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一直以來,建筑工程的抗震設計規范均以“大震不倒,中震可修,小震不壞”為抗震設計原則,通過增強結構強度來抵抗地震。雖然這種傳統抗震方式能夠有效減輕地震傷害,但是結構本身不斷累積的損傷不僅影響建筑本身的安全性,而且還很難修復。為了更有效地保障建筑物安全,同時提升建筑功能的震后可持續性,建筑隔震技術應運而生。
建筑隔震技術是在建筑物基礎或下部與上部結構之間設置由隔震裝置、阻尼裝置等組成的隔震層,隔離地震能量向上部結構傳遞,減少輸入到上部結構的地震能量,同時延長上部結構的自振周期,降低上部結構的地震反應,達到預期的抗震防震要求,使建筑物的安全得到更可靠的保證。
鄧烜說,抗震建筑是“以剛克剛”,結構層間變形和加速度反應大、內部設備及裝修破壞嚴重。隔震建筑是“以柔克剛”,結構層間變形和加速度反應小、內部設備及裝修完好。目前,國際上隔震建筑主要使用的是橡膠隔震支座,但是橡膠隔震支座在耐久性、性能穩定等方面存在一定的劣勢。針對這種情況,標準院自主研發了超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置。該裝置不僅性能優越、隔震效果好,而且相關技術處于世界領先水平。
據了解,超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置的主體材料為金屬,相比于橡膠隔震支座,其具有性能穩定、耐久性好、承載力大、大變形無損傷等性能優勢。由于摩擦擺隔震裝置作用原理是通過水平滑動變形,隔絕地震傳給上部樓體的能量,所以摩擦擺隔震裝置的摩擦系數非常重要。如果摩擦系數過高,摩擦擺隔震裝置就會因阻力過大難于水平滑動,無法充分發揮隔震作用。
據鄧烜介紹,目前國際上摩擦擺隔震裝置的摩擦系數為0.05至0.07,但標準院通過技術攻關將摩擦系數降低到0.02,達到了世界領先水平,在實際應用中,標準院自主研發的超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置也實現了良好效果。
2020年12月28日,甘肅隴南市宕昌縣發生3.9級地震,震源深度13公里。據了解,隴南市宕昌縣以及離震中較近的甘南州舟曲縣縣城均有震感。但是,地震時正在宕昌縣職業中等專業學校實訓樓頂層6樓上課的師生普遍反映震感輕微、擺動不明顯。校方相關負責人解釋說,雖然該校距離地震震中僅有10公里,但由于實訓樓采用了超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置,極大降低了地震對樓體的作用影響,使得樓內的人群對地震的感受輕微。
鄧烜說,該校實訓樓采用了超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置,雖然此次地震顯現出超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置良好的隔震效果,但3.9級地震并沒有讓超低摩擦系數摩擦擺隔震裝置完全發揮出其潛在的隔震能力。