高層建筑結構隔震設計過程中常見問題分析

趙振鑫　梁爽

摘要：在城鎮化進程的不斷加快下，高層建筑工程的建設規模正在不斷的提高，在對高層建筑進行結構設計的過程中，其隔震設計成為其中的關鍵技術，但是由于高層建筑實際高度和結構等方面的影響，使隔震設計中出現了長周期高層建筑減震效果不明顯、計算隔震結構地震相應偏大等方面的問題，本文結合隔震技術的主要含義，對高層建筑結構隔震設計過程中的常見問題進行分析。

關鍵詞：高層建筑；結構隔震設計；常見問題

1.首先是高層隔震建筑的減震效果問題

對于高層建筑來說，本身周期較長，一般情況下，100m高度的高層建筑基本周期在2.5s左右，在采用隔震技術之后，這樣的基本周期一般可以維持到3.5s，根據我國《建筑抗震設計規范》中的設計反應譜來看，周期較長的高層建筑在進行應用隔震設計前后的地震剪力并不大，其隔震效果并不明顯，這樣的說法是根據相關規范計算而來的，但是就實際情況來看，事實并不是這樣的，下面結合實際工程案例來對長周期高層建筑進行隔震后仍然具有較好減震效果的原因進行分析。

此高層建筑的主樓結構為地上23層，地下室作為隔震層，整個高層建筑的高度為90m，縱向長為50.6m，橫向長為26.2m，長邊方向高寬比值為1.78，短邊方向高寬比值為1.78，在采用等效線性法和動力分析法對隔震效果進行分析計算之后，其結構體現在表1：

通過表一可以看出，等效周期為2.35s的高層建筑在采用隔震設計之后其等效周期延長到4.30，其基層剪力在隔震設計之后的減震效果并不明顯。也就是說，高層建筑在合理采用隔震設計之后，其減震效果較為明顯。

2.隔震支座的受拉問題

在目前的高層建筑隔震技術當中，隔震支座受拉問題是其中需要關注的主要問題，在發生地震的情況下，瞬間的傾覆力會遠遠超過隔震支座所能夠承受的最大結構重量，從而使高層建筑的豎向荷載產生較大程度的軸向變形，在這樣的情況下，連續梁中間支座負彎矩值和跨中的負彎矩值會在一定程度上減小，這樣的結構變化和應力變化能夠使高層建筑的結構出現側向偏移的情況。在另外一個方面，這樣的結構偏移情況會隨著建筑高度的增加而增加，軸向變形和側向偏移情況會對高層建筑的整體穩定性造成較大的影響，在嚴重的情況下，就會導致高層建筑的倒塌。所以說在對高層建筑進行隔震設計的過程中，需要重視軸向力值，并且結合當地的實際情況和建筑的實際高度，來合理的擴大隔震支座，以此來提高隔震支座所能夠承受重力荷載的實際范圍，保證在遇到強烈地震的情況下，能夠減少由于地震作用引起的傾覆力。在另外一個方面，除了可以采用擴大隔震支座承受范圍的情況來減少傾覆力，也可以采用抗拉能力較高的隔震支座，來保證其整體受拉力能夠高于地震引起的傾覆力。

3.隔震支座面壓計算方法

隔震支座在長期使用的情況下，由于長期承受著來自建筑上部的重量，在地震來臨的情況下，隔震支座會發生一定程度的水平位移，在這種情況下，隔震支座不僅需要承受來自建筑結構的重量，同時也需要承受由于地震所帶來的橫向應力，在這兩種力的作用下，根據隔震支座類型的不同，其承載能力會發生不同程度的變化。

根據《建筑抗震設計規范》中對隔震支座面壓驗算方法的計算來說，其中主要出現了以下幾種問題。首先是在對隔震支座的平均應力進行計算的過程中，主要是采用設計值來進行帶人計算，并沒有考慮地震所帶來的作用，對于滑移形的隔震支座來說，水平位移對其有效承載壓力面積的影響并不大，但是對于一般的隔震支座來說，這樣的計算方法會在一定程度上增大了隔震支座的直徑，加大了隔震層的水平剛度，對隔震效果產生了不利的影響。在另外一方面，在實際設計計算的過程中只是對隔震支座的水平變形進行了限制，這樣就不能全面的把握隔震支座的安全性和穩定性。

4.計算隔震結構地震響應偏大

我國在相應的隔震設計規范當中遵循以下幾種思路：提出不同阻尼比下的結構加速度反應譜曲線，并且采用等效線性法來對相應的應力數據進行求解。另外是可以采用非線性方程來對隔震結構進行進一步分析。高層建筑結構在整體承載力沒有發生變化的情況下，建筑結構會保持著塑性變化，但是在水平荷載的不斷增加下，受彎構件和相應受拉區的建筑結構會出現不同程度變化，在嚴重的情況下可能會出現非彈性變形，所以說在對建筑結構進行設計的過程中需要注意提高建筑結構延性，以此來保證隔震結構能夠在地震來臨的時候吸收地震的能量，保證建筑的完整和安全。

5.結束語

作為時代進步的標志，高層建筑的隔震設計是目前建筑設計中較為重要的一部分，能夠有效保證高層建筑的安全，針對目前高層建筑結構隔震設計中的主要問題，需要在對其進行分析的基礎上加強結構設計，保證建筑安全。