Alhliða kynning á tilmælum um hönnun einangraðra grunnbygginga

Tilmæli um hönnun áGrunn einangruð byggingar(Kínverskur titill: 隔震结构设计), tekið saman af Architectural Institute of Japan (AIJ) og þýtt af Liu Wenguang með prófarkalestri af Feng Demin, var fyrst gefið út af Earthquake Press í desember 2005. Sem tímamótaverk íjarðskjálftaeinangrunarverkfræði, þessi bók kynnir kerfisbundið hönnunarreglur, tæknilegar upplýsingar, hagnýt tilvik og stuðningsgögngrunn-einangraðar byggingar, þjónar sem kjarnaviðmiðun fyrir byggingarverkfræðinga, rannsakendur og nemendur um allan heim-sérstaklega þá sem eru íjarðskjálftasvæði-viðkvæmteins og Japan, Bandaríkin og Evrópu.

Bókin er byggð upp í fjóra hluta, hver með skýrri hagnýtri staðsetningu:

1. Hluti 1: Hönnun áGrunn einangruð uppbygging: Leggur áherslu á grundvallarhugtök, þar á meðal eiginleikaeinangruð mannvirki, yfirlit yfireinangrunartæki, almennar meginreglur hönnunar, inntakshreyfingar á jörðu niðri og burðarvirkishönnun. Það leggur fræðilegan grunn að hagnýtri hönnun.
2. Hluti 2: Skýringarbindi: Dýpkar skilning á lykiltækni, svo sem skilvirknieinangruð mannvirki,hönnun áeinangrunarlegur (e.g., lagskipt gúmmí legur), mat á frammistöðu dempara og spá um hreyfingu á jörðu niðri.
3. Hluti 3: Hönnunardæmi: Veitir 7 hagnýt dæmi (td-háar skrifstofubyggingar, sjúkrahús, gagnaver) til að sýna fram á hvernig eigi að beita fræðilegum aðferðum við raunverulegar-aðstæður, þar á meðal lausnir fyrir mjúkan jarðvegsgrunn ogjarðskjálftauppbygginguaf núverandi byggingum.
4. Hluti 4: Hönnunargagnamagn: Býður upp á nákvæmar tæknilegar breytur fyrireinangrunarlegur, demparar, og hreyfingu jarðar, þar með talið efniseiginleika, stífleikaútreikninga og frammistöðuprófunaraðferðir-nauðsynlegar fyrir nákvæma hönnun.

Í bókinni er lögð áhersla á að frammistaða ágrunn-einangraðar byggingarfer fyrst og fremst eftireinangrunartækiogorkudreifinguíhlutir. Hér að neðan er ítarleg kynning á kjarnavörum, vinnuaðferðum þeirra og hönnunarviðmiðum.

2.1 Einangrun legur

Einangrun legureru kjarni einangrunarlagsins, sem bera ábyrgð á að styðja við lóðrétt álag og aftengja lárétta jarðskjálftahreyfingu. Bókin fjallar um þrjár megingerðir:

2.1.1 Lagskipt gúmmí legur

Samsett úr lögum af gúmmí- og stálplötum til skiptis, þau eru með mikla lóðrétta stífleika og litla lárétta stífleika-sem gera þeim kleift að einangra lárétta jarðskjálftahreyfingu á sama tíma og þeir styðja stöðugt þyngd byggingarinnar. Þau eru flokkuð í þrjár undirgerðir byggðar á virkni:

1. Náttúruleg gúmmí legur (NRB): Notaðu náttúrulegt gúmmí með frábæra mýkt og litla dempun. Þeir þurfa að passa við sjálfstæða dempara til að gleypa jarðskjálftaorku.
2. Hár-dempandi gúmmílager (HDRB): Blandaðu náttúrulegu/gervi gúmmíi saman við dempandi-aukandi aukefni (td kolsvart). Þeir samþætta gorma- og dempunaraðgerðir, sem útilokar þörfina á viðbótardempara. Hins vegar er stífleiki þeirra og dempun viðkvæm fyrir hitastigi og álagi (td jafngildi dempunarhlutfalls minnkar með hækkandi hitastigi).
3. Lead-Core Rubber Bearings (LRB): Settu blýkjarna í miðjuna áNRB. Blýkjarninn gefur eftir plastískt undir jarðskjálftahreyfingu til að gleypa orku og myndar stöðuga billínu hysteretic feril. Lykilforskriftir: Afkastakraftur og stífleiki eftir-afkast; þvermál blýkjarna er venjulega 10–20% af þvermál legunnar.

