高层建筑结构 设计中的隔震减震

发表时间:2020/8/20   来源:《建筑实践》2020年9期   作者:孙志伟 孟瑜
[导读] 近年来,随着建筑行业的快速发展,高层建筑在数量与规模上均有较大提升。地
        摘要:近年来,随着建筑行业的快速发展,高层建筑在数量与规模上均有较大提升。地震是一种极具破坏力的自然灾害,其对建筑结构所造成的破坏是严重不可逆的。在城市高速发展的今天,如何有效提高高层建筑结构的抗震性成为了社会关注的热点。为了保证安全性和稳定性,相关单位需要结合实际情况,采取相应的隔震减震措施,做好抗震设计,保证小震不坏,中震可修,大震不倒。对此,本文从设计层面着手,对高层建筑结构设计中的隔震减震措施进行了具体分析,以期为相关工作者提供借鉴。
        关键词:高层建筑;结构设计;隔震减震?
        引言
        对建筑结构而言,在对其设计的过程中,不可忽视的重要内容就是隔震减震,尤其在对建筑设计的过程中,应该做好以下内容:第一小震不坏;第二中震能够修;第三出现大震时不能够倒等。科学合理的隔震措施能够全面加强建筑结构设计质量,在一定程度上发挥着不可忽视的作用,只有这样才能提高建筑结构的安全性,进一步促进其稳定性。
        1高层建筑结构隔震减震概述
        建筑设施内部的阻尼数值和地震能量消耗存在较为紧密的关系,在开展高层建筑结构的设计工作时,应利用好这一特点,适当调整建筑设施内部的阻尼大小,利用建筑设施阻尼更好地吸收地震的能量,这样可以更好地保障主体结构的稳固性,尽可能地减轻其所遭受到地震灾害。将隔震技术应用到高层建筑结构的设计工作中,已经成为我国时代发展的必然。我国在汶川地震后,隔震建筑设施的种类及数量越来越多。一般来说,隔震设计所应用到的施工材料和我国以往的设计方案所存在的差异比较显著,和传统抗震设计方案对比,当前的隔震设计难度会比较高。隔震措施会受到时间因素的影响,可将隔震措施应用到新型的建筑结构之中,也可在建筑设施完成后,借助阻尼来调控地震吸取的能量,更好地实现减震的目的。站在适用部位的角度上分析,减震措施的应用范围相对来说比较广泛,不管是上部结构,还是隔震的夹层,都可以使用减震措施。通过使用消能减震技术,安装消能减震设施,更好地调整结构的阻尼比数值,避免建筑设施的结构产生变形等问题,利用附加装置更好地吸取地震的能量,全面性地防护主体的结构,防止其在遭受地震灾害后严重破损。就数值统计信息可以更好地了解到,应利用好消能减震的结构,更好地提升建筑设施的抗震性能。
        3高层建筑结构设计中的隔震减震措施
        3.1高层建筑结构设计中的隔震措施
        高层建筑的隔震措施多种多样,为了实现最优的隔震效果,大部分情况下会对多种隔震措施进行结合,设置隔震层是目前最为常用的隔震措施。在实际的施工过程中会根据不同地质地貌,配合不同的隔震材料在不同的位置进行隔震设置,文章对不同的隔震措施加以介绍:(1)特殊材料地基隔震。地基是建筑物中与地震最为直接的接触面,也是地震波的直接受力区。因此,最快速有效的隔震措施便是对地基的隔震。地基隔震是通过对基础部分进行特殊的处理并且铺设垫层,以此来减弱地震波对建筑物的损害。这种措施使用历史较长,主要是通过消耗地震时产生的能量来保护建筑物的安全与稳定。在做垫层时大多会使用沙子或黏土,目前人们已经研究出一种以沥青为原材料的隔震材料,这种材料的隔震效果相对较好,会在未来的高层建筑物隔震中广泛应用。(2)基础隔震。基础隔震措施的原理是将隔震装置设置在基础与上部建筑之间,由于隔震层的位置不同,这种措施会减少地震波向上的传递,这是一种传统的隔震措施。在实际施工中也存在一定的缺陷,这一措施较适用于多层或低层建筑,若应用与高层反而无法起到很好的隔震效果,高层建筑使用这种隔震措施会延长建筑物自身的自震周期,使建筑物的自重增加,反而不利于隔震。

