Põhjalik sissejuhatus isoleeritud alushoonete projekteerimise soovitusele

Soovitus projekteerimiseksAlus isoleeritud hooned(Hiina pealkiri: 隔震结构设计), mille koostas Jaapani Arhitektuuriinstituut (AIJ) ja tõlkis Liu Wenguang koos Feng Demini korrektuuriga, avaldas Earthquake Press esmakordselt 2005. aasta detsembris.seismilise isolatsiooni tehnika, see raamat esitab süstemaatiliselt disaini põhimõtteid, tehnilisi üksikasju, praktilisi juhtumeid ja täiendavaid andmeidalus-isoleeritud hooned, mis on põhiviitena ehitusinseneridele, teadlastele ja üliõpilastele üle maailma-eriti neile, kesmaavärina{0}}ohtlikud piirkonnadnagu Jaapan, USA ja Euroopa.

Raamat on üles ehitatud neljaks osaks, millest igaühel on selge funktsionaalne paigutus:

1. Osa 1: DisainAlus isoleeritud struktuurid: keskendub põhimõistetele, sealhulgas nende omadusteleisoleeritud struktuurid, ülevaadeisolatsiooniseadmed, disaini üldpõhimõtted, sisendi maa liikumine ja konstruktsiooni projekteerimine. See loob teoreetilise aluse praktilisele disainile.
2. 2. osa: Selgitav köide: süvendab arusaamist võtmetehnoloogiatest, näiteks nende tõhususestisoleeritud struktuurid,kujundusisolatsioonilaagrid (e.g., lamineeritud kummist laagrid), siibri jõudluse hindamine ja maapinna liikumise prognoosimine.
3. Osa 3: Kujundusnäited: pakub 7 praktilist juhtumit (nt kõrghooned, haiglad, andmekeskused), et näidata, kuidas rakendada teoreetilisi meetodeid reaalsetes stsenaariumides, sealhulgas lahendusi pehme pinnase vundamendi jaseismiline moderniseerimineolemasolevatest hoonetest.
4. 4. osa: projekteerimisandmete maht: pakub üksikasjalikke tehnilisi parameetreidisolatsioonilaagrid, siibrid, ja maapinna liikumist, sealhulgas materjali omadused, jäikuse arvutused ja jõudluse testimise meetodid{0}}, mis on täpse projekteerimise jaoks olulised.

Raamatus rõhutatakse, et esitusalus-isoleeritud hoonedoleneb eelkõigeisolatsiooniseadmedjaenergia hajuminekomponendid. Allpool on üksikasjalik tutvustus põhitoodete, nende töömehhanismide ja disainikriteeriumide kohta.

2.1 Isolatsioonilaagrid

Isolatsioonilaagridon isolatsioonikihi tuum, mis vastutab vertikaalsete koormuste toetamise ja horisontaalse seismilise liikumise lahtisidumise eest. Raamat keskendub kolmele põhitüübile:

2.1.1 Lamineeritud kummist laagrid

Need koosnevad vahelduvatest kummi- ja terasplaatide kihtidest ning neil on kõrge vertikaalne jäikus ja madal horisontaalne jäikus,{0}}mis võimaldab isoleerida horisontaalset seismilist liikumist, toetades samal ajal stabiilselt hoone kaalu. Funktsionaalsuse alusel jagunevad need kolme alatüüpi:

1. Loodusliku kummi laagrid (NRB): Kasutage suurepärase elastsuse ja vähese summutavusega looduslikku kummi. Need vajavad seismilise energia neelamiseks sobitamist sõltumatute siibritega.
2. Kõrge{0}}summutusega kummilaagrid (HDRB): segage naturaalset/sünteetilist kummi amortiseerivate{0}}lisaainetega (nt tahm). Need integreerivad vedru- ja summutusfunktsioonid, välistades vajaduse täiendavate amortisaatorite järele. Kuid nende jäikus ja sumbumine on tundlikud temperatuuri ja pinge suhtes (nt ekvivalentne summutussuhe väheneb temperatuuri tõustes).
3. Plii{0}}südamiku kummilaagrid (LRB): Sisestage juhtmesüdamik selle keskeleNRB-d. Pliisüdamik annab seismilise liikumise korral plastiliselt järele, et neelata energiat, moodustades stabiilse bilineaarse hüstereetilise kõvera. Peamised spetsifikatsioonid: tootlusjõud ja järel{2}}jõulisuse jäikus; pliisüdamiku läbimõõt on tavaliselt 10–20% laagri läbimõõdust.

