探究土木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中隔震技術(shù)的運(yùn)用

黃澤偉

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

地震是世界上最頻繁的自然災(zāi)害之一，地震主要伴隨著地殼運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生，在劇烈的地殼運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)附加這強(qiáng)烈的地震波。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全球發(fā)生的地震次數(shù)不計(jì)其數(shù)，低強(qiáng)度的地震對(duì)于人們的生活不會(huì)有太大的影響，但是高強(qiáng)度的地震會(huì)對(duì)人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的危害。1976年7月28 日，河北唐山一帶發(fā)生了7.8 級(jí)地震，656136 間民用建筑倒塌和受到嚴(yán)重破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)30 億元人民幣以上，造成242769 人死亡，重傷16.4 萬人；2008年5月汶川發(fā)生了8.0 級(jí)地震，據(jù)統(tǒng)計(jì)地震共造成69227 人死亡，374643 人受傷，17923人失蹤，是新中國(guó)成立以來破壞力最大的地震。由此可見建筑的隔震設(shè)計(jì)的重要性。地球每年發(fā)生的地震數(shù)不盡數(shù)，強(qiáng)烈的地震波可以瞬間摧毀一座城市和一片村莊，從災(zāi)后廢墟觀察結(jié)果來看，數(shù)以萬計(jì)的房屋不具備抗震的能力，導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，要想減少地震的損失必須嚴(yán)格重視隔震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。

1 隔震技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的推陳出新，房屋的隔震結(jié)構(gòu)在不斷的更新升級(jí)，但在目前來看，應(yīng)用最多的還是對(duì)房屋進(jìn)行加固，通過對(duì)建筑物的加固來增加建筑物抵抗地震的能力。在抗震技術(shù)運(yùn)用上，抗震的方法已經(jīng)相對(duì)完備，在現(xiàn)實(shí)生活中的運(yùn)用中取得了良好的效果。但是由于技術(shù)的不成熟在技術(shù)運(yùn)用上不可否認(rèn)的會(huì)出現(xiàn)一些潛在問題。①不確定性，房屋結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)是根據(jù)基準(zhǔn)防震強(qiáng)度為依據(jù)，倘若實(shí)際發(fā)生的地震強(qiáng)度高于設(shè)計(jì)的強(qiáng)度，不言而喻房屋必會(huì)在地震中被摧毀；②地震的發(fā)生具有極高的隨機(jī)性，頻繁的地震災(zāi)害對(duì)房屋建構(gòu)材料有著較強(qiáng)的考驗(yàn)。滑板式隔震技術(shù)也是隔震工作中常用的一項(xiàng)技術(shù)，該技術(shù)的運(yùn)用水平較高，當(dāng)然它對(duì)技術(shù)水平的要求也相對(duì)較高。現(xiàn)實(shí)的執(zhí)行過程中也需要專業(yè)素質(zhì)過硬的人員來操作。在滑板式隔震技術(shù)的使用過程中，一定要落實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)工作，保證技術(shù)的科學(xué)性和合理性達(dá)到最佳的效果，促進(jìn)整個(gè)建筑行業(yè)的快速發(fā)展。

2 隔震技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

隔震結(jié)構(gòu)由下部結(jié)構(gòu)、隔震裝置和上部結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如圖1（a）所示。建筑隔震結(jié)構(gòu)在構(gòu)造上有以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先是對(duì)豎向的壓力具有一個(gè)良好的承載力，正常情況下建筑最底層的結(jié)構(gòu)是對(duì)上面結(jié)構(gòu)的一個(gè)支撐，對(duì)豎向壓力有著強(qiáng)勁的承載力保證了建筑物整體的安全和穩(wěn)定。其次是具有復(fù)位功能。面對(duì)高強(qiáng)度的壓力隔震結(jié)構(gòu)有著較強(qiáng)的恢復(fù)性，即使經(jīng)歷的劇烈的地震，隔震結(jié)構(gòu)也能逐漸恢復(fù)到初始狀態(tài)，保證建筑構(gòu)能夠被正常使用。最后就是阻尼消能特性，阻尼作用是隔震結(jié)構(gòu)必不可少的，憑借良好的阻尼作用建筑物能夠一定程度的抵消地震產(chǎn)生的強(qiáng)大能量，如圖1（b）所示。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高層建筑在進(jìn)行長(zhǎng)周期的隔震后仍具有良好的減震效果。如果在開展隔震效果分析時(shí)運(yùn)用反應(yīng)譜，相關(guān)人員一定要充分地分析高階振型影響的修正問題，以保證隔震效果不會(huì)被低估。隔震結(jié)構(gòu)在應(yīng)用后的等效位移變大但是相對(duì)位移持續(xù)減小，這是因?yàn)樵谶\(yùn)用隔震技術(shù)后建筑物的頂部響應(yīng)變小。合理的設(shè)計(jì)層數(shù)可以使較高建筑物有效地進(jìn)行減震。