目前最常用的隔震方法主要有摩擦滑移隔震、滚轴滑移隔震等,可以根据不同的建筑物选择不同的方法。(3)结构悬挂隔震。结构悬挂隔震措施的主要做法是将建筑物中的大部分或全部的结构悬挂起来,在发生地震时,这些被悬挂起来的结构便不会被地震波影响,从而对建筑物实现最小的损害。这种隔震措施大多使用于大型钢结构建筑中,在大型的钢结构建筑中悬挂结构的隔震措施会对设计提出较高的要求,只有将主体框架和子框架进行完美的结合,才能使子结构在地震中不被干扰。结构悬挂隔震的工作原理是让主框架在地震中跟随地壳运动进行摇摆,与之匹配的子框架则用吊杆或者锁链进行连接,地震所产生的能量传递至这一部位会相应减弱,且子结构也不会有惯性力的产生。这种措施的隔震效果较好,能够很好的隔断地震对建筑物的损坏,但是其工程造价较高,不适用于一般的建筑物。
        3.2高层建筑结构设计中的减震措施
        (1)严格设计建筑物走向。地震主要是因为地壳运动产生的,因此地质结构有着重要的意义。在地震之后,房屋产生的震动方向就是震向,和房屋例塌有着重要的关联。在对玉树地震进行分析时可以发现,如果建筑是垂直于震向的,那么就不太容易倒塌,较高建筑倒塌率出现在平行于震向的建筑物中。相关研究表明,在地震产生时,平行于震向的建筑容易出现倒塌,主要是因为它能够随着地震波运动,产生很大的幅度。因此,在选择建筑物地址之前,必须要考察好所在地的地质条件,并且分析震向,减少建筑物和震向出现平行的情况,保持二者的垂直。(2)无粘结支撑体系。在内核钢支撑和钢管中间,以及外包钢筋中间,利用一些无粘结漆,可以形成滑移界面,或者是在外包钢管和内核钢支撑处,利用无粘结支撑系统,在建筑物结构中,该减震方式是最为有效的。在支撑中段设计外包层,从而保证内核钢支撑,可以在支撑两端能够正好露出,从而采取螺栓,对框架结构进行连接,这个方式可以聚集压力和拉力,都在内核钢支撑处。另外,保持内核钢和外包层的滑动,并且为了减少结构的变形,防止在压力下,内核钢支撑产生结构的屈曲,或者出现局部屈曲,就需要认真设计在滑移界面的规格,选择合适的施工设计。在这种情况下,产生地震时,就能够使内外钢产生一种配合效果,从而促进地震能量的消耗。这种方法也存在很大的缺陷,就是要求很精准的计算和设计。(3)跷动振动控制。跷动减震主要是分为两种方式:第一是因为因为其下部基础,和地震力较大的构件不够紧固,第二是因为在竖向方面,下部基础和完整的上部结构不够紧固。其中,第二种措施适合地震强烈的效果下,建筑物较高并且较宽,在竖向上都能够形成很大的拔力。
        结语
        总而言之,地震对建筑结构尤其是高层建筑结构的影响无疑是巨大的,不但可能破坏到整体建筑结构稳定,而且还可能会威胁到人们的生命财产安全,为此这就对高层建筑结构的隔震与减震设计提出了更高的要求。因此,设计人员在进行高层建筑结构设计过程中应当要采取有效的隔震与减震措施,在根本上提高整体结构的防震性能与稳定性,切实保障人们的生命财产安全与社会安定。
        参考文献
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        [2]赵振鑫,梁爽.高层建筑结构隔震设计过程中常见问题分析[J].建筑建材装饰,2019(4).
        [3]庄绪明.高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].住宅与房地产,2018(25):73.
        [4]张桢.高层混凝土抗震墙隔震结构地震反应的支座力学参数影响分析[D].太原理工大学,2018,85(8)123-129.
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