座的力学性能、耐久性能和耐火性能等方面论述了隔震装置的成熟性;从隔震装置的进场质量验收及试验送检,隔震装置的安装工艺及质量验收,隔震层设备管线施工和整个隔震层的施工质量监督等方面论述了隔震施工技术的成熟性;从国内外几次破坏性大地震中隔震建筑的实际减震效果来进一步说明隔震技术的成熟有效性。然后,以符合乌鲁木齐地区抗震设防要求的一五层框架结构工程为例,利用有限元分析软件SAP2000,用link单元中的rubber isolator非线性单元来模拟铅芯叠层橡胶支座,进行了结构动力特性方面的对比分析。分析表明采用隔震技术后结构的固有周期延长为抗震结构的2~3倍,远离了场地的特征周期,大大降低了共振的可能性;上部结构的层间剪力和层间位移约降为抗震结构的1/4左右,在大震下上部结构也可基本保持在弹性范围内;在罕遇地震下除首层外,其它各层加速度约降为抗震结构的1/5,大大降低了上部结构的地震作用。最后,选取国内已建与乌鲁木齐地区抗震设防烈度相似的隔震工程资料,将隔震结构从直接工程造价和“投资-效益”准则两个方面进行经济分析。分析得出:若仅考虑工程的直接造价,隔震结构造价与抗震结构相比浮动在±5%以内;如果从“投资-效益”准则角度考虑结构的失效损失,隔震结构会取得更好的经济性。
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