2.1.2 Liuglaagrid

Toetuge materjalide (nt PTFE ja roostevaba teras) vahel libisemiseleisoleerida seismiline liikumine, kasutades hõõrdumist energia hajutamiseks. Need jagunevad:

1. Jäigad liuglaagrid: elastse taastumisjõu puudumine; kasutatakse peamiselt väikese{0}}koormusega komponentide jaoks (nt trepid). Need nõuavad sobitamist elastsete elementidega (ntNRB-d) asendi taastamiseks pärast maavärinat.
2. Elastsed liuglaagrid:Kombineerige libisev kiht lamineeritud kummist laagriga. Kummikiht tagab väikese -deformatsioonielastsuse, samas kui libisev kiht isoleerib suure seismilise liikumise. Hõõrdetegur on PTFE-roostevaba terase kombinatsioonide puhul kriitiline-tavaliselt 0,02–0,12.

2.2 Amortisaatorid

Amortisaatorite lisandisolatsioonilaagridneelates seismilist energiat ja piirates isolatsioonikihi nihkumist. Raamat liigitab need selle aluselenergia hajuminemehhanismid:

2.2.1Hüstereetilised amortisaatorid

Hajutage energiatmetallide plastilise deformatsiooni või hõõrdumise tõttu:

1. Terasest varda amortisaatorid: Kasutage pehme terase plastilist deformatsiooni; hüstereetilised kõverad on spindli{0}}kujulised. Neil on kõrge vastupidavus, kuid mõju avaldamiseks on vaja suurt deformatsiooni.
2. Plii amortisaatorid: tugineda plii plastilisele voolule; stabiilsed hüstereetilised omadused ja madal temperatuuritundlikkus. Tootmisjõudu saab reguleerida juhtme läbimõõdu muutmisega.
3. Hõõrdeamortisaatorid: Kasutage kontaktpindade vahel hõõrdumist (nt vedruga{2}}terasplaadid). Hüstereetilised kõverad on ristkülikukujulised, sobivad väikeste -kuni -mõõdukate maavärinate jaoks.

2.2.2 Viskoossed amortisaatorid

Energia hajutamine vedelike või viskoelastsete materjalide viskoosse takistuse kaudu:

1. Õli amortisaatorid: Kasutage kolvi{0}}silindri struktuuris vedeliku voolutakistust. Summutav jõud on võrdeline kiirusega. Need on tõhusad pika-perioodi seismilise liikumise korral.
2. Viskoelastsed amortisaatorid:Kasutage viskoelastsete materjalide (nt kummisegude) nihkedeformatsiooni. Need töötavad väikeste deformatsioonide korral, muutes need sobivaks tuule vibratsiooni kontrollimiseks ja väikeste maavärinate jaoks.

Raamatu kujundusmeetodid põhinevad Jaapani standarditel, kuid globaalseks rakendamiseks on ülioluline võrrelda neid USA ja Euroopa koodidega. Allpool on põhisätete võrdlus (üksikasjalik Exceli tabel on eraldi esitatud, loetledes klausli -haaval-erinevused).

3.1 Disaini põhifilosoofiad

3.2 Disain Ground Motion

1, Jaapan:

Kasutab maapinna liikumise iseloomustamiseks energiaspektrit (kiiruse ekvivalentväärtust), võttes arvesse pika-perioodi komponente (kriitilise tähtsusega isolatsioonistruktuuride jaoks perioodidega 3–5 sekundit).

Nõuab kahesuunalise maa liikumise sisendi arvestamist; koguenergia on NS ja EW komponentide summa.

2, U.S.:

Võtab vastu "disaini reaktsioonispektri" (ASCE 7) 5% summutusega; kohandab koha klassi (A–F) ja seismilise ohu taseme (S_DS, S_D1).

Sestisolatsioonistruktuurid, nõuab aja-ajaloo analüüsiks vähemalt 3 maapinna liikumise kirjet (2 ajaloolist, 1 sünteetiline).

3, Euroopa:

määratleb "elastse disainispektri" ja "elastse disainispektri"; koha klassifikatsioon põhineb keskmisel nihkelaine kiirusel.

