摘要:目前我国高层建筑的数量在逐年增多,楼房安全问题已经成为居民关注的首要问题。尤其是在高层建筑物的隔震减震方面,高层建筑需要承受更大的地震负荷,设计师必须优化建筑结构的设计方案,从多个角度采取措施,尽可能提高高层建筑的抗震性,保障居民的生命财产安全。基于此,本文对高层建筑结构设计中的隔震减震进行深入探讨,旨在促进我国高层建筑的不断发展。
关键词:高层建筑;结构设计;隔震减震
引言
近年来,我国各个地区频繁地发生地震事件,所以,其在建筑结构设计上的抗震性能要求会更加严苛。应在建筑设施的抗震性施工中选择相应的隔震减震措施,更好地降低建筑设施在遭受地震时的损坏程度。在构建高层建筑设施时,应综合性地探究建筑设施自身的抗震问题,合理地使用相应的抗震措施,使其可在较长时间中抵御地震。建筑施工单位必须注重地震防范工作的开展,采取不同种类的结构更好的抗震减灾,吸取大量的地震能,把地震的损害程度调控至最低。
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。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。
2高层建筑结构设计中隔震减震存在的问题
2.1隔震减震支座
一般情况下,高层建筑结构的设计中,隔震减震支座深受抗震墙的影响,所以在设计隔震减震墙的过程中,需要秉持分散的设计原则,不可在高层建筑设施的周围布置隔震减震墙,那样会无形中增大抗震墙产生的倾覆力,同时还会影响到隔震减震支座做功状态。需要在受力数值大的区域安装抗震减震支座,结合相关支座设备提升整体质量,最大程度地完成各种减震措施的效果提升,保证其可以提升建筑物质量。
2.2高层建筑结构选择
高层建筑设施的隔震减震设计在结构形式的选择层面上较为复杂化,传统的框架结构主要特性就是剪切变形的问题。高层建筑设施大部分都会选择使用橡胶支座,对其开展隔震减震的处理,重叠橡胶支座的处理措施可为框架起到较强的隔震减震效用,同时还会增大主框架自身的避震性能。
3高层建筑结构设计中的隔震减震措施
3.1高层建筑设计中的隔震措施
3.1.1采用特殊材料地基隔震
地基是建筑接触地面的部分,是建筑的基础部分,在地震时最先波及的便是建筑的地基,所以,只有地基坚实,才能够保证建筑更加稳固,有效地进行隔震。地基隔震的方式通常是选用特殊的材料或者是对地基进行特殊处理,从而减少地震对建筑的损伤,达到隔震的效果。
为了减少地震时所产生的能量,可以在地基中使用大量的沙土或者黏土作为垫层,还有一小部分的设计师会选用糯米作为垫层材料,经过历史的不断验证,现如今使用最多的垫层材料是沥青,这是目前最好的隔震材料。垫层材料的合理选择以及材料的科学配比,能够有效地抵消地震产生的能量和地震波。此外,在地基的表层可以铺设碎石、砂砾石、素土等材料,加大建筑与地面的摩擦力,在地震时能够有效地减少地震波。
3.1.2层间隔震的设计
高层建筑的设计少不了层间隔震的设计,这也是近年来最新型的一种方式,主要是针对高层建筑设计无法应用基础隔震设计的情况,通过隔震支座和隔震层质量的组合来达到隔震的效果。多数设计会选择橡胶作为隔震支座的原材料,来改造建筑结构的夹层,使建筑自身的隔震性能增加。由于隔震层质量和隔震支座的刚度以及隔震系统频率的变化,需要根据现场的实际情况对层间隔震的设计进行实验,利用现场实测的数据来判断层间隔震设计的效果。层间隔震装置的使用可以使建筑在发生地震灾害的情况下吸收大量的能量,有效减轻地震对建筑的危害。而层间隔震在高层建筑设计中的应用前景也是不可估量的,其应用范围非常广泛,不仅能应用于新建筑建设的过程,还能加固旧建筑的隔震措施,有效地对大部分建筑进行隔震。
3.1.3选择悬挂隔震
选择悬挂隔震措施能够有效地避免地震时建筑的主体遭受破坏,能够有效地阻隔地震波的传播。悬挂式隔震设计可以在发生地震时,使上层建筑处于分离状态,无惯性力产生,有效地增加建筑物的隔震性能。这一措施的实施需要大量的钢架结构进行主框架和子结构的组装,对主框架或子结构中的一个结构进行悬挂隔震设计,另一个结构便会处于分离状态,使建筑在地震时随着地壳晃动,减少地壳晃动带来的冲击力,达到隔震的效果,可以用吊杆或者链条把主结构与子结构相连接,从而减少地震能量的传播。
3.2高层建筑设计中的减震措施
3.2.1新建筑物中减震措施的设计
随着地质灾害的不断发生,人们生活质量的提升以及安全意识的增强,居民对房屋建设中的减震措施的要求也越来越高,政府对于房屋建设的抗震等级也有明确的规定,减震设计得到了高度重视。在新建建筑的设计中,主要是对基础部分进行特殊处理,利用消音减震装置进行减震措施的设计,在强震的情况下,耗能装置进入非弹性状态,消耗掉地面运动的大部分能量,减少建筑结构中承受的能量。此外,所有的设计在施工之前完成,对于一些设计需要进行实验数据测试,所有的设计在施工之前也都要验证其可行性和安全性能的等级,为之后防震工作的设计奠定基础,弥补防震工作中的缺陷。
3.2.2对于旧房屋减震设施的加固
在普通房屋的建设中,减震设施的安装一定是在施工阶段进行的,完工之后再进行安装会影响减震效果。但是对于一些老旧的房屋来说,在过去的建设中减震措施的设计还不够完善,减震效果也没有达到国家要求,这就需要对现存的房屋进行减震设施的加固设计。尽量减少施工过程中的不利条件,通过阻尼和消能器来进行加固。可以使用新型技术对混凝土的表面进行加固,这种聚合物的砂浆混凝土能够有效地抗压,具有极高的黏度,同时提高了钢筋的抗锈能力,对于加强高层建筑的减震效果也具有一定作用。
结束语
总而言之,随着我国社会经济和城市建设快速发展,高层建筑成为了城市中独特的风景,高层建筑越来越多,高层建筑的质量和性能,尤其是高层建筑的抗震性能成为了人们关注的焦点。高层建筑结构设计在高层建筑建设中占据着极为关键的位置,设计人员务必准确把握高层建筑结构设计的要点,切实保障结构设计水平,以此增强结构稳定性,推动工程的顺利完工。
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