墻下隔震裝置及隔震層結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑隔震技術(shù)領(lǐng)域，是一種墻下隔震裝置及隔震層結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種自然災(zāi)害中，地震是最具突發(fā)性和毀滅性的。強(qiáng)烈的地震會使結(jié)構(gòu)坍塌，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至危害人類生命安全。我國東鄰環(huán)太平洋地震帶，南接歐亞地震帶，是世界上地震災(zāi)害最多的國家之一，地震分布相當(dāng)廣泛。地震的短臨預(yù)報成功率很低，美國科學(xué)家曾提出“地震是不可預(yù)測的”，為減小地震帶來的損失，只有從建(構(gòu))筑結(jié)構(gòu)入手，提高建(構(gòu))筑物的抗震能力。現(xiàn)在各國普遍采用的抗震設(shè)計理念是通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，使建(構(gòu))筑結(jié)構(gòu)形成延性結(jié)構(gòu)體系。傳統(tǒng)建(構(gòu))筑物固定于基礎(chǔ)上，其設(shè)計思想是抵御地震作用立足于“抗”上，即依靠建(構(gòu))筑物本身的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度和塑性變形能力來抵抗地震作用，吸收地震能量。其手段基本為增大截面，增加配筋，來增加結(jié)構(gòu)整體剛度，其抗震設(shè)防目標(biāo)為“小震不壞”、“中震可修”、“大震不倒”。
[0003]隨著我國改革開放的深入和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建(構(gòu))筑結(jié)構(gòu)體系越來越復(fù)雜，人們對建(構(gòu))筑使用功能的要求越來越高。另外，建(構(gòu))筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)備、裝修等日趨復(fù)雜和昂貴，對結(jié)構(gòu)的抗震性能提出更高的要求，結(jié)構(gòu)“硬抗”的方法已不能滿足實際需要。為解決這一問題，各國學(xué)者進(jìn)行了大量研究，在此基礎(chǔ)上，隔震結(jié)構(gòu)體系逐漸發(fā)展起來。隔震技術(shù)是指在建(構(gòu))筑基礎(chǔ)、底部或下部結(jié)構(gòu)之間，設(shè)置由隔震支座和阻尼裝置等部件，組成具有整體復(fù)位功能的隔震層，以延長整個結(jié)構(gòu)體系的自振周期，增大阻尼，減小輸入上部結(jié)構(gòu)的地震作用，從而達(dá)到預(yù)期防震要求。隔震技術(shù)可減小地震反應(yīng)1/12至1/4，達(dá)到“中震不壞”、“大震可修”的目標(biāo)。同時隔震技術(shù)可極大限度的保護(hù)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)備及裝修在地震中免受破壞。隔震技術(shù)中基礎(chǔ)隔震技術(shù)較為成熟，此技術(shù)的設(shè)防策略立足于“隔”，“以柔克剛”，利用專門的隔震元件，以集中發(fā)生在隔震層的較大相對位移，阻隔地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞，使建(構(gòu))筑物有更高的可靠性和安全性。
[0004]年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《關(guān)于房屋建筑工程推廣應(yīng)用減隔震技術(shù)的若干意見》:鼓勵重點設(shè)防類、特殊設(shè)防類建筑和位于抗震設(shè)防烈度8度(含8度)以上地震高烈度區(qū)的建筑采用減隔震技術(shù)。對抗震安全性或使用功能有較高需求的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類建筑提倡采用減隔震技術(shù)。位于抗震設(shè)防烈度8度(含8度)以上地震高烈度區(qū)、地震重點監(jiān)視防御區(qū)或地震災(zāi)后重建階段的新建3層(含3層)以上學(xué)校、幼兒園、醫(yī)院等人員密集公共建筑，應(yīng)優(yōu)先采用減隔震技術(shù)進(jìn)行設(shè)計。
