Išsamus rekomendacijos dėl izoliuotų pastatų projektavimo įvadas

Rekomendacija projektavimuiPagrindas izoliuoti pastatai(Kiniškas pavadinimas: 隔震结构设计), kurį parengė Japonijos architektūros institutas (AIJ) ir išvertė Liu Wenguangas, o korektūrą atliko Feng Demin, pirmą kartą išleido leidykla Earthquake Press 2005 m. gruodžio mėn.seisminės izoliacijos inžinerija, šioje knygoje sistemingai pateikiami projektavimo principai, techninės detalės, praktiniai atvejai ir patvirtinamieji duomenysbaziniai-izoliuoti pastatai, tarnaujantis kaip pagrindinė nuoroda konstrukcijų inžinieriams, tyrėjams ir studentams visame pasaulyje-ypač tiems, kuriežemės drebėjimų{0}}atsparūs regionaikaip Japonija, JAV ir Europa.

Knygą sudaro keturios dalys, kurių kiekviena turi aiškią funkcinę padėtį:

1. 1 dalisPagrindo izoliuotos konstrukcijos: dėmesys sutelkiamas į pagrindines sąvokas, įskaitant charakteristikasizoliuotos struktūros, apžvalgaizoliavimo įtaisai, projektavimo bendrieji principai, įvesties žemės judėjimas ir konstrukcijos projektavimas. Tai sudaro teorinį praktinio dizaino pagrindą.
2. 2 dalis: Aiškinamasis tomas: pagilina supratimą apie pagrindines technologijas, pvz., efektyvumąizoliuotos konstrukcijos,dizainasizoliaciniai guoliai (e.g., laminuoti guminiai guoliai), sklendės veikimo įvertinimas ir žemės judėjimo numatymas.
3. 3 dalis. Dizaino pavyzdžiai: pateikiami 7 praktiniai atvejai (pvz., daugiaaukščiai biurų pastatai, ligoninės, duomenų centrai), siekiant parodyti, kaip pritaikyti teorinius metodus realaus pasaulio scenarijams, įskaitant sprendimus dėl minkšto grunto pamatų irseisminis modernizavimasesamų pastatų.
4. 4 dalis. Projektavimo duomenų apimtis: siūlo išsamius techninius parametrusizoliaciniai guoliai, amortizatoriai, ir žemės judėjimas, įskaitant medžiagos savybes, standumo skaičiavimus ir našumo bandymo metodus,-būtinus tiksliam projektavimui.

Knygoje pabrėžiama, kad atlikimas išbaziniai-izoliuoti pastataipirmiausia priklauso nuoizoliavimo įtaisaiirenergijos išsklaidymokomponentai. Žemiau pateikiamas išsamus pagrindinių produktų, jų veikimo mechanizmų ir projektavimo kriterijų įvadas.

2.1 Izoliaciniai guoliai

Izoliaciniai guoliaiyra izoliacinio sluoksnio šerdis, atsakinga už vertikalių apkrovų palaikymą ir horizontalaus seisminio judėjimo atsiejimą. Knygoje dėmesys sutelkiamas į tris pagrindinius tipus:

2.1.1 Laminuoti guminiai guoliai

Sudarytos iš kintamų gumos ir plieno plokščių sluoksnių, jos pasižymi dideliu vertikaliu ir mažu horizontaliu standumu,{0}}kurios leidžia izoliuoti horizontalų seisminį judėjimą ir stabiliai išlaikyti pastato svorį. Pagal funkcionalumą jie skirstomi į tris potipius:

1. Natūralios gumos guoliai (NRB): Naudokite natūralų kaučiuką, pasižymintį puikiu elastingumu ir mažai slopinančiu. Norint sugerti seisminę energiją, juos reikia suderinti su nepriklausomais slopintuvais.
2. Didelio{0}}slopinimo guminiai guoliai (HDRB): sumaišykite natūralų / sintetinį kaučiuką su amortizatoriumi{0}}stiprinančiais priedais (pvz., suodžiu). Juose integruotos spyruoklės ir slopinimo funkcijos, todėl nereikia papildomų amortizatorių. Tačiau jų standumas ir slopinimas yra jautrūs temperatūrai ir deformacijai (pvz., lygiavertis slopinimo koeficientas mažėja didėjant temperatūrai).
3. Švino{0}}pagrindiniai guminiai guoliai (LRB): įkiškite švino šerdį į centrąNRB. Švino šerdis plastiškai pasiduoda seisminiam judesiui, kad sugertų energiją, sudarydama stabilią bilinijinę histeretinę kreivę. Pagrindinės specifikacijos: takumo jėga ir po-taklios standumas; švino šerdies skersmuo paprastai yra 10–20% guolio skersmens.

