甚至建筑物也需要隔离(Sinan Acikgoz，工程)

桥梁负刚度及结构支撑示意图

 

给大家科普一下bet366(2023.3.1已更新说明)依靠建筑将自己与外界隔离. 然而, 有时, 建筑物本身需要隔离, 保护它们不受地面震动的影响.

由于附近的振动机器，地面可能发生振动, 交通活动与地震. 地震通常比其他震源引起更大的地面振动, 可能导致建筑物受损. 为了防止破坏，有必要将建筑物与地基隔离开来.

这可以通过震动隔离来实现. 隔震的建筑物可以自由地坐在地基上, 不用固定在地面上. 受地震影响的, 它的柱子可能会在角落上隆起，并开始前后摇摆(见上图摇摆框架). 这种摇摆运动通过防止地面振动使建筑物变形来隔离结构. 具有以下理想的力学性能:

  1. 负刚度:在刚性摇摆结构中, 结构所承受的力随着水平挠度的增加而减小 u. 你可以试着推一本大的教科书，让它绕着一个角旋转. 你越用力，就越不费力. 同样，隔震结构在抬升处受力最大. 这种力的大小与地面震动的强度无关, 有效地将结构与地面振动隔离开来.
  2. 尺寸效应:大多数土木工程结构都很大. 这确保了这些结构通常保持稳定(e.g. 不要翻倒)，因为物体对摇摆的阻力随着它们的大小而增加. 如果你看过芭蕾舞演员做脚尖旋转，你可能对这种大小效应很熟悉. 放慢脚步, the ballerina needs to extend her arms away from chest and become bigger; this provides more resistance against rotation.
  3. 阻尼:阻尼是指减少振动幅度的力. 在一个摇摆的孤立结构中, 当结构与地面碰撞时，由于冲击力的作用而产生阻尼. 牺牲元素(类似于汽车保险杠)可以在界面上使用，以增加阻尼和减缓摇摆运动.

20世纪70年代，新西兰发明了隔离震动的概念.  南Rangitikei铁路桥是第一个也是最大胆的摇摆结构(见上图)，但今天又重新发现了摇摆隔离. 研究正在进行中，以设计和建造一系列结构和材料的高效摇摆系统(见下面的视频链接，一个木材摇摆框架的例子). This presents an important change in earthquake resistant design philosophy; engineers now aim to design buildings where building elements are isolated from the ground and where damage is localised to a few sacrificial elements. 这种隔离有助于挽救生命, 并限制全球地震造成的经济损失.

引用:

给大家科普一下bet366(2023.3.1已更新说明)经典基隔离的进一步阅读:  http://www.sciencelearn.org.nz/resources/1022-base-isolation-and-seismic-dampers

摇摆木框架: http://www.youtube.com/watch?v=AJmMUGkKr8s

Makris N. (2014). 半个世纪的与世隔绝. 地震与建筑物, 7(6), 1187-1221. http://www.researchgate.net/publication/276247133_A_half-century_of_rocking_isolation

Makris N. (2019). 隔震:早期历史. 地震工程 & 结构动力学, 48(2), 269-283.

教授斯楠

 

 

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