房屋建筑结构设计中的隔震措施设计分析

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:申勋财
[导读] 摘要:建筑结构设计中,隔震设计不仅是建筑工程设计的一项重要内容,而且也是影响建筑结构稳定性的重要因素之一,对建筑工程的设计和建设质量有着重要的影响。
        浙江省工业设计研究院有限公司  浙江杭州  310051
        摘要:建筑结构设计中,隔震设计不仅是建筑工程设计的一项重要内容,而且也是影响建筑结构稳定性的重要因素之一,对建筑工程的设计和建设质量有着重要的影响。本文将通过对建筑结构设计中隔震设计的作用和原理分析,结合建筑结构的隔震设计主要依据和要求,对建筑结构的隔震措施及其设计应用进行研究,以供参考。
        关键词:房屋建筑;结构设计;隔震措施;设计;分析
        建筑结构设计中,其结构的隔震与抗震性能,是进行建筑结构稳定性评估的重要影响因素之一,对建筑结构设计以及建筑工程的整体质量均有着重要的作用和影响[1]。尤其是随着建筑事业的不断发展以及人们对建筑工程质量要求的不断提升,促进了建筑结构设计以及建筑结构的抗震性能设计要求的提升,在这种情况下,加强对建筑结构设计中抗震性能设计的研究和分析,通过合理、有效的建筑结构隔震措施设计和应用,从而全面提升建筑结构的整体性能与质量,具有十分突出的必要性和重要意义。为此,下文将通过对房屋建筑结构设计中隔震设计的重要作用和原理分析,结合房屋建筑结构的隔震设计依据和要求,对房屋建筑结构设计中的隔震措施及其设计应用进行研究,以供参考。
        1、房屋建筑结构的隔震设计作用和原理分析
        1.1 房屋建筑结构的隔震措施设计作用分析
        建筑结构设计中,隔震措施的设计和应用,是以实现地震作用下建筑内外结构稳定性的有效保护为主要目的[2],避免建筑结构受地震作用影响发生破坏。其中,建筑结构设计中,通过对隔震措施的设计和应用,具有非常显著的作用和效果,具体表现为不仅能够实现建筑居住用户的生命与财产安全保障,而且能够有效降低地震作用对建筑结构及其内部装饰等严重破坏,降低地震作用造成的严重经济损失情况发生。由此可见,在建筑结构设计中,重视对隔震措施的合理设计和有效运用,对建筑结构的安全性与稳定性提升以及建筑工程建设的整体发展,均具有十分重要的作用和意义。
        1.2 房屋建筑结构的隔震设计原理
        根据建筑结构设计的有关理论与研究现状,对建筑结构的隔震措施设计和应用,是通过在建筑结构设计中对一些较为特别的阻尼配方技术手段进行有效利用,从而减轻地震作用对建筑结构水平方向上所形成的振动影响,确保建筑结构即使在较大的震动作用下虽然水平方向上存在震动变化,但是其结构纵向中的支持力仍然能够满足需求[3],并通过建筑结构在地震作用下的反复摩擦传导及其对波动能量的有效削减作用,确保建筑结构整体的承载能力可靠,对建筑结构在地震作用下的严重损坏情况进行有效避免,提高建筑结构的安全性与稳固性。
        通常情况下,建筑结构设计会按照下部结构、上部结构与隔震层三个不同的结构划分进行合理设计和建设实施[4]。其中,建筑结构的隔震设计,即在建筑结构的隔震层实施。此外,根据建筑结构划分及其隔震系统的具体设计情况来看,建筑结构中所采用的隔震措施及其作用原理,主要表现为在建筑下部结构的震动能量传递到隔震层后,通过隔震层中的有关防震装备对其进行大幅削弱,再加上削弱后的波动能量向建筑上部结构传递,由于在建筑结构的上部结构区域所存在的震动能量相对较小,因此,对建筑结构的破坏作用也会明显减弱,从而实现建筑结构整体稳定性与安全性的有效保障。需要注意的是,建筑结构设计中,为促进其上部结构对地震作用的应对能力提升,从而有效保障建筑结构的稳定性,减轻地震作用对建筑结构的破坏影响,还需要针对建筑的上部结构在具体设计中进行一定的优化和改进,提高其建筑结构设计的质量和效果。
        2、房屋建筑结构的隔震设计主要依据分析