2.1.2 Rennilegur

Treystu á að renna á milli efna (td PTFE og ryðfríu stáli) tileinangra skjálftahreyfingu, nota núning til að dreifa orku. Þeim er skipt í:

1. Stíf rennilegur: Skortur teygjanlegt batakraft; aðallega notað fyrir hluta- með litlum álagi (td stiga). Þeir þurfa að passa við teygjanlega þætti (td,NRB) til að endurheimta stöðu eftir jarðskjálfta.
2. Teygjanlegar rennilegur:Sameina rennilag með lagskiptu gúmmílegu. Gúmmílagið veitir litla-aflögunarteygjanleika en rennilagið einangrar miklar jarðskjálftahreyfingar. Núningsstuðull er mikilvægur-venjulega 0,02–0,12 fyrir PTFE-ryðfríu stáli.

2.2 Demparar

Dempara viðbóteinangrunarlegurmeð því að gleypa jarðskjálftaorku og takmarka tilfærslu einangrunarlaga. Í bókinni eru þau flokkuð út fráorkudreifingufyrirkomulag:

2.2.1Hysteretic demparar

Dreifðu orkumeð plastaflögun málma eða núning:

1. Steel Bar demparar: Notaðu plastaflögun úr mildu stáli; hysteretic ferill er snælda-laga. Þeir hafa mikla endingu en þurfa mikla aflögun til að hafa áhrif.
2. Blýdemparar: Treystu á plastflæði blýs; stöðugir hysteretic eiginleikar og lítið næmi fyrir hitastigi. Afkastakraftur er stillanlegur með því að breyta blýþvermáli.
3. Núningsdemparar: Notaðu núning á milli snertiflöta (td gorma-hlaðnar stálplötur). Hysteretic ferlar eru rétthyrnd, hentugur fyrir litla-til-miðlungsmikla jarðskjálfta.

2.2.2 Seigfljótandi demparar

Dreifðu orku með seigfljótandi viðnám vökva eða seigfljótandi efna:

1. Olíudemparar: Notaðu vökvaflæðisviðnám í stimpla-strokkabyggingu. Dempunarkraftur er í réttu hlutfalli við hraða. Þær eru áhrifaríkar fyrir langvarandi-skjálftahreyfingar.
2. Viscoelastic demparar:Notaðu aflögun á seigfljótandi efnum (td gúmmíblöndur). Þeir vinna við litlar aflögun, sem gerir þá hentugar til að stjórna vind titringi og litlum jarðskjálftum.

Hönnunaraðferðir bókarinnar eiga rætur í japönskum stöðlum, en fyrir alþjóðlega notkun er mikilvægt að bera þær saman við bandaríska og evrópska kóða. Hér að neðan er samanburður á kjarnaákvæðum (ítarleg Excel-tafla er veitt sérstaklega, þar sem ákvæði -fyrir-munir eru skráðir).

3.1 Grundvallarhugmyndir um hönnun

3.2 Hönnun jarðvegshreyfingar

1, Japan:

Notar „orkuróf“ (jafngildi hraða) til að einkenna hreyfingu jarðar, með tilliti til langra-þátta (mikilvægt fyrir einangrunarmannvirki með 3–5 sekúndur tímabil).

Krefst að íhuga tvíátta jarðhreyfingarinntak; heildarorka er summa NS og EW íhluta.

2, U.S.:

Samþykkir „hönnunarviðbragðsróf“ (ASCE 7) með 5% dempun; stillir að staðsetningarflokki (A–F) og skjálftahættustigi (S_DS, S_D1).

Fyrireinangrunarmannvirki, kveður á um að minnsta kosti 3 hreyfifærslur á jörðu niðri (2 sögulegar, 1 tilbúnar) fyrir tíma-sögugreiningu.

3, Evrópu:

Skilgreinir "teygjanlegt hönnunarróf" og "óteygjanlegt hönnunarróf"; staðsetningarflokkun byggist á meðalhraða skúfbylgju.

