淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

葉宗山 李默怡

河南省商城縣金冠建筑設(shè)計(jì)有限公司

淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

葉宗山 李默怡

河南省商城縣金冠建筑設(shè)計(jì)有限公司

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)體系的日益健全，人民生活水平日益提高，房屋抗震性、穩(wěn)定性問題逐漸受到社會(huì)民眾的重視。通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊的優(yōu)化，可以有效提升建筑物的抗震性能，降低人們的生命財(cái)產(chǎn)損失，滿足現(xiàn)階段社會(huì)居民生活及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；地震災(zāi)害；隔震減震

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震減震模式的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義

通過對(duì)消能減震方案的應(yīng)用，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)阻尼的增加，從而減少建筑物在風(fēng)荷載作用下的位移狀況，有利于降低豎向地震反應(yīng)。在隔震體系的應(yīng)用過程中，通過對(duì)結(jié)構(gòu)自振周期的延長，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)水平地震力的有效降低。大量的減震試驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)證明：通過對(duì)隔震措施的應(yīng)用，可以降低水平地震加速度反應(yīng)，從而有效降低結(jié)構(gòu)性地震對(duì)建筑物的危害，有利于維護(hù)居住者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 建筑結(jié)構(gòu)中的減震策略

2.1 隔震措施

通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)建筑物阻尼的增加，這需要進(jìn)行建筑物外部環(huán)境的利用，進(jìn)行地震傳遞能量的消減，從而降低建筑物的地震損失。為了達(dá)到這個(gè)目的，需要進(jìn)行消能部件的優(yōu)化布置，進(jìn)行結(jié)構(gòu)主軸方向的確定，確保主軸方向阻尼及剛度的增加，也可以進(jìn)行較大結(jié)構(gòu)變形部位的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震能量的有效消減。

通過對(duì)減震技術(shù)的應(yīng)用，可以提升高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。這就需要進(jìn)行建筑物部分模塊的特殊性處理，進(jìn)行消能減震措施的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地震作用力的消減，從而有效維護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，滿足建筑物結(jié)構(gòu)的抗震加固要求。在建筑物地基隔震設(shè)計(jì)過程中，需要遵循隔震設(shè)計(jì)的一般化規(guī)律，進(jìn)行建筑物關(guān)鍵部位的隔震裝置的設(shè)計(jì)。

為了有效提升建筑物的抗震加固性，需要進(jìn)行增加阻尼方法的應(yīng)用，進(jìn)行消能減震裝置的有效設(shè)置，這種消能減震技術(shù)滿足了高層建筑物上、中、下結(jié)構(gòu)的抗震要求，通過對(duì)建筑物特殊部位的抗震元件的設(shè)置，進(jìn)行地震能量的吸收及消減，從而提升建筑物主體結(jié)構(gòu)的安全性，有效增強(qiáng)建筑物的整體抗震性能。

2.2 維護(hù)及保養(yǎng)方法

為了提升隔震結(jié)構(gòu)的整體性能，進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)檢查及維護(hù)方案的制定是必要的，做好隔震結(jié)構(gòu)的常規(guī)檢查及基本維護(hù)工作，在主要隔震構(gòu)造區(qū)域進(jìn)行相關(guān)隔震標(biāo)識(shí)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)隔震層構(gòu)件及隔震構(gòu)造的有效性維護(hù)，避免出現(xiàn)隔震上部結(jié)構(gòu)移動(dòng)狀況。

2.3 建筑的平、立面設(shè)計(jì)

通過對(duì)建筑平面及立體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，有利于提升高層建筑的穩(wěn)定性，這需要落實(shí)好相關(guān)人員的責(zé)任意識(shí)工作，進(jìn)行合理性、科學(xué)性建筑設(shè)計(jì)方案的制定，從而有效提升建筑物的抗震性，做好不規(guī)則建筑抗震設(shè)計(jì)方案的審核工作。

3 建筑結(jié)構(gòu)中的抗震策略

3.1 特殊材料隔震模式

通過對(duì)特殊材料隔震方法的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)地震波的有效削弱，從而降低地震作用力。在傳統(tǒng)材料隔震應(yīng)用環(huán)節(jié)，建筑者進(jìn)行砂子及粘土材料基礎(chǔ)層的應(yīng)用，從而降低地震作用力的負(fù)面影響。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，新型隔震技術(shù)不斷得到應(yīng)用，比如以瀝青為主原料的特殊材料，通過對(duì)這種材料的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)隔震效益的有效提升。

