隔震減震在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的措施探析

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷的增長(zhǎng)，我國(guó)建筑行業(yè)逐漸成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題也是不容忽視的，尤其是高層建筑的抗震性能。這里分析了高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)中存在的諸多問(wèn)題，并且提出了高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)的基本方法。

關(guān)鍵詞：隔震減震;建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);措施

概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，在工程設(shè)計(jì)中貫徹執(zhí)行國(guó)家抗震法律及規(guī)范，增加民用建筑的抗震能力和抗震性能，使其在地震時(shí)和地震后能基本保持預(yù)定的使用功能從而最大程度降低地震對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害影響是每個(gè)工程設(shè)計(jì)人員所肩負(fù)的職責(zé)。結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)以其優(yōu)良的減震效果、安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，在建筑工程中應(yīng)用日趨增多。為響應(yīng)貫徹國(guó)家“建質(zhì)[2014]25號(hào)”和“晉建質(zhì)宇[2014]115號(hào)”文件并使該設(shè)計(jì)方法更加有效發(fā)揮其優(yōu)良的抗震性能，筆者認(rèn)為有以下幾點(diǎn)內(nèi)容在工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)重視。

1.隔震建筑概述

（1）隔震建筑由基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、隔震支座和阻尼器構(gòu)成的隔震層、以及上部結(jié)構(gòu)組成

（2）對(duì)于地震作用以外的荷載和外力隔震建筑的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同。

（3）在研究設(shè)計(jì)地震動(dòng)輸入時(shí)的建筑反應(yīng)的基礎(chǔ)上投計(jì)隔震層和上部結(jié)構(gòu)這些分析研究可以對(duì)建筑物的橫向和縱向獨(dú)立進(jìn)行。

（4）假設(shè)上部結(jié)構(gòu)為剛體時(shí)適當(dāng)配置隔震支座和阻尼器避免隔震層出現(xiàn)偏心根據(jù)設(shè)計(jì)地震動(dòng)輸入反應(yīng)分析所得到的隔震支座的最大位移和最大軸力，以及阻尼器必要的能量吸收能力要確保在各隔震裝置的容許值范圍內(nèi).

（5）針對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)作用下的應(yīng)力可以對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行容許力設(shè)計(jì)。

（6）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)建筑一樣要使其不發(fā)生過(guò)度沉降、轉(zhuǎn)動(dòng)或水平移動(dòng)。

2在建筑工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用、推廣隔震技術(shù)

2.1政府的支持

隔震技術(shù)與傳統(tǒng)的抗震技術(shù)有更明顯的優(yōu)越性，使隔震技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用受到了政府相關(guān)部門的關(guān)注與支持?，F(xiàn)在隨著我國(guó)相關(guān)部門的深入研究，再結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，使得隔震技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展己經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒欤纬闪诉m用于我國(guó)國(guó)情和我國(guó)實(shí)際建筑特點(diǎn)的整套技術(shù)。

我國(guó)在研究隔震技術(shù)的階段，政府投入了相當(dāng)大的人力、財(cái)力。從1989年開(kāi)始，隔震技術(shù)在自然科學(xué)基金會(huì)、省市科委和建設(shè)部的支持下，已經(jīng)在各高校、設(shè)計(jì)院、科研所、施工單位開(kāi)展技術(shù)教育和普及，使得近年來(lái)我國(guó)的隔震技術(shù)取得了很大的成果，而且在政府的支持下將研究成果推廣應(yīng)用到房屋工程結(jié)構(gòu)中，大大增加了房屋結(jié)構(gòu)的安全性，也縮短了我國(guó)隔震技術(shù)研究和推廣的進(jìn)程。

2.2借鑒外國(guó)先進(jìn)的技術(shù)

我國(guó)的隔震技術(shù)之所以能夠在短時(shí)間內(nèi)就取得大的研究成果并迅速推廣應(yīng)用到房屋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有一個(gè)不可忽視的因素，那就是借鑒外國(guó)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和研究成果。因?yàn)槲覈?guó)的隔震技術(shù)起步相對(duì)較晚，我國(guó)開(kāi)始研究的時(shí)候，國(guó)外的專業(yè)人員就已經(jīng)研究出了一定的成果而且也有了很多應(yīng)用成功的經(jīng)驗(yàn)，所以在我國(guó)開(kāi)始研究的時(shí)候就開(kāi)始借鑒這些先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和成果，并且再結(jié)合我國(guó)的實(shí)際特點(diǎn)來(lái)完成設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等各項(xiàng)技術(shù)，并且建立了生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品檢驗(yàn)等一套完整的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，所以才能在短時(shí)間內(nèi)就取得了很大的成果，并將這完整的理論、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)用推廣到房屋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去。

2.3有針對(duì)性的研究成果

我國(guó)的隔震技術(shù)是針對(duì)我國(guó)房屋工程結(jié)構(gòu)的特征去研究的，將研究出來(lái)的原理、技術(shù)、相關(guān)產(chǎn)品都應(yīng)用實(shí)踐到我國(guó)的房屋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去，將我國(guó)的中高層建筑和磚混結(jié)構(gòu)作為研究的重點(diǎn)對(duì)象，這樣有針對(duì)性的研究成果的應(yīng)用可以大大地提高我國(guó)房屋結(jié)構(gòu)的安全性，給我國(guó)延性比較差的磚混建筑尋到可行的減震方法，所以隔震技術(shù)在我國(guó)的房屋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用和推廣都是非?？尚械?。