        房屋建筑结构的抗震设计中,主要是以建筑结构的基本构造以及建筑场地与建筑整体规划、建筑的结构性能目标等为设计开展的主要依据。
        其中,在以建筑结构的基本构造作为建筑的抗震设计依据中,随着钢筋混凝土结构在建筑工程中的日益广泛应用,对建筑结构的抗震设计,就需要针对钢筋混凝土结构建筑的特点进行详细分析与设计考虑,注意从建筑结构中的钢筋规格及其大小、横截面等情况分析,确保对建筑结构的抗震设计质量安全、可靠。通常情况下,在进行钢筋混凝土结构的建筑抗震性能设计中,需要结合其建筑结构的材料强度进行抗震方案设计和确定,从而确保建筑结构的抗震设计科学、合理;而对砖混结构建筑的抗震设计来讲,在具体设计中多会通过对建筑结构的楼层高度进行合理限制,来确保其建筑结构的抗震性能可靠。值得注意的是,对设置有横纵墙的建筑结构抗震设计,只通过限制建筑楼层的高度来实现建筑结构抗震性能提升的方式,在实际应用中存在较大的局限性,还需要加强对建筑结构中的钢筋水泥强度控制和改进提升[5]。
        在以建筑场地与建筑规划作为建筑结构抗震设计的具体实践中,为实现建筑结构的稳定性与安全性保障,就需要确保建筑场地本身的稳定性较好,同时在建筑外部结构设计中,加强对建筑空间以及建筑间距、外观等的合理控制与设计,并注意对建筑结构的形变以及位移、建筑场地中的障碍物等因素[6],在建筑结构抗震性能中的作用和影响进行有效控制,从而促进建筑结构的抗震性能设计及其质量效果提升。
        根据建筑结构的性能目标进行建筑抗震设计中,由于建筑抗震设计是以地质作用下建筑内部的人员安全最大程度保障为主要目标,因此,具体设计中,需要首先针对建筑场地在地震作用下的承载性能进行详细分析,结合建筑结构设计的目标和要求,进行相应的范围确定后,从建筑地区的最大震级及其作用影响考虑,对建筑结构的抗震性能进行设计,从而实现建筑结构预期的最大震害作用下的安全性和稳固性保障,提高建筑结构的抗震性能。此外,在建筑结构的抗震设计中,对地震作用下建筑内外部结构的完好性保障,是实现建筑结构抗震设计的良好性能判断的最为基本保障。由于建筑结构的抗震性能及其抗风性能等,对建筑使用年限及其结构安全性等都存在着较大的作用和影响,均需要在建筑结构设计中对上述问题及其影响进行详细分析和设计体现,从而促进建筑结构性能及其抗震水平提升。


        3、房屋建筑结构设计中的隔震措施及其设计分析
        结合房屋建筑结构设计及其隔震措施的设置和应用情况,在进行房屋建筑结构设计中的隔震措施设计中,应注意从以下几个方面,对房屋建筑结构的隔震设计及其具体技术措施进行研究。
        3.1 通过建筑地基中的特殊材料应用,来满足建筑结构的隔震需求
        建筑基础隔震作为建筑结构隔震设计的一种常见措施,其中在传统的建筑基础隔震设计中,是通过在建筑基础中进行沙子或粘土铺设,或者是通过沙子和粘土的交替铺设应用,将其作为垫层,以有效降低地震作用对建筑结构的破坏影响,提高建筑结构的抗震性能。但是,随着建筑工程技术与建筑结构抗震设计水平的不断提升,现阶段的建筑结构抗震设计中,还会通过在建筑基础部分采用相应的新型隔震材料,即以沥青作为原料在建筑结构的隔震层中有效设计和应用的一种隔震措施[7],它在建筑结构的抗震设计中也具有较好的隔震效果。
        3.2 建筑层间的隔震措施设计
        建筑结构设计中,对建筑层之间通过一定的隔震措施设计和应用,也具有较好的建筑结构抗震与防震效果。需要注意的是,建筑层间隔震设计及其应用效果,与建筑结构的其他隔震设计相比,隔震效果相对较差,它能够对建筑结构在地震作用下的一少部分震动能量进行有效消除,但同时也具备有施工简单等特征优势,需要结合具体情况进行合理选择和设计应用。通常情况下,建筑层间的隔震措施及其设计应用,是通过在建筑结构的各楼层隔内进行相应的减震装置设置和应用,在地震作用经过该结构部位时,对其进行有效削减,从而达到相应的建筑结构隔震与防震效果。建筑结构层间的隔震设计所应用的隔震装置,其设计情况和建筑基础的隔震具有较大的相似性,并且在旧建筑改造设计中的应用相对较多。
