新型隔震技術在高層建筑中的應用研究

羅建輝

摘? ? 要：目前，常見的隔震技術通常只關注高層建筑物本身的延性結構體系，卻忽略了建筑的結構舒適度。本文提出了一種新型隔震技術體系，即雙層隔震技術體系。這種隔震技術包含兩道隔震層，在高層建筑結構應用這種新型隔震技術可以克服了高層建筑中原有的簡單的隔震體系的缺點，有效地避免高層建筑在地震發(fā)生時的結構破壞。此外，這種新型隔震結構能夠分散和減少地震產(chǎn)生的能量，因此，在未來高層建筑中的應用前景被普遍看好，必將會越來越多的應用于高層建筑的抗震防護中。

關鍵詞：新型隔震;技術;高層建筑;應用

1? 引言

通過歷史資料和相關研究發(fā)現(xiàn)，在地震發(fā)生時，普通的高層建筑最容易受到破壞。因而造成大量的損失。全球高層建筑的不斷增多對高層建筑物的隔震性能提出了更高的要求。根據(jù)傳統(tǒng)隔震技術來說，結構本身的塑性和延性是用來抵御地震能量的，但這種被動的方式已經(jīng)開始落伍，在高層建筑中的隔震效果不是很理想。本文提出的新型隔震技術--雙層隔震技術體系克服了傳統(tǒng)隔震技術的缺陷，完善了隔震效果。在這種新型隔震技術中，新增加的兩道隔震層可以吸收和分散地震能量，并且減弱高層建筑所遭受的地震荷載力。對于這種適應高層建筑隔震體系的新隔震技術的研究十分有意義。

2? 討論

在優(yōu)化傳統(tǒng)隔震技術和提高隔震能力的基礎上，本文提出了新型隔震技術--雙層隔震體系。這種新技術的提出解決了傳統(tǒng)隔震技術中存在的大拉應力的問題。地震力被分配給了兩個隔震層，從而消耗地震能量。

2.1? 隔震的基本原理

本文提出了新型隔震技術--雙層隔震技術，其原理為：在隔震結構中，利用阻尼單元耗散掉地震能量，將地震能量提前吸收。然后在隔震層進行釋放。這樣上部結構沒有發(fā)生任何變動。所以幾乎感受不到任何不適。

2.2? 隔震技術的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)隔震技術相比，新型隔震技術具有成本低、花費少、減震效果明顯等特點。而且它的技術成熟度高，應用范圍大，能有效地阻止地震能量的傳輸。上部結構可以維持在彈性狀態(tài)下。此外，隔震層可以降低和吸收結構的地震力。這樣高層建筑的上部結構可以多樣化設計。

2.3? 單層隔震體系的缺點

在傳統(tǒng)的隔震技術中，常常將隔震層放置于基礎和層間位置，這樣導致隔震層變形和承載力要求極高。傳統(tǒng)的單層隔震體系包括基本的隔震和層與層之間的隔震。根據(jù)研究，分析傳統(tǒng)的單層個陣體系的缺點如表1所示。

3? 新型隔震技術在高層建筑中的工程實例研究

3.1? ?工程概況

本高層建筑為16層鋼筋混凝土框架結構，設防烈度9度，基本地震加速度峰值為0.21g，屬于乙類建筑。本建筑高度50m，寬 20m。該高層建筑結構層高為3.8m，隔震層層高0.35m。隔震層設置采用新型隔震技術。

3.2? 新型隔震技術中隔震支座的現(xiàn)場布置

在本高層建筑結構中，角柱最大計算直徑為615.33mm，邊柱最大直徑為551.07mm.通過計算，我們可以判斷出：在本高層建筑結構的底部，我們需要布置直徑為 720mm 的橡膠隔震支座。這樣才能達到承載力的要求范圍。

3.3? 隔震支座的類型和設置方法

為了實現(xiàn)隔震的目的，隔震支座是必不可少的裝置，其主要類型包括：普通橡膠隔震支座;鉛芯橡膠隔震支座;摩擦滑移隔震支座;高阻尼橡膠隔震支座。其中，承載力特性、隔震特性、復位特性和阻尼消能特性是隔震支座的基本特征。

在隔震結構設計中，隔震支座的數(shù)量的確定及直徑大小的設計是首要的。對于隔震支座設置，目前方法主要是依據(jù)隔震結構的上部承壓面積來對柱體的荷載能力進行計算，對需要布置的截面面積進行估算。另一種方法是通過軟件進行計算，求得每個柱體底部的反力，用于調(diào)整柱子和隔震支座。本文綜合了兩種方法，進行隔震支座的設計，取得了很好的效果。

3.4? 引起高層建筑產(chǎn)生扭轉效應的主要因素

隔震技術是一種控制隔震層的偏心率的有效方法，是使結構的扭轉效應降低的主要方法。高層建筑產(chǎn)生扭轉效應主要因素包括：（1）地震波本身的扭轉分量因素;（2）高層建筑造型因素;（3）質量和剛度未重合因素;（4）偏心距因素。其中，如何控制因結構布置不當引起的扭轉變形是主要研究對象。

3.5? 新型隔震技術的隔震效果分析對比

通過分析，我們可以看到傳統(tǒng)隔震體系的自振周期和新型隔震體系的自振周期都在增加，對于新型隔震體系來講，它的中間層位置如果接近下方，它的結構比較緩和，可以遠離結構自振周期降低地震能量。通過研究不同位置的新型隔震體系的減震效果，我們發(fā)現(xiàn)處于三層的中間隔震層的新型隔震體系的隔震效果是最理想的。我們能得到最小的減震系數(shù)和振幅。隔震支座能夠有效地使高層建筑的主題結構處于彈性從而更好地控制結構扭轉，避免高層建筑的整體結構被破壞。通過與傳統(tǒng)隔震結構相比較，本文提出的新型隔震體系在三層隔震時的位移比最小化效果明顯。隔震層消耗掉了大部分的進入到結構中的地震能量。

4? 結論

本文通過傳統(tǒng)隔震技術的對比分析，提出了新型的隔震技術。相比于傳統(tǒng)隔震結構體系，采用新型隔震技術的高層建筑結構更加經(jīng)濟實用。首先介紹新型隔震技術的基本原理和優(yōu)勢，并結合工程案例分析了新型隔震技術體系是否能適合在高層建筑應中。綜上所述，在新型隔震體系結構中，在中下部布置隔震層可取得最好的隔震效果。因此，本文提出的新型隔震技術--雙層隔震體系在高層建筑減震的有效性得到了充分的驗證，為下一步研究提供了參考。

參考文獻：

[1] 徐至鈞，陳祥福，李景.建筑隔震技術與工程應用[M].北京：中國標準出社，2013.