淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

【摘要】地震災(zāi)害已經(jīng)成為近年來(lái)對(duì)人類生活破壞最為嚴(yán)重的一種地質(zhì)災(zāi)害。所以在當(dāng)代的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，已經(jīng)漸漸的通過(guò)各種結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行地震抗災(zāi)減災(zāi)的工作。隔震結(jié)構(gòu)是一種主要利用相關(guān)結(jié)構(gòu)的布設(shè)來(lái)對(duì)地震中的能量進(jìn)行吸收的抗震結(jié)構(gòu)。本文針對(duì)高層結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)，提出了一些隔震減震措施，以供高層結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；隔震減震措施

【中圖分類號(hào)】TU352

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

1、引言

現(xiàn)階段，我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以隔震和消能減震為主，與此同時(shí)，相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，隔震和消能減震在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抵抗地震措施中所占的比重正在逐年的增加。我們可以清楚的看出，我國(guó)近些年發(fā)生了幾次大型的地震，這就在一定程度上讓人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全受到了嚴(yán)重的威脅，也極大的制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與此同時(shí)，我們想要解決地震對(duì)建筑破壞問(wèn)題，必須要切實(shí)弄清出現(xiàn)的原因。因此，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震和消能減震措施進(jìn)行研究與探討是至關(guān)重要的，以至于我們基于問(wèn)題的本質(zhì)，盡可能的避免建筑受到破壞。

2、建筑結(jié)構(gòu)的主要隔震措施

2.1 懸掛隔震措施

懸掛隔震是把結(jié)構(gòu)的大部分或者全部質(zhì)量懸掛起來(lái)，以至于地面運(yùn)動(dòng)傳遞不到主體質(zhì)量，出現(xiàn)不了慣性力，進(jìn)而起到隔震效果。上述這種隔震方式通常應(yīng)用在大型鋼結(jié)構(gòu)，借助于鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系，從而達(dá)到隔震的目的。一般的，大型鋼結(jié)構(gòu)分為子結(jié)構(gòu)與主框架：子結(jié)構(gòu)借助于吊桿或者索懸掛，分布著大部分質(zhì)量，此體系能夠有效地隔離子結(jié)構(gòu)以及主框架，降低地震影響的傳遞，控制結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)；主框架和一般框架結(jié)構(gòu)相同。

2.2 建筑物地基采用特殊材料隔震

建筑物基礎(chǔ)隔震通常是對(duì)建筑物的基礎(chǔ)部分進(jìn)行一系列特定的處理，降低地震時(shí)的地震波，以至于縮小地震對(duì)建筑物的破壞。傳統(tǒng)的方法是在建筑物的基礎(chǔ)部分直接設(shè)置砂子或粘土墊層，或者交替鋪上砂子與粘土。與此同時(shí)，一部分相關(guān)學(xué)者用糯米為原材料，在建筑物的基礎(chǔ)部分設(shè)置墊層，降低地震對(duì)建筑物的破壞。現(xiàn)階段在這方面已經(jīng)有新的突破，以瀝青為原料得到一種特殊材料，以此設(shè)置隔震層作用更優(yōu)。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)的層間隔震措施

層間隔震是一種結(jié)構(gòu)抗震和隔震相結(jié)合的方法，其是在原結(jié)構(gòu)上安裝由隔震支座與質(zhì)量組成的耗能減震裝置，在發(fā)生地震時(shí)，耗能減震機(jī)構(gòu)可以吸收并消耗地震能量，降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。上述這種方法通常應(yīng)用在舊房改建，在施工方面具有易操作、簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。相比于建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)置隔震裝置的辦法，層間隔震的作用不是十分顯著，減震的效果能夠達(dá)到1/10-3/10的范圍。盡管層間隔震的效果沒(méi)有基礎(chǔ)隔震突出，然而，其能夠借助原結(jié)構(gòu)的隔熱層以及結(jié)構(gòu)的加層，進(jìn)行合理的改建而達(dá)到減震的作用，且簡(jiǎn)單、易操作，隔震裝置借助于橡膠支座。

