建筑隔震設(shè)計相關(guān)問題的研究

謝延友，石長安

（1.甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水741025；2.天水建筑設(shè)計院，甘肅 天水741000）

1 引言

我國位于兩大地震帶上，分別是環(huán)太平洋及地中海地震帶、喜馬拉雅地震帶，是地震頻發(fā)的國家之一。每當(dāng)?shù)卣饋砼R，都會帶來嚴(yán)重的人員傷亡與財產(chǎn)損失問題，制約我國社會的更好發(fā)展。而建筑作為我國發(fā)展以及日常生活中的重要組成部分，在實際設(shè)計工作的開展中，需要加強隔震設(shè)計工作，不斷提升房屋建筑的防震效果，從而將地震帶來的損失與影響控制在最小范圍內(nèi)。所以，本文將針對建筑隔震設(shè)計相關(guān)問題等內(nèi)容進行相應(yīng)闡述。

2 建筑隔震設(shè)計基本概述

隔震設(shè)計是指在房屋基礎(chǔ)、底部或下部結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置由橡膠支座和阻尼裝置等部件組成具有整體復(fù)位功能的隔震層，以延長結(jié)構(gòu)自振周期、增大結(jié)構(gòu)阻尼、阻隔地震能量的向上傳遞，減小傳到上部結(jié)構(gòu)的地震作用，從而達到預(yù)期的防震要求。在建筑隔震設(shè)計工作的開展中，往往需要加強對隔震技術(shù)的應(yīng)用，這樣可以有效減少建筑物主體結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。相較于傳統(tǒng)的建筑抗震結(jié)構(gòu)，隔震結(jié)構(gòu)具有更好的抗震能力，可以使建筑物內(nèi)部人員的生命安全得到更好的保障。因此，應(yīng)對建筑隔震設(shè)計給予更多的關(guān)注與重視，滿足人們對建筑的需求。

3 建筑隔震設(shè)計應(yīng)注意的問題

3.1 注意設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)濟效益

建筑隔震設(shè)計過程中，應(yīng)注意設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)濟效益。從目前我國建筑行業(yè)發(fā)展中可以看出，建筑隔震設(shè)計與施工正處于起步階段，相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善，并且使用的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)無法全面滿足建筑的隔震需求。與此同時，現(xiàn)階段使用的圖集相對簡單，無法滿足日新月異的設(shè)計要求。建筑的隔震設(shè)計主要通過隔震支座的變形抵消地震作用，從而減少地震作用對上部結(jié)構(gòu)的影響[1]。因此，進行建筑隔震設(shè)計時，會增加相應(yīng)的隔震層及相關(guān)構(gòu)件，減少上部結(jié)構(gòu)的抗震措施。隔震層及相關(guān)構(gòu)件支撐著整個上部結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證其安全、可靠，這必將導(dǎo)致建筑造價的提高。上部結(jié)構(gòu)的抗震措施雖然有所降低，但是其相關(guān)構(gòu)件的抗震設(shè)計不能忽略。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，隔震相關(guān)構(gòu)件會發(fā)生不同程度的損傷，需對其進行及時的維修與更換。因此，在實際建筑隔震設(shè)計中，對于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)問題以及經(jīng)濟效益問題要給予更多的關(guān)注與重視。制定明確設(shè)計目標(biāo)，確保設(shè)計圖集的科學(xué)性與合理性。同時還要做好造價預(yù)算工作，對各個參建方的矛盾進行協(xié)調(diào)與解決。

3.2 掌握新設(shè)計方法

在如今社會快速發(fā)展的背景下，隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍得到了進一步拓展，在國內(nèi)的很多體量大、復(fù)雜的建筑中，都應(yīng)進行隔震設(shè)計。為確保建筑的隔震設(shè)計效果，應(yīng)掌握更多新的設(shè)計方式，比如，將BIM 技術(shù)應(yīng)用在隔震設(shè)計中，這樣可以通過構(gòu)建相應(yīng)建筑信息模型，實現(xiàn)對節(jié)點的職能識別，為后續(xù)設(shè)計以及施工工作展開打下良好基礎(chǔ)。

