探究建筑結構設計中的減震措施

朱 建 偉

(榆林職業技術學院，陜西 榆林　719000)

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探究建筑結構設計中的減震措施

朱 建 偉

(榆林職業技術學院，陜西 榆林719000)

摘要：探討了建筑結構抗震設計的具體方法，對不同類型的結構設計與施工中最常見的減震技術進行了介紹，并分析了各種抗震措施的適用范圍，以有效提高建筑結構的隔震設計水平，保證建筑結構的牢固性。

關鍵詞：建筑結構，隔震措施，減震技術，抗震加固

0引言

在建筑結構設計中，考慮到地震對建筑物的破壞，采取有效的措施來減少這種破壞成為抗震設計的目標。地震發生時，建筑的安全與穩定至關重要，建筑設計人員在設計建筑物時，可以使用隔震設計原理來進行隔震設計，隔震設計中考慮的因素很多，針對不同的因素，會有相應的具體設計方法及隔震措施，本文都進行了詳細的介紹，希望對施工起到一定的指導作用。

1建筑結構的主要隔震措施

隔震設計一般使用的方法:一種是地基鋪密實土隔震，叫地基隔震。一種是地基與基礎之間用隔震橡膠墊連接做隔震處理，叫基礎隔震。還可以采用上部樓層安裝隔震裝置形成隔震層的層間隔震，來實現建筑的隔震作用。由于每個地區地震烈度不同，建筑場地地質構造也有其特殊性，建筑結構類型也不盡相同，所以到底采用哪種方式隔震，跟工程的實際情況有關。

1.1建筑地基采用經過特殊處理的材料隔震

地基隔震的做法：一種是在地基上鋪砂墊層來隔震，還可以

中國的深圳平安國際金融中心項目(塔樓118層，高660 m；裙樓11層，高55 m；地下室5層，29.8 m)即采用了此類型的結構體系，該結構體系在周邊巨型柱間布置2根鋼柱，在建筑物中設置4道伸臂桁架和7道帶狀桁架，為了使巨型框架承擔一定的剪力，在帶狀桁架間設置型鋼巨型斜撐，形成了多道抗震防線。

2)巨型桁架結構。該結構由大截面的豎桿和斜桿組成的懸臂桁架承受水平和豎向荷載。巨型桁架結構也可與其他常規結構體系組合成許多性能優的巨型結構體系，例如芝加哥約翰—漢考克大廈(344 m，100層)是最早采用巨型桁架筒體結構，中國香港的中銀大廈(72層，315 m)其上部結構為4個巨型三角形桁架。

3)巨型懸掛結構。該結構是采用吊桿將高樓各層樓蓋分段懸掛在巨型主結構上。例如中國香港匯豐銀行大廈，其樓層從桁架上開始懸掛，分三段懸掛體系，每段上升至不同高度，交錯的樓層豐富了建筑立面。

4)巨型分離式結構。例如日本動力智能大廈(高800 m，地上200層，地下7層)采用此結構形式，大廈由直徑為50 m、高200 m的框筒柱形成的共計12個巨型單元體組成，結構中1層～100層設4個柱，101層～150層設3個柱，151層～200層設1個柱，每50層設置一道巨型梁。

2.3混合結構體系

鋼—混凝土混合結構體系早在1972年被應用于國外，此種結構自重輕、延性好、抗震性能較強，與純鋼結構比耐火性能、總價等方面有較明顯的優勢，因此目前被廣泛應用于超高層建筑中。例如上海金茂大廈其主樓的上部結構采用鋼筋混凝土核心筒與鋼結構外框架結合的混合結構體系，該結構體系通過剛性大梁形成一個整體的抗側力體系，可提供較大的使用空間。混合結構體系的應用不拘一格，實際工程中還有其他形式混合結構，例如型鋼混凝土外筒+鋼筋混凝土內筒、型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土內筒、鋼筋混凝土筒體+懸掛混合結構體系等。

3結語

隨著超高層建筑的幾何形式的多樣化及高度增高，對結構的安全和使用功能提出了更高的要求，因此研究發展更合理的結構體系將成為超高層建筑發展的關鍵。

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采用一層軟粘土一層砂土,中間加入一層土工布,使地震波在地基中被多次反射吸收達到衰減的效果，從而在地震時減少對建筑物破壞。近些年來研究出一種替代粘土砂墊層的改性瀝青阻尼隔震墊鋪設在地基中，減震效果提高很多，有效地降低地震對建筑物的損害，有良好的隔震效果。

1.2建筑基礎設置隔震

減震裝置安裝在基礎頂部與上部結構之間，形成一個隔震層。利用隔震層產生的較大位移消耗地震作用和能量,從而減小上部結構的相對位移，采用基礎隔震的方法可以有效降低地震傳輸給上部結構能量的1/3左右，在高層建筑基礎隔震設計中，隨著建筑使用時間的增加，普通的減震裝置，效果阻尼不能充分的發揮效能。所以一般情況下使用幾種摩擦型或粘彈型絕緣橡膠墊，搭配起來共同設置隔震層，隔震效果較好。

1.3建筑層間隔震措施

該方法是在建筑的某些層設置隔震裝置，分離的隔震層更適合應用在修復危房建筑，具有操作簡單、使用方便的優點。跟其他隔震方法比較，隔震效果明顯，可以使地震對建筑產生的能量削弱10%～30%。可以單獨設置裝有減震裝置的隔震層，也可以每間隔一層設置減震裝置，設置靈活但盡量均勻對稱布置。