Tekur til greina skjálftahættusvæði (Z1–Z3) og mikilvægi byggingar (I–IV); stillir hreyfibreytur jarðar í samræmi við það.

3.3 Afköst einangrunartækis

1, Lagskipt gúmmí legur:

Japan (AIJ): Krefst S_1 > 30 , S_2 > 5 ; hámarks langtíma þrýstispenna Minna en eða jafnt og 15 N/mm²; klippiálag Minna en eða jafnt og 250% við sjaldgæfa jarðskjálfta.

US (FEMA 356): Skipar um hringlaga álagsprófanir fyrir frumgerðir; lárétt stífleikafrávik Minna en eða jafnt og ±15%; endingarpróf fyrir 50 ára þjónustu.

Evrópa (Eurocode 8): Tilgreinir S_1, S_2 ; þrýstispenna Minna en eða jafnt og 20 N/mm²; klippiálag Minna en eða jafnt og 200% fyrir HDRB.

2, Demparar:

Japan: Krefst frásogsgetu dempunarorku sem er meira en eða jafnt og 1,5 sinnum hönnun jarðskjálftainntaksorka.

US: Fyrir hysteretic dempara, kveður á um þreytuprófanir (meira en eða jafnt og 200 lotur við hönnunarfærslu).

Evrópa: Krefst kraftmikilla prófana til að sannreyna dempunarhlutfall og kraft-færslueiginleika við mismunandi hraða.

3.4 Byggingargreiningaraðferðir

1, Japan:

Stuðlar að "umslagsgreiningu" (einfölduð aðferð byggð á orkusparnaði) fyrir frumhönnun; notar tíma-ferilsgreiningu til staðfestingar.

Fyrir torsion, gerir ráð fyrir efri byggingu sem stífan líkama til að einfalda útreikninga.

2, U.S.:

Krefst tíma-sögugreiningar fyrir allaeinangrunarmannvirki; módel af einangrunarbúnaði með tvílínu eða þrílínulegu hysteretic ferilum.

Fyrir há-hýsi einangrunarbyggingar, umboð sem taka tillit til P-Δ áhrifa og meiri-ham titrings.

3, Evrópu:

Leyfir samsvarandi línugreiningaraðferð fyrirteygjanlegt einangrunarvirki; krefst óteygjanlegrar-tímasögugreiningar fyriróteygjanleg tæki.

Leggur áherzlu á jarðvegs-samvirkni (SSI) greiningu á mjúkum jarðvegi.

3.5 Framkvæmdir og viðhald

1, Japan:

Umboð 100% skoðun áeinangrunarlegur(lóðrétt stífleiki, láréttur stífleiki); Eftir-jarðskjálftaskoðun þarf aðeins sjónræn skoðun.

Krefst merkingareinangrunarbyggingartil að koma í veg fyrir hindrun á tilfærslu einangrunarlags.

2, U.S.:

Krefst skoðunar þriðja-aðila meðan á framkvæmdum stendur; viðhaldsáætlanir innihalda árlegar sjónrænar athuganir og 5 ára nákvæmar prófanir.

3, Evrópu:

Tilgreinir kröfur um endingu (td gúmmí legur verða að standast óson og hitalotur); kveður á um viðhaldsskrár í 30 ár.

Tilmæli um hönnun áGrunn einangruð byggingarveitir heildstæða ramma fyrirskjálftaeinangrunarhönnun, með ítarlegri-umfjöllun um tæki, greiningaraðferðir og hagnýt tilvik. Fyrir verkfræðinga í Japan, Bandaríkjunum og Evrópu býður bókin upp á:

Innsýn í japanska einangrunartækni (td lang-einangrun fyrir há-hýsi og mjúkan jarðveg).

Grunnur til að bera saman og fínstilla staðbundna kóða (td samþætta orkuróf Japans í bandaríska eða evrópska frammistöðu-hönnun).

Leiðbeiningar fyrir verkefni yfir-landamæri sem tryggja að farið sé að mörgum stöðlum.

Þessi bók er enn mikilvæg auðlind til að sækja framskjálftaeinangruná heimsvísu, sem brúar fræðilega nýsköpun og verkfræðibeitingu.