Arvestab seismilisi ohualasid (Z1–Z3) ja hoonete tähtsuse klasse (I–IV); kohandab vastavalt maapinna liikumise parameetreid.

3.3 Isolatsiooniseadme jõudlusnõuded

1, Lamineeritud kummist laagrid:

Jaapan (AIJ): nõuab S_1 > 30 , S_2 > 5 ; maksimaalne pikaajaline survepinge -vähem kui 15 N/mm²; nihkepinge Haruldaste maavärinate korral alla 250% või sellega võrdne.

USA (FEMA 356): nõuab prototüüpide tsüklilisi koormusteste; horisontaalse jäikuse hälve ±15% või väiksem; vastupidavustesti 50 aastat kasutust.

Euroopa (Eurokoodeks 8): määrab S_1, S_2 ; survepinge 20 N/mm² või väiksem; nihkepinge HDRB puhul 200% või sellega võrdne.

2, Amortisaatorid:

Jaapan: nõuab summutusenergia neeldumisvõimet, mis on suurem või võrdne 1,5-kordse seismilise sisendenergiaga.

USA: hüstereetiliste amortisaatorite puhul on kohustuslikud väsimustestid (suurem või võrdne 200 tsükliga kavandatud nihkega).

Euroopa: nõuab dünaamilisi teste, et kontrollida summutussuhte ja jõu{0}}nihke omadusi erinevatel kiirustel.

3.4 Struktuurianalüüsi meetodid

1, Jaapan:

Soodustab "ümbrise analüüsi" (lihtsustatud meetod, mis põhineb energiasäästul) eelprojekti jaoks; kasutab kinnitamiseks aja{0}}ajaloo analüüsi.

Väände puhul eeldab arvutamise lihtsustamiseks ülemist struktuuri jäiga korpusena.

2, U.S.:

Nõuab kõigi jaoks{0}}ajaloo analüüsiisolatsioonistruktuurid; modelleerib bilineaarsete või trilineaarsete hüstereetiliste kõveratega isolatsiooniseadmeid.

Kõrg-isolatsioonihoonete puhul tuleb arvestada P-Δ efektidega ja kõrgema-režiimi vibratsiooniga.

3, Euroopa:

Võimaldab samaväärset lineariseerimismeetoditelastsed isolatsioonistruktuurid; nõuab mitteelastset aja{0}}ajaloo analüüsimitteelastsed seadmed.

Rõhutab pinnase{0}}struktuuri interaktsiooni (SSI) analüüsi pehme pinnase kohta.

3.5 Ehitus ja hooldus

1, Jaapan:

Nõuab 100% ülevaatustisolatsioonilaagrid(vertikaalne jäikus, horisontaalne jäikus); maavärinajärgne-ülevaatus nõuab ainult visuaalset kontrolli.

Nõuab märgistamistisolatsioonihoonedisolatsioonikihi nihkumise takistamise vältimiseks.

2, U.S.:

Nõuab kolmanda osapoole{0}}kontrolli ehituse ajal; hooldusplaanid sisaldavad iga-aastast visuaalset kontrolli ja 5-aastaseid üksikasjalikke teste.

3, Euroopa:

Määrab vastupidavusnõuded (nt kummilaagrid peavad vastu pidama osooni- ja temperatuuritsüklitele); annab hooldusdokumendi 30 aastaks.

Soovitus projekteerimiseksAlus isoleeritud hoonedpakub terviklikku raamistikkuseismilise isolatsiooni disain, mis sisaldab{0}}põhjalikku ülevaadet seadmetest, analüüsimeetoditest ja praktilistest juhtumitest. Jaapani, USA ja Euroopa inseneridele pakub raamat:

Ülevaade Jaapani isolatsioonitehnoloogiast (nt pika-perioodi isoleerimine kõrgete-tõusude ja pehme pinnase jaoks).

Kohalike koodide võrdlemise ja optimeerimise alus (nt Jaapani energiaspektri integreerimine USA või Euroopa jõudluspõhisesse{4}}kujundusse).

Piiriüleste{0}}projektide juhised, mis tagavad vastavuse mitmetele standarditele.

See raamat jääb edasimineku oluliseks allikaksseismilise isolatsiooni praktikaülemaailmselt, ühendades teoreetilise innovatsiooni ja insenerirakendused.