2.1.2 Stumdomieji guoliai

Pasikliaukite slydimu tarp medžiagų (pvz., PTFE ir nerūdijančio plieno).izoliuoti seisminį judėjimą, naudojant trintį energijai išsklaidyti. Jie skirstomi į:

1. Tvirti stumdomi guoliai: Trūksta elastingumo atkūrimo jėgos; daugiausia naudojamas mažos{0}}apkrovos komponentams (pvz., laiptams). Juos reikia derinti su elastingais elementais (pvz.NRB) atkurti padėtį po žemės drebėjimo.
2. Elastingi stumdomi guoliai:Sujunkite slydimo sluoksnį su laminuotu guminiu guoliu. Guminis sluoksnis suteikia nedidelį -deformacijos elastingumą, o slenkantis sluoksnis izoliuoja didelį seisminį judėjimą. Trinties koeficientas yra kritinis -paprastai 0,02–0,12 PTFE-nerūdijančio plieno deriniams.

2.2 Amortizatoriai

Amortizatorių priedasizoliaciniai guoliaisugeriant seisminę energiją ir ribojant izoliacinio sluoksnio poslinkį. Knygoje jie skirstomi į kategorijas pagalenergijos išsklaidymomechanizmai:

2.2.1Isteretiniai amortizatoriai

Išsklaidyti energijądėl plastinės metalų deformacijos arba trinties:

1. Plieniniai strypų amortizatoriai: Naudokite švelnią plieno plastinę deformaciją; isteretinės kreivės yra verpstės{0}}formos. Jie pasižymi dideliu ilgaamžiškumu, bet reikalauja didelių deformacijų, kad padarytų poveikį.
2. Švino amortizatoriai: pasikliaukite plastikiniu švino srautu; stabilios isteretinės charakteristikos ir mažas jautrumas temperatūrai. Kėlimo jėga reguliuojama keičiant švino skersmenį.
3. Trinties slopintuvai: naudokite trintį tarp kontaktinių paviršių (pvz., spyruoklinės -apkrovos plieninės plokštės). Isteretinės kreivės yra stačiakampės, tinkamos mažiems -–-vidutinio stiprumo žemės drebėjimams.

2.2.2 Klampūs slopintuvai

Išsklaidyti energiją per klampų skysčių arba viskoelastinių medžiagų atsparumą:

1. Alyvos amortizatoriai: Stūmoklinio{0}}cilindro struktūroje naudokite skysčio srauto pasipriešinimą. Slopinimo jėga yra proporcinga greičiui. Jie yra veiksmingi ilgalaikiam-seisminiam judėjimui.
2. Viskoelastingi amortizatoriai:Naudokite viskoelastinių medžiagų (pvz., gumos mišinių) šlyties deformaciją. Jie veikia esant mažoms deformacijoms, todėl yra tinkami vėjo vibracijos kontrolei ir nedideliems žemės drebėjimams.

Knygos projektavimo metodai yra pagrįsti Japonijos standartais, tačiau pasauliniam pritaikymui labai svarbu juos palyginti su JAV ir Europos kodais. Toliau pateikiamas pagrindinių nuostatų palyginimas (išsami „Excel“ lentelė pateikiama atskirai, išvardijant išlygas -po-sąlygų skirtumai).

3.1 Pagrindinės dizaino filosofijos

3.2 Projektinis žemės judėjimas

1, Japonija:

Žemės judėjimui apibūdinti naudojamas „energijos spektras“ (greičio ekvivalentas), atsižvelgiant į ilgo -periodo komponentus (būtina izoliacinėms struktūroms, kurių periodai yra 3–5 s).

Reikia atsižvelgti į dvikryptį žemės judesio įvestį; bendra energija yra NS ir EW komponentų suma.

2, U.S.:

Priima "projektinį atsako spektrą" (ASCE 7) su 5 % slopinimu; koreguoja pagal aikštelės klasę (A–F) ir seisminio pavojaus lygį (S_DS, S_D1).

Užizoliacinės struktūros, įpareigoja bent 3 žemės judėjimo įrašus (2 istorinius, 1 sintetinį) laiko-istorijai analizuoti.

3, Europa:

Apibrėžia „elastinio dizaino spektrą“ ir „neelastinio dizaino spektrą“; vietos klasifikavimas pagrįstas vidutiniu šlyties bangos greičiu.