1.4建筑結構懸掛隔震

懸掛隔震可以應用在大多數高層建筑結構中，地震發生的時候，地震產生的地震波會對結構物產生巨大的能量，使構件產生裂縫或發生變形，主體結構產生側移，而懸掛結構在慣性力的作用下將在相反的方向發生側移，給主體結構一個反方向的作用，抵消部分地震對主體結構產生的能量，從而減少地震對主體結構造成的損失。懸掛部分子結構隔震設計在大型鋼結構房屋中廣泛應用。懸掛的子結構用懸掛錘通過隔震橡膠墊與主結構連接起來制作而成，懸掛達到與主結構分離的目的。大型鋼結構房屋一般可分為主結構和子結構，在框架結構下的可以通過吊桿懸掛，也可以使用子鏈懸掛或電纜懸掛在主框架上，當地震發生時，主框架跟隨地殼運動將一起產生擺動，但子框架與主框架具有可移動吊車等，地震時起重機可以減少地震對建筑物造成的損失。

2建筑結構設計中常用的減震技術

上述措施主要是基于結構的臨界位置，采用特殊材料做成隔震墊鋪設設計，或安裝減震裝置，以減少地震對結構的影響。在建筑結構設計中采取耗能消能減震技術，使用疊層隔震橡膠墊組合成一種建筑能耗組件，增加建筑整體的耗能阻尼，當地震發生時，可以減少地震對建筑物的損害，減震效果的顯著與許多元件的靈活搭配使用有關，通常使用的是不同阻尼器裝置或粘滯環兩種類型的減震元件。隨著減震技術的發展，減震技術應用越來越廣泛。

2.1新建建筑結構減震設計

人們的抗震意識越來越強，對設計人員提出了更高的要求，建筑結構設計理念需要更新，特別是減震設計，越來越受到人們的重視。所以設計時有必要考慮在地基、基礎、上部結構某些層設置隔震層的問題，通過使用耗能或減震組件安裝在建筑物的具體部位上，達到減震的目的。

2.2已有建筑的抗震加固

在建筑物的適當部位增設耗能減震裝置，如消能桿件或阻尼器以達到減震效果。在主結構中增設消能耗能控制裝置，地震發生時能耗散地震所產生的能量，減少地震對主體結構產生的破壞作用，適用于高層建筑，鋼結構房屋，工業建筑廠房，消能耗能控制裝置用于上部結構中非承載構件，不影響原有建筑的布局，就可以達到減震的目的，應用前景很廣闊。

3其他的抗震方法

有些抗震方法雖然在建筑結構抗震設計中使用的少一些，但有時候結合工程實際，這些方法還是需要重點考慮的，使用這些方法對建筑物減震確實起到了很好的減震效果，主要體現在以下幾方面。

3.1建筑物走向設計中抗震

地震是由地殼運動引起的，所以在建設場地的選址時要充分考慮地質結構的構造，從實際出發考慮地質條件在發生地震時，會產生怎樣的影響，進行有效的分析，當發生地震時，建筑的長邊方向與地質構造斷裂帶盡量保持平行，以避免垂直的情況。從以往的經驗看，若保持垂直，建筑在地震時破裂率較高，相反，保持平行布置建筑物走向，地震時建筑物不容易倒塌。

3.2無粘結支撐體系減震

支撐桿件在高層建筑、鋼結構建筑中應用非常廣泛，把支撐桿件設計成耗能桿件就是無粘結支撐體系的由來，在內核設計鋼支撐與外包構件之間添加無粘結滑移層。在水平地震作用下，滑移層在內外鋼構件之間產生能耗，減弱地震對鋼構件產生的破壞。有良好的抗震能力及耗能性能，達到一定的減震效果。

4結語

在接連發生大地震之后，目前建筑結構設計中，人們越來越重視建筑抗震問題，建筑抗震設計的好壞直接關系到人民的生命財產安全問題，事關重大，必須引起高度的重視。而且建筑結構抗震設計問題，必須要充分考慮使用有效減震、隔震耗能措施，最大限度地減輕在地震發生時對建筑物的破壞，保證人民生命財產安全。

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Exploration of seismic isolation in building structure design

Zhu Jianwei

(YulinVocationalandTechnicalCollege,Yulin719000,China)

Abstract: This paper discussed the specific scheme of building structure seismic design, introduced the common shock absorption technology in different types of design and construction, and analyzed the applicable scope of various seismic measures, to improve the isolation design level of building structure, ensured the robustness of construction structure.

Key words: building structure, isolation measure, shock absorption technology, seismic strengthening

Analysis on types of super-high-rise building structure system

Li Hui

(ZhengdePolytechnic,Nanjing210000,China)

Key words:super-high-rise building, structural system, tube structure, truss structure

Abstract:Combining with the development status of super-high-rise building, starting from three aspects of tube structure system, mega-structure system and composite structure system, the paper introduces common super-high-rise building types, and describes their own characteristics, which has provided some guidance for super-high-rise building structure selection.

文章編號：1009-6825(2016)14-0033-02

收稿日期：2016-03-01

作者簡介：朱建偉(1986- )，男，助教

中圖分類號：TU352

文獻標識碼：A