论文摘要

 

钢筋沥青隔震层适用于广大村镇地区多层砌体房屋或钢筋混凝土房屋,具有施工简易、造价低廉、性能可靠等特点。通过理论分析与试验研究,探究其隔震原理及抗震效果,发现隔震性能良好,可将地震时地面水平运动加速度衰减50%以上。该技术对汶川、玉树地区的灾后重建具有重要参考价值。
 
 
1 引言
结构抗震技术发展分为4个阶段,即:①刚性体结构随地面运动一起位移分析阶段(适用于大型坝体结构等刚性体系);②有限刚度结构在地面运动下的弹塑性震动分析(适用于一般工民建等结构体系);③隔震阶段;④消能减震阶段。
过去的20年里,橡胶隔震支座逐步在全世界推广应用,该技术隔震效果好,耐久性强,对于大量砖砌体或混凝土结构房屋,具有明显的减震隔震效果。由于橡胶隔震垫造价较高,在广大农村地区使用存在一定困难。因此,一种廉价的隔震技术——钢筋隔震层应运而生。这种隔震技术构造简单、施工方便、造价低廉、隔震效果好,广泛适用于广大农村地区及乡镇地区。
 
2 钢筋隔震层构造
钢筋隔震层位于室外地面和首层地面之间,高度约300~500mm(见图1),隔震层钢筋除锈、涂抹防锈漆、填塞阻尼材料等维护工作简单方便。它主要由垂直支撑于上下基础圈梁之间的钢筋构成。钢筋竖向承受上部结构的永久荷载和可变荷载,横向抵抗水平地震作用。显然,该钢筋竖向受压刚度和强度大,水平刚度小,因此,能有效隔离水平地震作用。这种隔震层构造简单,取材方便,无须专业施工。
 
当设有地下室时,应在隔震层处将楼板断开,并增加2根梯口梁(见图2)。有上、下水管通过隔震层时,应采用软管连接(见图3)。
 
3 隔震原理
钢筋隔震层计算如图4所示。
 
 
 
 
 
式中:h为隔震层高度;d为隔震钢筋直径。
隔震层钢筋相当于一支座可滑动的两端固定梁,在外力P和F作用下,压杆存在二阶受弯效应(见图6)。
 
4 试验研究
将钢筋隔震层在振动台上进行试验研究,模型试件如图7所示。
 
 
试件所采用隔震层高度分别为200,300mm,输入加速度,测量其位移及加速度时程,隔震层长度1000mm。
隔震层中的沥青油膏主要用途为:①隔震层中竖向钢筋防锈;②提供阻尼,减小隔震层位移。
4.1钢筋隔震层在多遇地震下的反应
在振动台上研究隔震层的动力反应,以确定钢筋隔震层在不同烈度地震中的隔震效果(见图8)。通过计算机在振动台上输入EL—central波、天津波、Taft波、汶川波,峰值加速度控制在地震烈度为6,7,8,9度时的多遇地震的量值。
从动力反应仪器测到的加速度来看,隔震层以上的水平运动加速度减少到振动台面水平运动峰值加速度的0.4倍以下(见图9)。
 
4.2钢筋隔震层在罕遇地震下的反应
为考察新型钢筋沥青隔震层在罕遇地震下的动力反应和减震效果,在振动台面输入峰值加速度为1.2g的EL—central波、天津波、Taft波、汶川波,测得隔震层以上结构的水平运动加速度和位移,发现在罕遇地震作用下,隔震层竖向钢筋倾斜屈服,上部结构和上地基梁坐落在隔震层竖向钢筋之间的砖墩上,继续产生水平方向的滑动(注意到砖墩上有沥青油膏),这时仪器测得的加速度峰值大概只有台面运动加速度峰值的0.4倍(见图10)。测得最大位移为11.3mm,当水平作用消失后,上部结构又恢复到原弹性平衡位置。由此可见,这种新型隔震层不仅可以在多遇地震下削弱地震剪力,而且可以在罕遇地震下大幅度削减结构的加速度反应。
 
因此,这种隔震层从小震到大震都能有效地削减地震能量,适用范围广。如果能在村镇地区大量使用,不仅可以避免地震发生造成的损失,而且还可以在灾后重建中为国家节省资金。
 
文/尚守平
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