建筑结构在动力荷载作用下, 地基承载力随着振动加速度的增大而减小,同时土体的粘聚力和内磨擦会减小, 引起土体颗粒的移位和增密, 当地下水位较高时, 不但振动传递的影响范围扩大, 还可能造成粉砂层地基的局部液化, 从而造成建筑的设备基础及附近建筑基础产生不均匀沉降, 引起建筑物的开裂甚至倾覆。
3、降低振动对建筑物危害的措施
有效控制环境振动对建筑结构以及居民的负面影响,通常可以从震源,传播途径和建筑结构自身三个方面入手。下面分述如下:
3.1控制震源:在条件允许的情况下,最好是从振源入手,尽量避免机械振动引起环境振动,这是从根源解决问题,最为有效。
主要有四种思路:
3.1.1从设备本身入手,改进设备构造,减轻设备自身的振动,这种方法技术要求高,比较难实现;
3.1.2采取隔振措施,用隔振器将振动的机械与基础隔离,阻止机械振动传到基础。
3.1.3对于多台设备同时工作的情况,在不影响工艺的前提下,可以通过合理布置机械的弹性支座,或者设备的方向,尽量避免共振的发生,从而减轻机械振动对环境的影响。
3.1.4振子减振,在振动的设备上加设振子,振动时,阵子对设备形成反方向的激振力,从而达到减振目的。从理论上讲,完全可以使设备处于无振动状态,但振子的安装比较复杂,往往受设备及空间环境的限制,有时难以实施。
3.2从阻断传播途径出发:如果无法有效控制振源,比如工厂设备无力或无法改造的情况,城市交通引起的振动问题,可以从传播途径入手,采取在震源和建筑之间挖隔震沟的措施。
隔振沟是消耗波动能量的较好方法之一,它不需要对建筑结构做任何改动,也不需对产生“振源”的工业机械停厂改造,唯一的工程就是在震源与建筑物间挖一条具有一定深度的沟,并在沟中填充松散软介质。当应力波传至隔振沟时,由于断层刚度小,应力波大部分能量被吸收或反射,能起到较好的隔振效果。然而,隔振沟并不是对所有振源都具有很好的耗能效果,人们在研究中发现,对于高频的应力波,隔振沟效果很好,而对于低频应力波,隔振沟效果并不理想。
3.3、加强结构自身抗震:从结构自身出发的主要思路是将结构的动力特性改变,尽量避开环境振动的主频率。
改变结构自身的动力特性通常有以下几种方法:
3.3.1基础隔震。基础隔震是在基础和地面间设置橡胶垫,把建筑的振动周期增加到2s左右,避开环境振动频率,达到减振的目的。这种方法适用于新建建筑,用于已有建筑加固也有不少成功的例子,但费用较高,通常只用于重要的已有建筑加固;
3.3.2增加建筑质量(加层或建造屋顶花园),加层或建造屋顶花园可以显著改变结构的自振频率,屋顶花园还可以作成tmd来吸收振动能量,这种方法要求结构基础具有足够的承载能力,对基础本身比较薄弱的结构不适用[29];3)加固基础或构件增加建筑刚度。通过加固基础或构件增加结构的刚度也可以改变结构的频率,且施工方法灵活简便,比如,简单的基础注浆,浇注混凝土地坪与原基础相连,加大构件截面,在问题建筑旁新建小型结构并与之相连,等等。
4.结束语
随着现在工业和交通等的不断发展,由此引起的环境振动越来越严重,各相关部门应予以足够的重视。环境振动引起的建筑振动在理论上有许多工作要做,在实际工程应用方面也有广泛的需求。环境振动引起建筑振动的防治对策,对提高环境质量、降低振动水平、提高居民生活质量、保证建筑物安全具有重要的实际意义,能够带来一定的社会效益。
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