3.高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

地震作為一種多發(fā)性、隨機(jī)性、破壞性強(qiáng)的自然災(zāi)害，所造成的危害不可忽略。要想做好高層建筑的抗震減震設(shè)計(jì)，就必須了解高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)中主要存在的問(wèn)題有以下幾個(gè)方面：

1）建筑物超過(guò)限制高度。我們知道，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造就的高層建筑是有一定的強(qiáng)度和剛度的，這就決定了其高度要有一定的限制。但是，現(xiàn)今不斷增加的世界新高度，成為了一種潮流。其實(shí)忽視鋼筋混凝土的高度限制危害是非常大的。

2）地質(zhì)達(dá)不到要求。城市化進(jìn)程催生的不僅是經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和文明的發(fā)展，也催生了許多高樓大廈。人口的高度集中化導(dǎo)致許多城市開(kāi)始選擇高層，甚至是超高層建筑。這就導(dǎo)致了許多建筑沒(méi)有選擇適宜的地址，地址的地質(zhì)要求根本沒(méi)有達(dá)到，這本身就給建筑物的抗震減震帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題。

3）材料性能不達(dá)標(biāo)。一些高層建筑物在施工時(shí)選用的材料沒(méi)有達(dá)到要求，不僅增大了建筑物本身的負(fù)載，而且不能達(dá)到抗震減震的目的。

3.高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)的基本方法

針對(duì)高層建筑的抗震減震設(shè)計(jì)，我國(guó)出臺(tái)了最新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB"50011-2010和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ"3-2010，用于指導(dǎo)高層建筑抗震減震設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的抗震減震設(shè)計(jì)方法中，通常是依靠結(jié)構(gòu)自身的延性來(lái)消耗地震作用的能量，但是這樣存在這嚴(yán)重的問(wèn)題，當(dāng)能量消耗彈盡時(shí)，樓層的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)造成嚴(yán)重的破壞，即使能夠修復(fù)，造成的費(fèi)用也超過(guò)了建筑本身的價(jià)值。將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域以后，建筑抗震減震設(shè)計(jì)方法就改變了。

1）減少地震能量的輸入。在建筑初期抗震減震設(shè)計(jì)中必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格有效的計(jì)算，來(lái)保證結(jié)構(gòu)的變形能力要滿足在預(yù)期的地震作用下的變形要求，尤其是各層之間的位移延性比。選擇合理的地址可以有效地減輕地震能量的輸入，合理切實(shí)地減小共振等地發(fā)生。

2）廣泛采用消能減震設(shè)計(jì)和隔震技術(shù)。現(xiàn)行的抗震結(jié)構(gòu)體系是延性結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)以消耗地震能量為主要目的，承受地震以后造成不可逆的后果。在未來(lái)的建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展中，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代防震的設(shè)計(jì)。那么新型的隔震技術(shù)的應(yīng)用就變得勢(shì)在必行。

3）材料的選擇。材料的選擇必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格有效的計(jì)算分析，以便使材料滿足一定的強(qiáng)度、剛度以及延性?？拐饻p震設(shè)計(jì)時(shí)，必須因地、因情況不同選擇不同的材料，千萬(wàn)要杜絕為節(jié)省成本一律選用低性能的材料，或?yàn)楸ＷC抗震減震設(shè)計(jì)一律使用最高性能材料。合理選用材料不僅能夠保證建筑物的抗震等級(jí)，而且不會(huì)造成優(yōu)質(zhì)材料的浪費(fèi)。

4）高層建筑自身結(jié)構(gòu)的合理性。高層建筑自身結(jié)構(gòu)的合理性也是不可忽視的，合理的結(jié)構(gòu)可以有效地減輕自重，這樣高層建筑本身就對(duì)地基的負(fù)荷較小。

5）高層建筑應(yīng)該設(shè)計(jì)多層抗震防線。高層建筑的抗震減震設(shè)計(jì)最起碼的目的就是防止建筑物的倒塌，那么建筑物在抗震減震設(shè)計(jì)上就必須設(shè)立多層防線，這樣才能夠保證將建筑物的損害降到最低。

高層建筑抗震減震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)脫離了原來(lái)簡(jiǎn)單的硬抗的模式，現(xiàn)在的抗震設(shè)計(jì)主要是體系抗震減震措施，當(dāng)然這也要求設(shè)計(jì)人員積極發(fā)揮主觀能動(dòng)性，對(duì)不同的情況采取不同的防震減震措施，而且要積極應(yīng)用現(xiàn)代科技的成果，例如計(jì)算機(jī)模擬等諸多措施，切實(shí)有效地提高高層建筑的抗震減震能力，預(yù)防災(zāi)難的發(fā)生。

4.結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代科技的進(jìn)步為超高層建筑提供了保證.也為抗震減震設(shè)計(jì)提出了更加嚴(yán)格的要求，同時(shí)也為抗震減震設(shè)計(jì)提供了更多的方法和技術(shù)保障。相信高層建筑的抗震減震設(shè)計(jì)會(huì)有更好的發(fā)展和長(zhǎng)足的進(jìn)步，能夠最大限度地保障人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

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