Atsižvelgia į seisminio pavojaus zonas (Z1–Z3) ir pastatų svarbos klases (I–IV); atitinkamai koreguoja žemės judėjimo parametrus.

3.3 Izoliavimo įrenginio našumo reikalavimai

1, Laminuoti guminiai guoliai:

Japonija (AIJ): reikia S_1 > 30 , S_2 > 5 ; didžiausias ilgalaikis -gniuždymo įtempis Mažesnis arba lygus 15 N/mm²; šlyties deformacija Retų žemės drebėjimų metu mažesnė arba lygi 250 %.

JAV (FEMA 356): įpareigoja ciklinius prototipų apkrovos bandymus; horizontalusis standumo nuokrypis Mažesnis arba lygus ±15 %; patvarumo testas 50 metų tarnavimo metu.

Europa (Eurokodas 8): nurodo S_1, S_2 ; gniuždymo įtempis, mažesnis arba lygus 20 N/mm²; šlyties deformacija HDRB atveju mažesnė arba lygi 200 %.

2, Amortizatoriai:

Japonija: reikalingas slopinimo energijos sugerties pajėgumas, didesnis nei 1,5 karto arba lygus projektinei seisminei įvesties energijai.

JAV: histeretiniams amortizatoriams privalomi nuovargio bandymai (didesnis arba lygus 200 ciklų projektiniam poslinkiui).

Europa: reikalingi dinaminiai bandymai, siekiant patikrinti slopinimo koeficientą ir jėgos{0}}poslinkio charakteristikas esant skirtingam greičiui.

3.4 Struktūrinės analizės metodai

1, Japonija:

Skatina "apvalkalo analizę" (supaprastintas metodas, pagrįstas energijos taupymu) preliminariam projektavimui; patvirtinimui naudoja laiko{0}}istorijos analizę.

Sukimo atveju manoma, kad viršutinė konstrukcija yra standus korpusas, kad būtų supaprastintas skaičiavimas.

2, U.S.:

Visiems reikalinga laiko{0}}istorijos analizėizoliacinės struktūros; modeliuoja izoliacinius įrenginius su bilinijinėmis arba trilinijinėmis histeretinėmis kreivėmis.

Aukštybiniams izoliuotiems pastatams -privaloma atsižvelgti į P-Δ efektus ir didesnio-režimo vibracijas.

3, Europa:

Leidžia lygiavertį tiesinimo metodąelastinės izoliacinės konstrukcijos; reikalauja neelastingos laiko{0}}istorijos analizėsneelastingi įtaisai.

Pabrėžiama dirvožemio{0}}struktūros sąveikos (SSI) analizė minkštoms dirvožemio vietoms.

3.5 Statyba ir priežiūra

1, Japonija:

Įpareigoja atlikti 100% patikrinimąizoliaciniai guoliai(vertikalus standumas, horizontalus standumas); Apžiūrai po-žemės drebėjimo reikia tik vizualinės patikros.

Reikalingas žymėjimasizoliaciniai pastataikad būtų išvengta kliūčių izoliacinio sluoksnio poslinkiui.

2, U.S.:

Statybos metu reikalinga trečiosios šalies{0}}patikra; techninės priežiūros planai apima metines vizualines patikras ir 5 metų išsamius bandymus.

3, Europa:

Nurodo ilgaamžiškumo reikalavimus (pvz., guminiai guoliai turi būti atsparūs ozono poveikiui ir temperatūros ciklams); įpareigoja techninės priežiūros įrašus 30 metų.

Rekomendacija projektavimuiPagrindas izoliuoti pastataisuteikia išsamią sistemąseisminės izoliacijos projektavimas, su išsamia{0}} įrenginių, analizės metodų ir praktinių atvejų apžvalga. Japonijos, JAV ir Europos inžinieriams knyga siūlo:

Įžvalgos apie Japonijos izoliavimo technologiją (pvz., ilgo-laikotarpio izoliacija aukštiems-aukštiems ir minkšto dirvožemio vietoms).

Vietinių kodų palyginimo ir optimizavimo pagrindas (pvz., Japonijos energijos spektro integravimas į JAV ar Europos našumo{4}}konstrukciją).

Tarpvalstybinių{0}}projektų gairės, užtikrinančios kelių standartų laikymąsi.

Ši knyga išlieka gyvybiškai svarbiu šaltiniu siekiant pažangosseisminės izoliacijos praktikapasauliniu mastu, sujungiant teorines inovacijas ir inžinerinį pritaikymą.