高層建筑隔震減震結構設計探討

王功霞

摘 要：建筑結構的穩定以及安全對使用者來說是異常重要的，尤其是對于高層建筑來說。自然災害對人們的生活有著重大的影響，地震災害的發生威脅人們的生命安全，對建筑物的破壞力極大，這就要求建筑結構設計中要有相應的隔震減震措施，尤其高層建筑更是如此。本文對高層建筑隔震減震結構設計進行了探討，以供相關人士參考。

關鍵詞：高層建筑；隔震減震；結構設計

高層建筑結構設計中融入隔震減震的設計方法，能夠使建筑物在一定程度上增加其使用的安全性能以及穩定性能，對地震災害的發生起到明顯的抵抗作用，因此，高層建筑結構設計時隔震減震的設計非常關鍵，能夠降低地震災害中建筑物的毀壞度，也能使居住者更加安全。

1.建筑隔震減震設計介紹

建筑的隔震減震設計是為了使建筑物在地震災害發生時能夠起到抗震的作用，最大化的降低建筑物的損毀度。對于隔震結構設計來說，設計是在建筑物的基底以及建筑結構的中間位置，通過設計阻尼以及橡膠隔震支座，使建筑物結構能夠產生隔震層，隔震層的復位作用很好，可以延長建筑結構的自身震動周期，使建筑結構內部的震動可以降低，達到抗震的目的。減震結構設計是在建筑物結構中設計消能器，通過消能器的相對速度以及相對變形來使建筑物的附加阻尼加大，使建筑物受到的地震的能量可以得到降低，實現抗震減震的效果。隔震減震結構設計在各類建筑物中都適用。大家都知道，日本是地震頻發的國家，在建筑物的隔震減震結構設計中的經驗比較豐富，對于隔震設計，能夠使建筑物自身隔震周期小于1秒，這就對抗震有非常大的效用。消能器在建筑物結構設計中的適用度很廣，對于建筑結構沒有太大的約束條件，加入消能器結構設計，對建筑物的結構不會有影響，對于建筑有較高的抗震減震性能。

2.隔震減震影響因素

2.1抗震墻對支座的影響

隔震減震結構設計，是使建筑物的受震面積盡可能加大，從而使受震力可以得到分散，然而在高層建筑結構設計中，采用這樣的設計會增加抗震墻在地震中的傾覆承受力，從而對隔震減震支座的拉力產生影響。因此，建筑結構中，若抗震墻的受力面積較大，在設計隔震減震支座時，就要合理的進行布置，設計過程中考慮支座與支座之間不能距離太大，但是如果小于兩米的距離，也會使支座的直徑會發生改變，這樣就會使其產生拉應力，如果情況嚴重就會降低建筑物的隔震減震效果，使建筑物的損毀度增大。所以，在建筑物結構設計中，抗震墻的設計會給支座產生較大的影響，設計時要考慮到這方面。

2.2建筑物走向的影響

在建筑物的隔震減震結構設計中，建筑物自身的走向會對結構設計產生影響。地震的發生是源于地殼運動，所以地質結構的不同，其建筑物的破壞力也會有所不同。在進行高層建筑結構設計時，要結合周圍的地質結構，分析地震發生時的震動的方向，建筑物設計與地質情況結合，依據地質情況以及地震時的震動方向來進行地址的確定，確保建筑物自身的走向能夠垂直于地震的震向，這樣建筑物的倒塌程度就能夠得到最大化的降低，如果建筑物設計的走向與地震的震動方向相互平行了，就會使地震過程中建筑傾倒的更為嚴重，對建筑物的損毀度就會增大，所以說，建筑物結構設計在沒有充分考慮地質以及地震震向時，就會使建筑結構坍塌的可能性增加，不利于抗震。

