摘要:为进一步推动竖向隔震技术在结构工程中的应用,对国内外竖向隔震技术的研究进展进行了详细阐述。从耗能材料、构造形式、隔震机理等方面对结构工程竖向隔震技术进行分类汇总,介绍了橡胶竖向隔震支座、弹簧竖向隔震支座、气压及液压竖向隔震支座等典型隔震技术与一些新型隔震技术,并对其起源发展、几何构造、隔震性能、改进优化及优点缺点进行总结和综合比较。在文献总结的基础上,提出了今后竖向隔震技术的发展方向与关注重点。结果表明:橡胶竖向隔震支座性能稳定,造价较低，但是耗能能力一般，竖向隔震效果有限;弹簧竖向隔震支座性能较好,理论研究与工程应用较为成熟与普遍,适合推广;气压及液压竖向隔震支座性能优异,但是对密封缸的密闭性要求较高,造价昂贵且维修难度大;部分新型竖向隔震支座仅停留在理论及试验研究阶段,由于其构造复杂,造价较高,难以应用于实际工程中;相关结论可为竖向隔震技术的发展提供参考。
关键词:结构工程;竖向隔震;隔震技术;隔震支座
引言：基础隔震是在结构物底部与基础面之间设置某种隔震装置,从而减轻结构振动,达到保护结构的目的。目前采用叠层橡胶隔震是一种较常用的方法,但是这种技术仅仅在水平隔震方面具有较好的效果,在竖向隔震方面却起不到效果,同时高昂的造价也制约了其在广大农村地区的推广使用。针对现有隔震技术的不足,本文提出了一种施工简单、造价低廉、具有三维隔震效果的水平竖向复合隔震墩。这种预制隔震墩除了可避免湿作业以外，还可以对既有建筑进行隔震改造。隔震后的结构可适当降低上部结构的抗震构造措施标准,从而将节省的资金用于这种新型的隔震层,基本不增加房屋造价。为深入了解复合隔震墩的隔震性能，作者对设有复合隔震墩的隔震体系模型进行了振动台模拟地震试验,研究了隔震墩在水平和竖向上的隔震效果及减震机理。
一、隔震系统组成
阻尼装置、隔震装置、地基微震动与风反应控制装置等是隔震系统的主要组成部分。隔离装置的主要功能是降低建筑物的水平刚度，从而延长基本周期，从而使建筑的基本周期避免高能量频带，而建筑物的位移大多发生在隔离层中。隔离器具有自动复位装置，可在大变形后自动复位。同时，建筑物的减震装置的主要功能是消耗地震传递的能量,减少向上传递的能量，避免隔离层两部分之间的过度位移，并有助于减少隔离。装置。隔振系统的灵敏度受微振动和风响应控制系统的控制，使结构在风荷载或轻微地震作用下，通过结构本身的抗力来保持结构的稳定性，从而使结构CA。N在预期地震作用下发挥作用。
二、竖向地震作用分析现状
1高耸结构烟囱的破坏
主要是水平裂缝和竖向裂缝，其次是斜裂缝、斜向断裂、X裂缝和竖向裂缝。任耀慧总结了国内外烟囱结构竖向地震作用的计算方法，并对现有方法进行了评价。电视塔的结构主要分为钢结构、钢筋混凝土结构和混合结构。以广州塔混合结构为例，利用ANSYS对竖向地震作用进行了分析，得到了塔架结构的变形和应力特性。
2桥结构桥梁结构广泛应用于高速铁路、城市立交桥和高速公路。
于占彪采用预应力混凝土连续梁桥作为模型。在竖向地震作用下，中跨梁和支座的位置更容易受到地震的破坏。
3建筑结构多层和高层建筑结构
通常需要竖向地震作用。然而，高层隔振技术难以实现。以科比多层建筑为例，分析了杨春天在竖向地震作用下的地震破坏。
4地下结构
常见的地下结构包括隧道和大型框架地下结构。以地铁隧道为例，和为采用非线性地震反应分析方法，探讨竖向地震作用对隧道动力响应的影响。
杨金瑞等研究发现，竖向地震作用对浅埋双跨地下结构中柱具有非常显著的影响。
5建筑设备大型控制中心不可中断设备
在地震中的损坏将造成通信、供电、运输的障碍，小文物的损坏将造成国家历史数据的丢失。通过建立垂直和水平地震作用的力学模型，张云峰研究了储罐的地震响应。赵守江分析了中国古代木结构和文物的地震反应，发现竖向地震作用会导致显示伪影的显著滑动。
三、竖向减隔震技术研究
1传统隔震装置
传统的垂直隔震装置包括碟形弹簧、空气弹簧、螺旋弹簀等，并已成功地应用于一些工程中。薛素多等提出了空间网架结构的垂直弹簀减振装置，垂直隔振效果良好。吴健介绍了空气弹簀在机械领域垂直隔振中的应用。陈晓成提出了一种由铅橡胶隔离垫、螺旋碟形弹簧和粘滞阻尼器组成的三维隔离装置，可显著降低水平和竖向地震响应。
2新型隔离装置
夏昌开发了一种磁悬浮隔离轴承,理论.上可以在结构的垂直方向上实现“垂直冲击"。开发了适合中国广大农村的复合隔离墩，具有良好的经济效益和社会效益。刘毅等设计了一种集球形式的垂直隔震装置。通过相关试验，发现其具有良好的竖向刚度。
3垂直阻尼法
近年来，国内外学者提出了主动、半主动和被动控制的结构消能方法。赵亚敏分析了垂直TMD系统阻尼效应的动态效应，得出了垂直TMD参数的合理设计可以使减震效果良好。
四、减隔震效果讨论
通过对竖向隔震技术的总结，得出各种隔震方法的特点、适用范围和应用前景。大多数垂直隔震方法已经通过实验或软件仿真得到了验证。然而，也存在着许多问题，如当竖向地震作用超过某一极限时，竖向地震作用不是抗拔和难以抵抗倾覆时，容易引起一定倾角。磁悬浮式隔震支座在理论上具有良好的隔震效果，但水方为方形。衔铁的延伸需要增加衔铁的长度，以保证水平方向的稳定性。衔铁的长度将增加底座的弯曲力矩或基座与支撑件之间的碰撞。
五、结束语
隔震技术作为一种显著的减震技术，在几次地震中取得了良好的效果，已被公众广泛接受。目前，随着科学技术的日趋成熟和产品的不断完善，隔震结构体系将越来越多地应用于建筑结构的抗震性能。相信今后将越来越多地应用于复杂高层建筑。对各类建筑、桥梁、设备等划分更仔细，分类开发有效的竖向及三维隔震装置。完善竖向减隔震方面的相关规范,增加竖向地震作用研究。针对高层、超高层、高耸结构等,研究新型消能减震方法,提高结构的抗震能力。
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