谈建筑结构隔震设计中应重视的内容

发表时间:2021/6/11   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:李艳伟 哏流娅
[导读] 摘要:从地理位置方面来看,我国处在世界两个最活跃的地震带上,东濒临环太平洋地震带,西部和西南部为阿尔卑斯一喜玛拉雅地震带,所经过的地方地震频发,地震灾害在世界上居于首位,同时地震灾害也是我国最主要的地质灾害。
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        摘要:从地理位置方面来看,我国处在世界两个最活跃的地震带上,东濒临环太平洋地震带,西部和西南部为阿尔卑斯一喜玛拉雅地震带,所经过的地方地震频发,地震灾害在世界上居于首位,同时地震灾害也是我国最主要的地质灾害。一旦发生地震,就会造成巨大的人民生命财产损失。为了减轻地震对建筑物的损坏,需要采取必要的措施增强建筑物的抗震能力,将地震的负面影响控制到最低。
        关键词:建筑结构;隔震设计;措施
        隔震是建筑结构减轻地震灾害的有效技术,可以减少地震作用对建筑物主体结构及非结构构件的破坏作用。建筑物隔震设计能够显著提升建筑物自身的抗震能力,有效保障建筑物内部人员的安全。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作用已被国外强震记录所证实。国内外的大量试验和工程经验表明:隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右,提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性。
        1建筑结构的隔震技术措施
        1.1建筑物地基使用特殊材料进行隔震
        在建筑物基础隔震工作开展的过程中,最关键的就是要将隔震层变成一个柔性的底层,这样在地震灾害发生时,就能够对地震波起到一定的削弱作用,从而减少建筑物对地震能量的输入。传统的建筑抗震中,通过在建筑的基础部分交替铺上砂粒以及黏土,或者是直接铺上黏土以及砂粒垫层的方式来起到一定的隔震作用。利用这些材料来实现建筑物的隔震处理,随着科学技术的发展以及新材料的出现,相关部门在这方面的研究取得了突破性的进展,并且以沥青为原材料研究出一种新的基础隔震层的填充材料,取得的隔震效果也非常好。
        1.2建筑物的基础隔震
        该隔震方式是通过在建筑物基础以及上部建筑之间设立特殊的设备,来达到一定程度的隔震效果,通过这种隔震设置方式,能够对地震能量的向上传送起到一定的阻碍作用,根据以往的实际工程统计分析发现,最高可使地震发生时,由基础向上部建筑结构传送的能量降低2/3,但是这种隔震方式在实际使用中也存在着一定的弊端,就是由于该设备会导致建筑结构本身的自振周期延长,因此,不适用于高层建筑的抗震设计。当前阶段常见的隔震形式有粘弹性隔震、摩擦滑移式隔震,常见的隔震设备有橡胶垫和橡胶板等。
        1.3建筑物层间隔震技术措施
        建筑物的层间隔震在旧房改造工程中最为常见,该隔震技术施工方便、操作简单,与建筑物基础部分设立隔震设备相比,层间隔震技术的应用,在建筑抗震方面产生的效果并不明显,其减震贡献值大约能够达到10%~13%。建筑物层间隔震技术的实现,主要依赖的是建筑结构各层间安装的减震设备,通过该减震设备来对地震能量进行吸收,从而达到削弱地震能量的目的,使其给建筑结构带来的影响进一步地降低。
        1.4建筑物结构悬挂隔震
        所谓建筑物结构的悬挂隔震,就是将建筑物的部分或者是整体结构悬挂起来,这样的话,在地震发生时产生的能量就无法传输到悬挂结构中,从而能够避免地震给整个建筑结构的稳定性与完整性带来的影响,能够起到非常有效的抗震效果。该技术常应用于大型的钢结构中,对于大型的钢结构来说,其主要是由主框架结构和子框架结构组成的,在整个悬挂体系中,子框架是通过锁链悬吊在主框架结构上的,因此,在地震来临之时,主框架就会随着地壳的运动而不停地摇摆,当地震能量传递到锁链或者是吊杆部位后,就会被削弱,就无法继续传送到子结构中发生惯性力。