3.高層建筑隔震結構設計

3.1地基結構隔震設計

對于建筑物結構來說，在地震發生的過程中，和地震發生接觸最直接的就是地基，在地震產生地震波時受力也最直接。所以，在進行隔震設計時首先就要對地基結構隔震進行設計。地基的基礎部分做特別的處理，而且還要鋪設結構的墊層，通過這種設計來使建筑物受地震波的影響減小。這種設計是最為普遍的，設計的原理是利用一系列的措施來減少地震發生時產生的能量，這樣來達到對建筑物保護的作用，使建筑物結構能夠更加的穩定和安全。設計過程中采用的特殊材料如今是原材料為瀝青的隔震材料，代替了原先的黏土和沙子，隔震的作用更加明顯，設計使用逐漸普及。

3.2基礎結構隔震設計

對基礎結構進行隔震設計，是在建筑物結構上部與基礎結構之間設計隔震裝置，通過這種隔震設計，使地震發生時地震波的影響能夠降低，達到隔震的目的。上部結構設計時，要有豎向隔離縫的設計，隔離縫的縫寬要設計合理，一般是要比罕見地震發生時的最大的水平移動值的1.2倍還要大，保持大于200mm。在隔震結構位置挨著的縫寬，是水平移動量的兩者之和，保持大于400mm。在建筑結構上下部之間，水平方向的隔離縫要與建筑結構相互連通，縫高保持在20mm，隔離縫的填充材料使用性能較柔和的。還可以設計水平方向滑移墊層，地震波能量傳遞越過隔震層的門或電梯時，能夠使碰撞力降低。

3.3懸掛結構隔震設計

懸掛結構隔震設計是設計建筑結構時，將建筑物結構全部或者多數進行懸掛，這種設計能夠使地震發生時結構能夠免收地震波的破壞，使建筑物的毀壞程度降到最低。在高層建筑鋼結構中這種結構設計比較常用，而且這種隔震設計對高層建筑鋼結構的設計要求較高，在設計時要注意主體結構以及子結構之間的結合要更加充分，這樣就能夠使地震發生時子結構可以不會受到影響。地震發生的過程中，懸掛結構隔震中的主懸掛結構可以與地殼運動一起同步進行擺動，子結構通過與主結構進行鏈連接，就會降低地震波能量在這部分結構中的影響，而且這個過程中子結構不會受到影響，使結構相對較穩定。

4.高層建筑減震結構設計

對高層建筑進行減震結構設計時相比較隔震設計的不同點在于，減震設計是通過將建筑物中沒有的裝置設計到建筑結構中，使建筑結構中的阻力可以得到加大，這樣可以把地震發生時地震波帶來的能量消耗吸收掉，最大化的減少地震對建筑物的破壞。這種設計中減震裝置的使用多為消能器和阻尼。并且這種設計有兩種類型，分別是滯回型和粘滯型。這兩種在實施過程中是非常廣泛的。地震災害對人們生命安全的威脅，使得建筑物設計中的安全穩定性要求越來越高，在建筑物結構設計中，減震設計受到了重點關注。在建筑結構進行設計時，在基礎結構中設計特殊處理，設計消能器在結構內部，實現建筑前期對結構減震的設計，以應對地震災害的發生。建筑物結構設計之后開始進入施工段時，施工要嚴格按照結構設計的要求進行。施工環節前期將減震裝置建設好，使后續工作可以順利進行。另外，還要對隔震減震進行維護，結構設計完成，對結構施工后進行檢驗，對隔震減震設計中的支座性能進行日常維護檢查，設計中的減震以及隔震方式的檢查方案及時確定，進行日常檢查和維護。隔震層結構設計中，在高層建筑的電梯以及樓梯之內要有明顯的隔震減震提醒，方便居住者能夠得知，而且也有進行日常維護。

結束語：

社會的不斷發展進步，使得人們對于地震災害發生時的應對方式有了很大的進步，尤其體現在對建筑物的結構設計中。為了使建筑物能夠在地震發生過程中更加安全穩定，在對結構設計時就要融入隔震減震設計，使建筑結構的抗震效能可以得到提高，使人們的安全可以有所保障。

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