2.4 基礎(chǔ)隔震

基礎(chǔ)隔震是在上部和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置，降低地震動(dòng)往上部結(jié)構(gòu)傳遞，減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。上述這種隔震方法一般應(yīng)用在多層建筑結(jié)構(gòu)或者體形規(guī)則的低層，然而，應(yīng)用在高層建筑結(jié)構(gòu)的作用較差（隔震結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的自振周期）。基礎(chǔ)隔震涉及到摩擦滑移隔震、摩擦擺隔震、滾軸（珠）滑移隔震以及粘彈性隔震等多種形式，隔震裝置有混合隔震裝置、基底滑移隔震裝置以及夾層橡膠墊隔震裝置等。

3、建筑物走向設(shè)計(jì)抗震問(wèn)題

地震是地殼的運(yùn)動(dòng)造成的，和地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在著緊密的聯(lián)系。房屋例塌與震向的關(guān)系非常密切。一般的，震向就是地震出現(xiàn)之后，引起房屋震動(dòng)的方向。所以，在建筑物選址的過(guò)程當(dāng)中，必須全面分析當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，研究當(dāng)?shù)氐卣鸬恼鹣颍尩卣鹫鹣蚝徒ㄖ锏淖呦虼怪保M可能的防止兩個(gè)走向平行。根據(jù)前些年出現(xiàn)的玉樹(shù)地震與四川汶川地震的實(shí)際情況而言，和地震震向平行的建筑物的倒塌率相對(duì)較高，然而，和地震震向垂直的建筑物很難倒塌。分析結(jié)果顯示，和地震震向平行的建筑物，在地震出現(xiàn)時(shí)，會(huì)隨地震波運(yùn)動(dòng)的幅度更大。

4、無(wú)粘結(jié)支撐體系減震問(wèn)題

無(wú)粘結(jié)支撐體系是最為機(jī)敏建筑物結(jié)構(gòu)減震體系之一，在外包鋼管與內(nèi)核鋼支撐之間不粘結(jié)，或在鋼管混凝土或者外包鋼筋混凝土與內(nèi)核鋼支撐之間涂無(wú)粘結(jié)漆形成滑移界面。在支撐兩端適當(dāng)部位露出內(nèi)核鋼支撐，并在支撐中段設(shè)置外包層，再用框架結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度螺栓連接，從而有效的保證拉力與壓力均僅僅利用內(nèi)核鋼支撐承受。滑移界面的幾何尺寸與材料必須精心施工以及設(shè)計(jì)，能夠保證外包層與內(nèi)核鋼之間相對(duì)滑動(dòng)，除此之外，約束內(nèi)核鋼支撐的橫向變形，合理的避免了內(nèi)核鋼支撐在壓力影響下造成局部屈曲與整體屈曲。在地震發(fā)生時(shí)，借助于內(nèi)外鋼之間的配合作用而消耗地震能量。然而，上述這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于在有關(guān)部件的計(jì)算以及設(shè)計(jì)方面要求十分嚴(yán)格。在整個(gè)體系當(dāng)中，建筑物的重量一般由內(nèi)鋼來(lái)承擔(dān)，外鋼通常起到輔助與配合效能，還能夠有效的避免內(nèi)鋼彎曲變形。

結(jié)語(yǔ)：

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震和消能減震措施分析極大的使得系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)的成本減少，系統(tǒng)的靈活性和智能化水平提升，系統(tǒng)維護(hù)程序便捷，系統(tǒng)的工作效率提高。與此同時(shí)，隨著隔震和消能減震措施發(fā)揮的作用扮演了越來(lái)越重要的角色，可以預(yù)見(jiàn)的是其應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。綜上所述，隔震和消能減震措施現(xiàn)階段已經(jīng)逐漸成為建筑行業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)。與此同時(shí)，必須不斷加強(qiáng)其在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用，以至于發(fā)揮其應(yīng)有的巨大效能，從而在很大程度上推動(dòng)工業(yè)更加穩(wěn)定、快速的發(fā)展。

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