        3.3 建筑基础的装置减震设计
        在建筑结构设计中,通过对建筑基础采用装置减震措施,以达到较好的建筑结构抗震效果,在具体设计中也较为常见。其中,装置减震是通过对特殊装置的有效利用,有效减轻地震作用在建筑结构中的向上传递,从而对建筑结构的抗震性能及其效果进行提升。通常情况下,能够实现建筑结构抗震性能提升的特殊装置,多会在建筑基础部分或者是建筑结构的上部结构部分进行安装应用,并且通过该装置能够对建筑结构中向上传递的地震作用能量实现较大幅度的削减,从而达到较好的建筑结构防震与抗震效果[8]。需要注意的是,上述隔震措施在高层房屋建筑中设计应用,效果并不理想,不仅不能起到较好的防震作用,而且会导致建筑结构的自振周期增加,影响其建筑的抗震性能。
        3.4 建筑结构的无粘结支撑体系减震设计
        在建筑结构设计中,无粘结支撑体系减震技术在建筑结构抗震设计中应用,是通过科学的方式进行建筑内核钢与外包钢管之间无粘结设置和应用,使其形成相应的自由滑移层面,在建筑结构中起到较好的隔震作用。上述建筑结构隔震措施作为一种较为灵活的技术方式,在具体设计和应用中,能够利用建筑结构的内外钢之间相互配合,对地震作用及其影响进行削弱,以起到较好的建筑结构隔震与减震效果。值得注意的是,无粘结支撑体系减震措施在建筑结构设计中虽然具有较好的减震效果,但是对有关结构部件的设计与计算要求非常高,只有满足其具体要求,才能够达到较好的设计和应用效果,应引起重视。
        3.5 建筑结构的悬挂隔震设计
        建筑结构设计中,通过将部分建筑结构或者是将整个建筑结构进行悬挂设计,即能够对建筑结构在地震作用下的破坏情况发生进行有效控制,从而达到相应建筑结构隔震设计目的。其中,建筑结构的悬挂隔震设计,作为建筑结构设计中常用的一种隔震措施,在地震作用下,由于地震引起的波动能量在悬挂的建筑结构中传递难度较高,因此,对建筑结构形成的破坏影响也能够得到明显控制。值得注意的是,建筑结构的悬挂隔震设计,在一些较为大型钢结构建筑设计中应用较多,并且采用悬挂隔震设计的钢结构建筑,其钢结构多会被划分主框架和子框架等不同结构情况,从在吊杆等辅助设施的帮助下,将子框架悬挂在主框架上形成相应的悬挂系统,对地震作用在建筑结构中的能量传递及其破坏影响进行有效控制,最终达到提升建筑结构的抗震性能目的。
        4、结束语
        总之,加强对房屋建筑结构设计中的隔震措施设计进行研究,有利于促进建筑工程结构的整体稳定性与安全性提升,从而有效满足建筑工程的设计与建设要求,推动我国建筑事业的进一步发展,具有十分积极的作用和意义。
        参考文献
        [1]杨海华.高层框剪房屋建筑结构设计问题分析[J].城镇建设,2021(7):307.
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        [3]陈仁涛.建筑结构隔震技术的研究和运用[J].砖瓦世界,2020(6):23.
        [4]岳元元.试析如何提高房屋建筑结构抗震能力[J].门窗,2020(7):187,189.
        [5]陈惠书.探讨抗震技术在房屋建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2017(21):15-16.
        [6]李春辉.隔震技术在建筑工程结构中的应用[J].建筑工程技术与设计,2020(15):3913.
        [7]陈麟海.建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].中国科技纵横,2017(21):90-91.
        [8]陆洲导,姚志伟.建筑结构隔震减震技术的发展与应用[J]. 建筑工程技术与设计,2017(11):1422-1422.
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