4 建筑隔震設(shè)計問題

4.1 支座面壓問題

在建筑結(jié)構(gòu)長期投入使用的狀態(tài)下，隔震支座需要承受來自上部結(jié)構(gòu)各種作用力以及地震作用力的影響，此工況對滑移類支座承壓面積的影響較小，但對疊層橡膠支座的承壓面積的影響較為明顯，會造成承壓面積的明顯減小以及承載力的大幅度下降。結(jié)合現(xiàn)行建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計環(huán)節(jié)中需要對隔震支座進行驗算，尤其應(yīng)當(dāng)注意2 個方面的問題：（1）在罕遇地震作用力的影響下，應(yīng)針對隔震支座面壓進行驗算，不能僅對支座水平方向的變形進行限制，否則難以保證支座在罕遇地震下的穩(wěn)定性與安全性；（2）在計算支座平均壓應(yīng)力的過程中，應(yīng)充分評估地震作用影響[2]。

4.2 隔震方案分析

首先，從抗風(fēng)承載力的角度上來說，以高烈度地區(qū)高層建筑為例，根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)定，進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須采取隔震或減震技術(shù)措施。具體設(shè)計過程中，需要參考建筑總重，應(yīng)用模型對風(fēng)荷載產(chǎn)生的總水平力進行計算，并與現(xiàn)行GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016 年版）中有關(guān)風(fēng)荷載以及其他非地震作用下水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值所產(chǎn)生總水平力應(yīng)低于結(jié)構(gòu)總重力10.0%的標(biāo)準(zhǔn)進行對比。在此基礎(chǔ)上，參考CECS 126：2001《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定，按照“風(fēng)荷載分項系數(shù)（取標(biāo)準(zhǔn)值1.4）風(fēng)荷載作用下隔振層所對應(yīng)水平剪力標(biāo)準(zhǔn)值≤抗風(fēng)裝置水平承載力設(shè)計值”進行驗算，以評估其是否滿足要求。其次，從時程選擇的角度上來說，應(yīng)選取高層建筑所處地區(qū)強震記錄以及人工擬加速度時程，對反應(yīng)譜曲線的平均反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜進行比較。

4.3 隔震支座受拉問題

目前，在高層建筑隔震設(shè)計問題的研究中，一個關(guān)鍵問題在于對隔震支座受拉問題的處理。在地震力的影響下，產(chǎn)生傾覆作用力可能超出隔震支座可以承受的總作用力，并且由于高層建筑結(jié)構(gòu)中的豎向荷載會產(chǎn)生較大的軸向變形，從而在一定程度上影響高層建筑結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪能力，造成結(jié)構(gòu)側(cè)向變形。尤其在建筑層高不斷增加的情況下，受此因素影響所發(fā)生的軸向變形會在一定程度上對高層建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，在隔震設(shè)計環(huán)節(jié)中應(yīng)加強對建筑結(jié)構(gòu)的軸向受力分析，盡可能地避免結(jié)構(gòu)明顯軸向變形問題的出現(xiàn)。

5 結(jié)語

綜上所述，建筑隔震設(shè)計對于提升建筑的抗震性能，確保人們生活安全而言具有重要作用。因此，對于建筑隔震設(shè)計相關(guān)工作，需要給予更多關(guān)注與重視。結(jié)合實際情況，做好各方面設(shè)計工作，這樣才能為人們創(chuàng)造更加安全且舒適的生活環(huán)境與工作環(huán)境。在這一過程中，對于設(shè)計、施工中所需要的先進工藝以及新型材料等，加大研究力度。對于其中各環(huán)節(jié)工作，都要做好認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)對待。使得建筑物不僅有著良好的抗震性能，同時達到較好的防水、防火效果等，為我國建筑事業(yè)的更好發(fā)展打下基礎(chǔ)。