3.2 基礎(chǔ)隔震模式

通過對(duì)上部結(jié)構(gòu)與地面隔震裝置的設(shè)施，可以降低地震的往上作用力，這種基礎(chǔ)隔震模式具備良好的工作效益，有利于降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。這種隔震模式非常適合多層建筑的減震、抗震，在高層建筑隔震應(yīng)用中，隔震效果較差。這種隔震模式實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)自振周期的煙草，主要的基礎(chǔ)隔震模式有摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等，主要的隔震裝置包括夾層橡膠墊式隔震、混合式隔震。

3.3 層間隔震模式

層間隔震實(shí)現(xiàn)了抗震模式及結(jié)構(gòu)隔震模式的結(jié)合，通過對(duì)耗能減震裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震能量的消耗及吸收，這種耗能減震裝置主要由隔震支座構(gòu)成，這種方法具備良好的工作效益，能夠進(jìn)行結(jié)構(gòu)性地震反應(yīng)的有效降低，其具備較為簡單的施工工序。相比于建筑物基礎(chǔ)隔震裝置模式，層間隔震模式的綜合效益較低，相比于基礎(chǔ)隔震模式，還存在著較大的差距。但是層間隔震模式具備其獨(dú)特的抗震效益，通過對(duì)原結(jié)構(gòu)墊熱層等的利用，可以實(shí)現(xiàn)建筑物減震效益的提升，這種方法操作簡單。通過對(duì)橡膠支座隔震裝置的應(yīng)用，可以滿足高層建筑的抗震工作要求，能夠取得不錯(cuò)的抗震效果。

3.4 懸掛隔震模式

通過對(duì)懸掛隔震模式的應(yīng)用，可以進(jìn)行建筑物部件重量的懸掛，從而降低對(duì)地面的承載力，免收地面慣性力的影響，具備良好的隔震效益。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地震作用難以傳導(dǎo)到懸掛起來的建筑結(jié)構(gòu)中，從而實(shí)現(xiàn)地震損害的有效降低。大型鋼結(jié)構(gòu)是常見的懸掛隔震形式，通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系的應(yīng)用，可以有效降低地震危害。這種隔震大型鋼結(jié)構(gòu)體系主要分為子結(jié)構(gòu)模塊及主框架模塊，子結(jié)構(gòu)模塊進(jìn)行吊桿懸掛模式的應(yīng)用，這種隔震體系實(shí)現(xiàn)了子結(jié)構(gòu)與主框架的有效性隔離，減少地震作用力的影響。

3.5 建筑物走向設(shè)計(jì)抗震方法

地震的發(fā)生與地殼運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，與地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在千絲萬縷的關(guān)系。震向就是地震作用力影響下，房屋震動(dòng)的走向。在建筑物選址環(huán)節(jié)中，需要進(jìn)行當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境的深入調(diào)查，進(jìn)行當(dāng)?shù)氐卣鹫鹣虻臏?zhǔn)確性掌握，實(shí)現(xiàn)建筑物走向與地震震向的垂直。

3.6 無粘結(jié)支撐體系減震方法

無粘結(jié)支撐系統(tǒng)是建筑物結(jié)構(gòu)減震系統(tǒng)的重要組成部分，在其抗震應(yīng)用過程中，需要進(jìn)行外包鋼管與內(nèi)核鋼支撐的隔離，進(jìn)行內(nèi)核鋼支撐及鋼管混凝土間無粘結(jié)模式的應(yīng)用，在兩端的支撐處進(jìn)行內(nèi)核鋼支撐模式的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)與高強(qiáng)度螺栓的有效性結(jié)合，增強(qiáng)內(nèi)核鋼支撐的承載壓力，為了達(dá)到這個(gè)目的，需要進(jìn)行滑移界面材料及尺寸的精心設(shè)計(jì)，保證外包層與內(nèi)核鋼的相對(duì)性滑動(dòng)，進(jìn)行內(nèi)核鋼支撐橫向變形的有效控制。要避免內(nèi)核鋼承受過多的外在壓力，避免其發(fā)生整體屈曲及局部屈曲狀況。在地震過程中，通過對(duì)內(nèi)外鋼的配合作用，進(jìn)行地震作用力的降低，從而有效降低地震災(zāi)害的影響。

3.7 蹺動(dòng)振動(dòng)控制減震方法

蹺動(dòng)減震設(shè)計(jì)體系包括兩個(gè)模塊，分別是上部結(jié)構(gòu)與下部基礎(chǔ)的豎向不緊固模式，豎向連續(xù)墻、支撐等構(gòu)件與下部基礎(chǔ)的不緊固模式，前者比較適合應(yīng)用于較大寬度建筑物抗震。

4 結(jié)束語

通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震減震體系的健全，可以有效解決高層建筑的地震損壞狀況，有效降低地震作用力，有利于維護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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[2]洪鑫.建筑結(jié)構(gòu)隔震減震技術(shù)研究[J].山西建筑,2011(11).

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10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.12.068