高层建筑结构设计中的隔震减震 王文聪

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:王文聪
[导读] 摘要: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。
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        摘要: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;隔震减震;结构设计
        引言
        如今,建筑的抗震问题受到了人们的广泛关注,采用合适的防范措施来增加建筑的抗震性能是建筑工程中非常重要的一部分。与此同时,采用合适的隔震减震措施可以保证建筑的稳定性和安全性。在进行建筑结构设计时,除了要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震时不坏,中震时可修,大震时不倒塌。
        1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。
        2高层建筑隔震减震设计原理
        (1)在高层混凝土建筑中,其隔震设计指的是在混凝土的底部,进行隔震层的设计。并且在地震作用力,隔震层能够发生水平变化,从而使其产生的作用力无法对上边的高层建筑带来影响。它对高层混凝土建筑而言,可以使上部建筑物和地基中间产生的共振越来越少,并且能够吸收振动能量。在隔震构件中,主要是有三个部分:①铅制的缓冲性构件。这个设计是采用了铅材料,一般纯度比较高,在塑性变形以后,制作成为构件。②钢制的缓冲性构件。该构件指的是塑性变形材料之后形成的构件,从而达到衰减震动作用。③叠层式橡胶,设计主要是在钢板之间,采取橡胶重叠,进行交互接合,并且施加压力,利用热从而做成的构件,他们的弹性常常是比较高的。并且能够避免地基产生共振,使高层建筑抗震结构可以处于垂直状态。
        (2)相较于隔震措施,高层建筑结构设计中的减震措施则较为多样化,具体减震方式可以分为三类:①消能减震。主要是对混凝土建筑结构附加阻力值的利用,如果阻力值不断上升,达到最高,那么就会使建筑的抗震能力减弱。这个方式在建筑结构的很多地方,进行耗能元件的设置,产生振动的情况下,就会造成滞回变形,消耗能量,例如摩擦力电阻器和金属的阻力器等。②跷动式减震。它可以将上下两部分结构进行脱离,并且晃动上部结构,实现隔震效果。和过去的隔震技术不同的是,它在对转动约束起到放松作用,而不是水平约束。③机械式的减震。这种方式常常是利用在高层混凝土建筑中,在其内部使用钢支撑,和外部钢管不粘结。


        3建筑结构设计中的隔震减震措施
        3.1高层建筑结构设计的隔震措施
        高层建筑设施的隔震措施具有多样化的特性,为实现最大的隔震效果,应与隔震措施相结合,开展隔震层的设计工作,根据施工的地质地貌特征等,选择相应的隔震材料,并在相应的位置上设置好隔震措施。
        3.1.1特殊材料地基隔震措施
        地基是高层建筑结构设计的基础,主要是因为地基会直接接触地震,同时还是地震波的直接受力区域,所以,需要做好地基的隔震处理,对基础的部分开展特殊化的处理工作,做好垫层的铺设工作,更好地降低地震波给建筑设施产生的不良影响。该种处理措施的使用历史悠久,主要是借助消耗地震能量的形式,切实地保障建筑设施的安全稳固状态。在做垫层时,通常会使用砂及粘土一类的物质。
        3.1.2基础隔震
        基础隔震措施需要借助隔震装置设施,将其装置安装到基础和上部建筑设施中间的位置,隔震层的位置会有所差异,会在一定程度上降低地震波向上传递的数值,该种隔震措施较为传统。所以在实际的施工中,缺陷问题会比较严重,该种措施主要被应用到一些地层的建筑设施中,如果将其应用到高层建筑结构中,根本无法达到较好的隔震效果,同时还会延长建筑设施的自震周期时间,无形中增大了建筑设施的自身重量,影响到隔震的处理效果。所以应根据建筑设施的实际状况选择相应的基础隔震措施。
        3.2新建建筑设施结构减震措施
        近年来,越来越多的创新建筑理念不断出现,同时相关的新型建筑也逐渐涌现,随着我国信息技术的不断提升,人们能了解的相关信息也不断增加,所以当前人们对于建筑物的安全意识关注度也在逐年攀升。在当前的城市建筑物建设过程中,人们对地震的关注度不断增加,相关的建筑物都在增加抗震性和减震性。就目前的建筑设计而言,想要提升整体抗震效果需要对各受力环节进行整体质量的提升,针对各基础部位进行强化,通过特殊处理的相关建筑物基础部位能得到强化,不会出现有关的质量问题,同时在建筑物的各部位安装相应的减震装置,可缓解地震带来的能量冲击,有了相关的减震效果能防止地震影响出现,添加减震措施,加强隔震层,最大程度地提升建筑物的整体质量。
        4加强隔震减震研究和实际工程在地震中的监测
        我国目前的隔震减震设计还不够成熟,各种隔震减震结构大多是依靠模拟出来的地震数据进行建筑图纸的设计,但这些隔震减震设计几乎没有经过真实地震发生的检验,这些隔震减震设计还存在很多问题,首要问题就是实际案例数据并不是很多。在地震发生的过程中,地会剧烈晃动,这时会产生各个不同方向的力,不只有横向力,同时还会有纵向力,也会有其他方向的力。由于地震的发生是不可控制的,因此我国的隔震减震结构还有很长的路要走,应尽可能降低地震对建筑物的破坏,降低人们损失。
        结语
        综上所述,我国大部分地区都处于地震的多发带,所以必须要在建筑结构设计的工作中注重隔震减震的设计,以此保障我国建筑事业的发展品质。把建筑设施的抗震问题放到重要的位置上,选择相对应的结构设计方案,尽可能地防止其受到地震的影响,避免破坏或影响建筑设施。利用建筑结构抗震规范内容,总结各个国家的建筑抗震经验,正确地指导建筑抗震设计工作,以此更精确地反馈出各个国家的经济建设水平。
        参考文献:
        [1]GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
        [2]CECS126:2001,叠层橡胶支座隔震技术规程[S].北京:中国工程建设标准化协会,2001.
        [3]JGJ297-2013,建筑消能减震技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
        [4]李加才.浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].规划设计,2017,(16):48.
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