        2建筑隔震设计问题
        2.1支座面压问题
        隔震支座在使用正常的状态下会长期承受上部结构的重量。

当发生强烈地震的时候,隔震支座会产生比较大的水平位移现象,这个时候就需要承受地震力以及上部结构重量的共同作用,根据现阶段的建筑规范标准,需要对隔震支座的设计进行多次反复验算,以保证支座面压影响控制在合理范围内。具体主要加强以下两方面验算:其一,要加强对隔震支座面压的验算,而不能仅仅局限于对支座水平方向的变形验算,这样能够进一步加强建筑物在罕遇地震下的安全性与稳定性;其二,应该将地震作用影响作为评估支座平均压力,以确保验算结果的准确性和完整性。
        2.2隔震支座受拉问题
        通常情况下,在地震作用力的影响下,隔震支座所承受的倾覆作用力很有可能会超过自身所能够承受的作用力值。而对于高层建筑物来说,隔震支座所承受的竖向力会相对较大,会引发较大的轴向变形,一定程度上影响高层建筑结构的抗弯和抗剪能力,甚至会引起结构的侧向变形。近年来,建筑层高不断增加,加大了高层建筑物隔震支座发生轴向变形的概率。因此,建筑结构隔震设计过程中需要将轴向受力作为重要的影响因素加以考虑,最大程度上规避建筑结构发生轴向变形。
        2.3隔震方案分析
        首先,从抗风承载力方面来看,风荷载产生的总水平力的计算需要结合建筑物的总重和应用模型等条件作为计算依据。同时,《建筑抗震设计规范》中明确规定有关风荷载以及其他非地震作用下水平荷载标准值所产生总水平力应低于结构总重力10%的标准,需要将计算值与该标准值加以比较,以确定其是否合理。此外,还需要结合《叠层橡胶支座隔震技术规程》,对其中风荷载分项系数的选取标准做出确定,并结合实际承载力对风荷载进行检验,保证其达到最终的设计要求。其次,隔震方案还需结合建筑物的抗震设防烈度、设防分类、场地条件、使用功能要求等,对建筑和结构方案从安全和经济两个方面进行综合对比分析。
        3建筑隔震设计过程中的注意问题
        3.1明确标准,重视经济效益
        建筑隔震设计在我国建筑行业方面的应用尚处于起步阶段。建筑隔震设计标准与施工应用方面的标准尚不完善,使得相关标准难以对实际设计工作的有效指导,对隔震设计工作开展也有着较大的不良影响。这就需要结合实际的建筑隔震工程,不断丰富完善设计标准和设计图集。建筑的隔震设计需要通过隔震支座,利用其自身的变形性能以消除或减弱地震作用。隔震支座及隔震构件等相关设置虽然会在一定程度上增加工程造价,但是能有效地提高上部结构的抗震能力,增强建筑物自身的安全可靠性。因此,建筑物抗震构件的设计安装是不容忽视的。在地震发生后,隔震构件可能会出现不同程度上的损伤,这就需要对其进行及时的维修与更换。针对这些问题,就需要加强对设计标准和经济效益的重视程度。结合建筑工程的实际情况制定科学合理,切实可行的设计目标,并不断丰富拓展设计图集。
        3.2掌握新型的设计方法
        在建筑行业不断迅速发展的社会背景下,隔震技术得到大范围的应用与拓展,尤其是在很多的大体量且较为复杂的建筑中都是必然需要进行隔震设计的。为增强建筑的隔震设计效果,就需要不断学习吸纳先进的新型的设计方法,其中比较新兴的就是BIM技术,通过构建建筑信息模型的方式,为建筑设计和施工提供重要的信息支撑。同时,新型的设计方法也能够在一定程度上有利于工程成本的合理配置。
        结束语
        为了适应我国经济发展的需要,有条件地利用建筑物隔震设计来减轻地震对建筑结构的地震灾害,是完全有可能的,隔震技术的主要使用范围,是可增加投资来提高抗震安全的建筑,在设计和施工过程中,需要秉持严谨认真的工作态度,把控好各个工作环节的工作质量,建筑物才会具有良好的隔震性能、防水性能和防火性能。
        参考文献:
        [1]刘键.高层建筑结构隔震设计关键问题分析与处理探究[J].四川水泥,2020(09):310+313.
        [2]谢延友,石长安.建筑隔震设计相关问题的研究[J].工程建设与设计,2020(16):35-36.
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