[0005]我國目前的隔震結(jié)構(gòu)中使用最多的是疊層橡膠隔震支座。疊層橡膠隔震支座是通過硫化把橡膠與鋼板粘結(jié)在一起，鋼板約束橡膠來提供較大的豎向剛度。而當(dāng)?shù)卣饋砼R時，鋼板層間的橡膠可以發(fā)生水平向變形，延長結(jié)構(gòu)的自振周期，從而達(dá)到減小地震能量向上部結(jié)構(gòu)輸入的目的。但目前廣泛使用的疊層橡膠隔震支座，具有造價高，制作和施工工藝較為復(fù)雜的特點，并不適合應(yīng)用在我國廣大村鎮(zhèn)的中低層建筑中，而且村鎮(zhèn)民居建筑是我國地震災(zāi)害的主要載體。在四川汶川大地震中，村鎮(zhèn)地區(qū)的中、低層房屋破壞尤為嚴(yán)重，因此，針對我國農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)狀的抗震隔震研究迫在眉睫。蔡康鋒等分析了農(nóng)村房屋的震害原因，呼吁開發(fā)適于農(nóng)村地區(qū)的低造價隔震材料和隔震技術(shù)，以此來改善農(nóng)村建(構(gòu))筑的抗震能力。
[0006]目前的低造價簡易隔震技術(shù)包括廢舊輪胎隔震技術(shù)，橡膠粉隔震技術(shù)，砂與橡膠粒隔震技術(shù)，SBS改性瀝青隔震技術(shù)，瀝青-砂、橡膠束(輪胎束)隔震技術(shù)，鋼筋瀝青隔震技術(shù)，纖維橡膠隔震技術(shù)，纖維增強(qiáng)工程塑料板夾層橡膠隔震技術(shù)等?？偟恼f來，其材料主要是砂，廢舊輪胎，鋼筋，瀝青和纖維等。
[0007]年8月16日，世界著名的美國汽車行業(yè)雜志W(wǎng)ardsauto公布，截至當(dāng)日，中國汽車擁有量為7800萬輛。隨著全球工業(yè)化的進(jìn)程加快，固體廢棄物逐年增加，具有“黑色污染”之稱的廢舊輪胎就是其中之一。據(jù)統(tǒng)計，全球每年報廢輪胎約20億條，其回收和處理也成了世界性的難題。近年來，日益增加的廢舊輪胎在土木工程中的循環(huán)再利用，已經(jīng)成為社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境發(fā)展中的一個熱門話題。如今國家鼓勵綠色建筑，節(jié)能環(huán)保，如果能將廢舊輪胎合理使用，不但減輕了環(huán)境污染，也為建筑行業(yè)提供福利。廢舊輪胎應(yīng)用于房屋建筑行業(yè)的研究還非常少。因此需要提出一種利用廢舊輪胎，既能提供足夠承載力，同時具有良好耗能能力、限位功能、復(fù)位功能的新型隔震結(jié)構(gòu)體系。
[0008]國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.輪胎墊隔震體系
輪胎的主要組分有天然橡膠、合成橡膠、鋼絲簾線或者尼龍簾線、胎圈鋼絲、炭黑及其他助劑，將輪胎切片疊加使用時，輪胎中的鋼絲網(wǎng)與疊層橡膠隔震支座中的鋼板作用類似，可以提高輪胎隔震墊的豎向剛度，通過合理的設(shè)計將疊層輪胎墊置于建筑物中，會對結(jié)構(gòu)起到一定的隔震作用。陳文，熊峰提出了一種利用廢舊輪胎制作的輪胎隔震墊(STP)，它是疊加多層廢舊輪胎的胎冠形成輪胎隔震墊，疊層廢舊輪胎隔震墊圖如圖1所示，疊層廢舊輪胎墊隔震體系示意圖如圖2所示，圖2中每隔一定距離將其鋪設(shè)在基礎(chǔ)圈梁下形成柔性隔震層。
[0009]等在輪胎墊層數(shù)和疊放方式不同時，對不同品牌的廢舊汽車輪胎墊進(jìn)行了軸壓試驗和靜態(tài)剪切試驗，來測試輪胎的機(jī)械與動力特性，提出了兩條主軸方向的矩形墊的剛度計算公式。廢舊輪胎第一種疊放方式圖如圖3(a)所示，廢舊輪胎第二種疊放方式圖如圖3(b)所示，圖3(a)和3(b)中每層墊子都是兩片或三片輪胎墊交叉編織而成，與陳文，熊峰所做輪胎隔震墊的不同之處就在于兩者疊放方式不同。
[0010]但該隔震體系的限位功能、復(fù)位能力有限，罕遇地震下，結(jié)構(gòu)若錯動較大，上部主體結(jié)構(gòu)有錯位滑落和傾覆的可能性。
[0011]輪胎橡膠束隔震體系
重慶大學(xué)李英民等提出瀝青-砂、橡膠束隔震體系，在建筑物的上地圈梁與下地圈梁之間內(nèi)置一道廢舊輪胎制成的捆綁橡膠束，沿橡膠束高度的中部留設(shè)一道瀝青-砂滑移層，用瀝青油膏填補橡膠與混凝土之間的空隙，其中捆綁橡膠束可以起到限位作用。捆綁橡膠束隔震體系示意圖如圖4所示。
[0012]該體系在地震時，橡膠束一旦被剪斷破壞將喪失其功能，在余震來臨時存在一定的危險性，其安全性和震后功能延續(xù)性值得商榷。
[0013]橡膠粒隔震體系尚守平等利用廢棄橡膠顆粒和砂按一定配比混合形成至少200mm厚的混合物墊層作為隔震材料，并進(jìn)行了振動臺試驗，證明了橡膠粒的存在，能有效地減小了橡膠粒-砂混合物的動剪切模量，并得到橡膠顆粒的含量控制在35%左右時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最好。橡膠粒-砂墊層隔震示意圖如圖5所示。
[0014]熊偉等采用橡膠-砂土顆?；旌衔镒鳛榛踊靥畈牧线M(jìn)行隔震。在不同加速度時程強(qiáng)度下的振動臺試驗結(jié)果表明，最大輸出加速度可減小30%至50%，能夠保證結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的安全。并提出隔震效果隨橡膠顆粒含量的增多以及墊層厚度的增厚而更加明顯，建議在實際工程中橡膠-砂墊