淺議高層建筑結構設計中的隔震減震措施

徐立英 李雪

摘要：雖然在隔震設計的方案比較和選擇時，隔震技術對低層和多層建筑比較合適，但是規范對結構基本周期小于1S 這條原抗規（ GB50011- 2001） 限制的取消，還是認可了國內外大量高層結構采用隔震技術。經合理設計，高層結構采用隔震技術同樣有效，能取得更高要求的安全性和舒適性，同時在經濟上也能收到較好的效果。本文就高層建筑結構設計中的隔震減震措施做出簡單闡述。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；隔震減震；措施

1 隔震減震結構的構造措施以及其維護管理

隔震減震結構的構造主要包括隔震底座的設計和布置、隔震支座和建筑上、下部結構的連接、隔震層的梁、柱、墩和板的加強，隔震層所安置的防火措施，便于操作和更換隔震底座的空間等一系列隔震裝置。在高層建筑工程結構設計中，除了以上結構的施工設計需要考慮之外，還要注意防震縫和水平隔離縫的設置和維修，樓梯、電梯以及擋土墻和坡道等隔震層的設置，還有建筑物結構內部配管和配線等設備的構造和設計也是高層建筑結構設計工作中必不可少的一部分，這些結構的設計和設定都會直接對建筑物在日后投入運營之后的抗震能力起到至關重要的作用。高層建筑內部不同的隔震減震結構也應該有不同的保護和維修方案，在日常的使用過程中，要有一項針對性較強的維護管理措施，要保證隔震層不管在任何時候都能夠正常發揮其所擁有的功能，尤其是高層建筑，采用隔震技術的住宅一定要明確了解其對于隔震層裝置和設備維護管理的責任，結構設計者有必要對其進行說明，并給予建筑管理工作者一定的指導和幫助，以此來讓建筑管理工作者認識到建筑減震隔震層正常工作的重要性和建筑結構內部隔震結構的特殊性。

2 隔震措施

隔震結構構造包含隔震制作布設、隔震制作和上下結構之間的銜接、隔震層梁柱強化與防火措施等。另外，還包含防震縫與水平格里風布設等，這在高層結構中至關重要。在基本使用過程，應重視日常維護，讓隔震層無論在何種條件均可正常發揮自身功能。選取隔震技術的建筑物應明確管理職責，相關設計人員應對此進行清晰說明，科學指引建筑管理人員，使其重視高層隔震結構。

2.1 隔震構造措施

當發生地震時， 隔震結構會出現顯著的水平位移。若想確保隔震層在遭受地震災害時仍具備一定的變形能力，在設計過程需針對上部結構四周布設適宜的豎向隔離縫，一般將縫寬控制在500mm 左右；上部和下部結構布設相貫穿的水平縫，將縫高控制在20mm，同時利用柔性材料進行填充；電梯井側壁選擇下掛的方式，且井道外皮到地下室柱和填充墻等設施的凈距離超過500mm；貫穿隔震層內部的排水管道和弱電電纜等都選擇柔性連接，也可借助其他可行措施滿足隔震層在地震災害中的水平位移標準。

2.2 維護和保養方法

為面向竣工驗收和日常管理等環節針對隔震支座內部的性能提供清晰的與可靠的參考，要求對隔震結構提出完善的檢查計劃與具體維護計劃，面向隔震結構實施常規檢查與基本維護操作。在隔震層樓梯間和電梯間等主要隔震構造附近布設醒目的隔震標識，警示業主與其他人員面向隔震層構件和隔震構造采取有效的維護措施，在使用過程禁止填充和堆放雜物，以免影響上部結構移動。

3 減震措施

建筑物場地的實際種類一般影響著隔震技術使用，當下的工程實踐活動表明，硬土場地比較適合應用構造隔震房屋，在弱土場地構造隔震房屋相反可能會增加地震損害，這主要因為弱土場地通常會過濾地震波內部的高頻分量，以此來延長結構周期，增強地震效應。由此可知，選擇消能隔震技術之前需全面調查建筑場地，仔細分析。

3.1 基礎隔震結構

基礎隔震指代針對建筑基礎部分減小地震波，進而無法傳遞到上部結構，使其在某種程度控制地震所產生的損壞。一般在基礎和上部結構布設隔震裝置，和高層建筑相比，外形規則勻稱的底層建筑具有優良的隔震效果，產生這一問題的根本原因是高層建筑結構布設隔震裝置可能會增加自振周期，以此來削弱隔震效果。當前基礎隔震全面進步，且發展形態呈現出多樣化特性，不斷完善。

3.2 隔震地基材料

因建筑物不同選取的地基材料存在差異，這主要因為地震波反應的作用。可借助特殊材料面向建筑物地基實施處理操作，進而削弱地震波，以此來讓減小震感。在以往的建筑物中，一般通過粘土與砂子完成基礎部分墊層，再有人借助糯米墊層探索抗震，多年的發明探索和試驗表明原料是瀝青的這種新型材料開展隔震層設置對應的效果十分顯著。

3.3 懸掛隔震

懸掛隔震原理為阻隔地面地震波傳送到建筑主體結構，以免主體結構被損壞。這一結構中的大多數質量基本均附著在地面上，一旦地震到來，結構上層分離使得無慣性力出現，以此來達到大大隔震目的。主要應用在大型鋼結構和鋼結構中，又可細分成主框架與子結構。當懸掛子結構時，則主框架結構和子結構隨即分離。待地震波移動至懸掛部位時，則地震能量顯著減少，全面控制了地震的進一步傳遞，降低了地震損害。

3.4 層間隔震裝置

層間隔震是面向原結構裝設耗能減震裝置，包含質量與隔震支座這兩部分。當地震來臨時，一般由隔震與減震來吸收相應的地震能量，降低地震損害，減小地震所產生的不良影響。抗震技術輔以隔震技術便是層間隔震。然而，層間隔震的實際減震效果低于基礎隔震技術效果，大約低至20% 左右。該技術具有較大的應用空間，除可應用在新建建筑物，還能鞏固強化既有建筑物。隔震裝置內部的支座材料通常可選擇橡膠，利用結構夾層改建便可達到減震效果。

3.5 減震隔震結構設計以及多種減震隔震技術的采用

為了使減震隔震結構的設計更具有說服性、安全性和可操作性，結合當前我國建筑結構的設計形式和習慣，我國相應的高層建筑內部抗震結構設計的有關規定和規程對于減震隔震的設計采用分部設計法，即將減震隔震設計分為上下兩個構層，上方隔震構造層和下方隔震構造層（ 支墩、支柱以及相互之間連接的構件、地下室和隔震塔樓下的地盤等） ，在其中間還包括隔震層設計以及基礎設計等。

4 小結

近幾年，地震災害對日常生活造成了嚴重破壞，因此現下的建筑結構設計也愈發重視地震防范，旨在通過不同的結構來抗災減災。其中隔震結構通過結構布設來吸取地震能量，將地震的損害程度控制到最低程度。

參考文獻

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