3 隔震技術(shù)的概念設(shè)計(jì)

圖1 隔震結(jié)構(gòu)

以建筑物的隔震結(jié)構(gòu)為例，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)人員要對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，只有具有較強(qiáng)專業(yè)能力的設(shè)計(jì)師才能勝任這項(xiàng)工作，他必須用概念設(shè)計(jì)中的要求和規(guī)則去設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的全方位的分析以及合理準(zhǔn)確的計(jì)算在概念設(shè)計(jì)中是必不可少的。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須加強(qiáng)對(duì)平面布置以及結(jié)構(gòu)選型的重視，在保證良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)加強(qiáng)建筑物的抗震能力。在結(jié)構(gòu)選型的過程中，要對(duì)結(jié)構(gòu)超高結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和嵌固端是否合理等問題做到充分的考慮。修訂完成建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)范后應(yīng)當(dāng)與初始的建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范內(nèi)容相比有著顯而易見的變化。在新修訂的規(guī)范中，適當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)的限制條件進(jìn)行了補(bǔ)充，也規(guī)定了對(duì)不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)給予否定并不采納。所以，隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師要對(duì)新舊規(guī)則都有著充分了解，并能夠及時(shí)總結(jié)出新舊規(guī)則的差別，以防在設(shè)計(jì)隔震結(jié)構(gòu)的過程中處于被動(dòng)環(huán)境中。對(duì)于建筑物的整體高度在建筑物抗震規(guī)范中是有明確要求的。而且新修訂的規(guī)則中也適當(dāng)調(diào)整了部分建筑物超高的現(xiàn)象。除了a 級(jí)高度的建筑物外，對(duì)b 級(jí)建筑的高度也進(jìn)行了十分嚴(yán)格的限定。因此在建筑結(jié)構(gòu)選型期間，超高現(xiàn)象是一個(gè)值得被關(guān)注的問題。目前來說絕大多數(shù)的建筑物都帶有地下室，所以隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程中也要將嵌固端設(shè)置作為一個(gè)重要的參考內(nèi)容。當(dāng)然如果要使地震力有效的傳遞還應(yīng)當(dāng)科學(xué)的計(jì)算繪制一張結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。概念設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)保證在經(jīng)歷大型地震后能給予準(zhǔn)確的修復(fù)措施，從而保證建筑物在以后的正常使用，避免發(fā)生大型地震后建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)倒塌的現(xiàn)象。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

（1）施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)總結(jié)研究分析近幾年的隔震技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，探究新的技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)的優(yōu)化并分析優(yōu)化施工發(fā)揮隔震技術(shù)的最大經(jīng)濟(jì)效益，在獲得經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)保障百姓的財(cái)產(chǎn)和人身安全。

（2）加快推進(jìn)對(duì)現(xiàn)有建筑物的維護(hù)加固工作，與地震局進(jìn)行合作，對(duì)地震進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確的對(duì)高危地區(qū)房屋進(jìn)行維護(hù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)理念實(shí)現(xiàn)施工便捷化快速化，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)存建筑物抗震能力的提升。

（3）高危地區(qū)在進(jìn)行建筑工作時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，若要抵御強(qiáng)度較大的地震應(yīng)當(dāng)對(duì)使用的隔震組件進(jìn)行縮小，并適當(dāng)降低鋼的含量，這樣能夠在具有較強(qiáng)抗震能力的同時(shí)還可以降低資金投入。

（4）企業(yè)每個(gè)季度應(yīng)當(dāng)定期地檢查隔震技術(shù)應(yīng)用工作及時(shí)的發(fā)現(xiàn)施工問題，通過拍照記錄等方式及時(shí)上報(bào)給上層領(lǐng)導(dǎo)，這樣能夠確保建筑結(jié)構(gòu)隔震工作的有效落實(shí)，降低工程事故發(fā)生率。在檢查的過程中企業(yè)也應(yīng)當(dāng)提出合理的意見和建議，能使安全管理工作及時(shí)做出調(diào)整從而提高工作效率。檢查過程中如果對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題無法做出精準(zhǔn)的判定或者需要對(duì)工程進(jìn)行修改時(shí)，工程的負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)立即對(duì)工程進(jìn)行一個(gè)全方位的專業(yè)檢查，給出確切的判定結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用隔震技術(shù)已經(jīng)成為行業(yè)的潮流，也是未來建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。換而言之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和房屋建造是一個(gè)體系，工作要想做的全面需要從業(yè)者扎實(shí)的掌握理論、知識(shí)靈活的思維和一絲不茍的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其他專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在工作中應(yīng)事無巨細(xì)，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。充分有效地運(yùn)用隔震技術(shù)，既能保證居民人身財(cái)產(chǎn)安全也能提高經(jīng)濟(jì)效益。