高層隔震建筑結構設計方法研究

朱元祥

摘 要：文章主要論述的是有關高層隔震建筑結構設計的問題，首先，文章主要從隔震結構的概念、原理及其特點出發對其進行了簡要的概述，繼而在此基礎上，主要分析了做好高層隔震建筑結構設計的要求以及具體設計方法，希望能夠為建筑領域提供參考，從而使高層隔震建筑結構設計能夠達到更高的水準。

關鍵詞：高層；隔震；建筑；結構設計；方法

地震的發生對于建筑物安全性及使用性的保證會產生十分嚴重的影響，大量的實踐表明，存在隔震結構設計的建筑與不存在上述設計的建筑在抗震效果方面存在很大差距，因此，為最大程度的保證人們生命及財產的安全，做好隔震建筑結構設計已經成為了目前社會較為關注的一項問題，同時，由于高層建筑已經成為了目前建筑領域的一個主要建筑方式，同時，相對于普通建筑來說，高層建筑在隔震結構設計方面要求也較高，因此，必須主要針對這一建筑形式的隔震問題進行分析。

1 隔震結構概述

1.1 隔震結構的概念與原理

所謂的隔震結構主要指的是在建筑物基礎與上部結構之間通過設計隔震層的方式來達到隔震目的的一種結構。通過對隔震結構的設計，房屋結構能夠與基礎分離開來，一旦出現地震等，房屋結構便能夠有效的使自身所需要承受的能量得以擴散，從而盡可能的減少由于地震而對房屋穩定性等帶來的影響。實踐證明，存在隔震結構的房屋，在地震發生時只會發生輕微的運動或變形，而不會出現倒塌的現象，這體現了這一抗震方法的有效性。

隔震結構的原理主要是通過隔震層來實現的，隔震層的設計會使得房屋結構的周期得以延長，使結構對加速度的反應得以減小，這樣的原理是促使其能夠有效的避免地震所帶來波動的主要原因。

1.2 隔震結構的特點

通常情況下，抗震設計的主要目的是為了保證建筑物不至于因為地震的發生而產生倒塌或損壞的現象，而對于罕見的破壞力強大的地震來說，及時存在隔震結構的建筑物也是允許出現被破壞的現象的，但不倒塌這一點必須得到保證，這能夠保證居民的生命安全，但卻無法保證其財產安全，且建筑物一旦出現被破壞的現象，其修復過程也十分困難。做好隔震結構的設計對于解決上述問題具有重要價值。隔震結構設計會使得地震所產生的沖擊波能夠在建筑范圍內被有效的分散開來，從而使建筑的結構不至于出現被破壞的現象，在保證居民生命安全的同時，也對其財產安全的保證做出了承諾。

2 高層隔震建筑結構設計

2.1 設計要求

高層隔震建筑結構設計要求主要需要從設計方案、設防目標以及隔震部件三方面入手：首先，在高層建筑施工之前，必須要針對其隔震結構進行方案設計工作。設計方案根據不同的施工地點以及建筑物對防震級別的要求有所不同，同時方案的設計還需要有效的符合目前經濟與技術發展的特點，這樣才能使其更加具有合理性，更加容易被實現。其次，存在隔震結構設計的房屋其抗震性能要求優于普通的抗震建筑，大量的實踐證明，存在隔震結構設計的房屋在面對水平地震時，相對于僅具有普通抗震結構的房屋的設防力度會多出0.5個點，由此可見，其抗震效果非常值得肯定。最后，在隔震部件方案，設計方案上應對隔震部件的性能進行嚴格的規定，要使其使用壽命以及各項參數等均能夠滿足所要達到的要求，必要時，有關人員需要對各部件進行抽樣檢查，以最大程度的保證其使用性能。抽樣檢查的過程對于每一類型部件的抽取個數應不小于3個，合格率必須保證達到百分之百。除此之外，零件的數量必須多出工程所需具體數量，以使工程出現問題時，零件能夠及時被替換，避免影響工程進度。

2.2 設計方法

第一，高層隔震結構設計與非隔震建筑設計過程大體類似，有關人員需要對上部結構方案進行初步確定，同時還要提前做好對結構的布置工作，選擇好結構設計所需要的零件其材料，對零件與材料的尺寸等各項參數進行確定，以為設計過程提供基礎，同時，出于隔震層會導致上述結構所承受的地震作用降低，因此可以適當的降低對柱子軸壓比以及柱子截面的限制。第二，在對隔震裝置進行選擇的過程中，一定要嚴格保證其承載力能夠達到具體要求的水準，要使其能夠在一定承載力的范圍內不至于發生變形，這對于建筑穩定性以及抗震性的保證十分重要。除此之外，還應對隔震制作的尺寸、類型等各項參數進行確定，并做好布置工作，以保證設計過程的順利進行。第三，對結構隔震體系動力參數的確定同樣十分重要，具體確定過程要嚴格相應模型來完成。其中結構的剛度以及阻尼比等都是非常重要的參數，必須得到足夠的重視。第四，結構隔震控制驗算工作能夠有效的保證設計過程的準確性及合理性，對于高層隔震結構設計同樣十分重要。驗算過程需要包括速度、加速度以及位移等問題，要保證其能夠有效的符合設防標準。第五，在做好上述工作之后，便要開始對隔震構造的設計工作，主要內容包括對隔震支座以及阻尼器的設計，同時也包括對各配線的設計，具體過程要嚴格按照相應的技術標準進行，以最大程度的保證設計過程的合理性。

2.3 對隔震層的設計

對隔震層的設計主要包括對隔震裝置的選擇以及對隔震層的平面布置兩方面：首先，對隔震裝置的選擇是做好隔震層設計工作的基礎，選擇過程首先要保證裝置能夠同時承受縱向的承載力以及水平的變形，還要使其能夠有效的對建筑物起到支撐作用，這是隔震裝置必須要達到的基本功能，同時也是設計的關鍵。考慮到強風以及大型地震對隔震結構的要求，隔震層必須具備相應的水平剛度才能最大程度的減少由于地震而對自身產生的影響。其次，做好對隔震層的平面布置工作也十分重要。要將隔震層設置在第一層以下。同時，具體設計過程對于其平面布置應力也應有所要求，要保證其具有良好的對稱性，將布置重點放在主要受力部分。對隔震層隔震功能的驗算也要得到足夠的重視，這是設計人員必須認識到的一點要求。

3 結語

通過上述文章可以看出，地震的頻繁發生使得抗震功能開始成為了社會對建筑的一個主要要求，傳統抗震功能在小型地震下，能夠有效的保證建筑物不被破壞，一旦遇到大型地震，建筑物受到破壞是不可避免的，這對于人們財產安全的保證十分不利。做好高層隔震建筑結構設計工作對于解決上述問題具有重要價值。想要使隔震結構設計能夠更好的發揮其價值，就必須對其設計原理及設計方法進行了解，并將設計方法應用到具體實踐過程中，這樣才能最大程度的保證設計過程的順利完成。

參考文獻

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