Противоветровое устройство для сейсмоизолированных зданий: решение проблемы ветрового раскачивания конструкций с изоляцией основания
Технология базовой изоляции защищает здания от разрушительных землетрясений путем установки гибких изоляторов между надстройкой и фундаментом. Изолирующие подшипники, такие как подшипники из натурального каучука LNR, подшипники из свинцовой резины LRB и маятниковые подшипники трения FPS, имеют низкую горизонтальную жесткость, чтобы продлить срок службы конструкции и сократить передачу сейсмических сил. Однако изоляционные слои низкой жесткости имеют очевидные побочные эффекты: при сильных ветровых нагрузках изоляционный слой создает непреднамеренный горизонтальный снос, вызывая неудобное раскачивание находящихся в нем людей, особенно в высотных изолированных зданиях и объектах, расположенных в зонах с высокой скоростью ветра.
Этот конфликт между эффективностью сейсмоизоляции и производительностью службы ветровой нагрузки может быть легко решен профессионалом.противоветровое устройство (устройство ограничения ветра). Это согласованный механический компонент для изоляционных слоев, встроенный в изоляционные блоки или установленный как независимые стальные узлы между верхними и нижними опорными опорами. Он обеспечивает дополнительную боковую жесткость при ветре и небольших землетрясениях, а также автоматически ослабляет или снимает ограничение, когда сейсмическая сила превышает расчетный порог, поэтому первоначальная функция изоляции не будет приноситься в жертву во время реальных землетрясений.
Рабочий механизм
Противоветровое устройство работает в два отдельных рабочих этапа:
1. Ветровая нагрузка и стадия незначительного землетрясения: Устройство выдерживает горизонтальную силу ветра, обеспечивает дополнительную жесткость для ограничения смещения изоляционного слоя, подавляет вибрацию, вызванную ветром, и гарантирует комфорт человека. На этом этапе сейсмоизоляторы сохраняют упругое состояние без чрезмерной сдвиговой деформации.
2. Стадия умеренного и сильного землетрясения.: Как только горизонтальная сила превысит заранее расчетное усилие текучести или среза, противоветровой компонент пластично поддается или срезные штифты ломаются. Функция ограничения контролируемым образом нарушается, и деформационная способность изоляционного слоя полностью высвобождается. Изоляторы восстанавливают свои основные функции удлинения периода, рассеивания энергии и смещения, защищая надстройку от сейсмических повреждений.
В глобальных проектах широко применяются два основных структурных типа. Тип со срезными штифтами включает в себя механически обработанные срезные штифты внутри подшипников; штифты ломаются при землетрясении и требуют замены после сильных толчков. В независимом металлическом противоветровом устройстве текучего типа используются стальные пластины с низким пределом текучести в качестве энергонесущих частей, установленные отдельно на изолирующих опорах. Он удобен для осмотра и замены после землетрясения, что становится предпочтительным решением для современных изолированных строительных проектов.
Основные технические требования
Устройство должно следовать строгой логике проектирования, чтобы не влиять на характеристики сейсмоизоляции. Во-первых, его расчетная ветроустойчивость не должна быть меньше суммарной горизонтальной силы ветра на изоляционном слое. Во-вторых, его сила текучести или сдвига должна быть ниже, чем сила текучести соответствующих сейсмоизоляторов, что гарантирует выход из строя противоветровых частей раньше, чем изоляторы во время землетрясений. Полномасштабные испытания прототипа являются обязательными для проверки кривой сила-перемещение, малоцикловой усталости и совместной работы с изоляторами. Продукция соответствует стандарту GB/T 51408-2021, со ссылкой на требования системы управления качеством EN 15129 и ISO 9001.
Типичные сценарии применения
Противоветровые устройства необходимы для таких инженерных случаев:
- Высотные здания с изолированным фундаментом в регионах с высокой скоростью ветра;
- Проекты, использующие подшипники из натурального каучука (LNR), которые не обладают защитой от ветра;
- схемы изоляции, в которых сила текучести изоляционного слоя меньше горизонтальной силы ветра;
- Важные общественные здания, больницы и объекты жизнеобеспечения, обеспечивающие как сейсмическую безопасность, так и повседневный комфорт.
Зачем выбирать подходящие противоветровые устройства?
Некоторые конструкторы пытаются использовать свинцовые сердечники подшипников LRB для противодействия ветровым нагрузкам. Тем не менее, увеличение силы текучести свинцового сердечника повысит общую жесткость изоляционного слоя и ослабит эффект сейсмоизоляции. Использование специальных противоветровых устройств технически разделяет функции контроля ветровой нагрузки и сейсмоизоляции. Противоветровое оборудование справляется с ежедневными воздействиями ветра, а изоляторы предназначены для защиты от землетрясений. Такое разделение обеспечивает оптимальный баланс между комфортом пассажиров и сейсмической устойчивостью конструкции.
Для международных подрядчиков и инженеров-строителей выбор квалифицированных противоветровых устройств с полными отчетами об испытаниях прототипов гарантирует надежную работу ваших проектов по изоляции основания в условиях различных опасностей, таких как ветер и землетрясение.
