談房屋建筑工程的隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】基礎(chǔ)的隔震技術(shù)在減震控制效果、防災(zāi)減災(zāi)以及社會經(jīng)濟(jì)效益等方面具有顯著優(yōu)勢，作為房屋建筑工程設(shè)計(jì)的重要方面之一，其隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在近期得到了有關(guān)方面的高度關(guān)注。該項(xiàng)課題的研究，將會更好地提升隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐水平，從而有效優(yōu)化房屋建筑工程的整體效果。本文主要對房屋建筑工程的隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑工程；隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、前言

近年來，房屋建筑工程的隔震要求得到了有效提高，研究隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有著重要意義。建筑的抗震能力和抗震性能越來越內(nèi)重視，是為了地震時和地震后能最大程度降低對生命財(cái)產(chǎn)的危害，這是設(shè)計(jì)人員肩負(fù)的重任。所以說，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時候，需要對于建筑的抗震問題進(jìn)行深入分析，并且使用有效的抗震措施，盡可能的保障人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。

2、隔震設(shè)計(jì)概述

隔震技術(shù)主要是指在地震來臨時降低地震對建筑物本身及建筑物結(jié)構(gòu)和建筑物內(nèi)部的家具物品、家中裝飾物、家中冰箱、彩電等家電以及生活用品的破壞損失以及程度的技術(shù)，對建筑物內(nèi)外結(jié)構(gòu)具有保護(hù)作用，從而減少人們在地震中的經(jīng)濟(jì)損失。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑物內(nèi)外結(jié)構(gòu)的不同位置，進(jìn)行對建筑物的保護(hù)。

目前主流的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)對策仍然是采用延性結(jié)構(gòu)體系.通過增大構(gòu)件截面尺寸、增強(qiáng)配筋，依靠主體結(jié)構(gòu)自身的抗震性能來消耗地震能量，用這種方法來實(shí)現(xiàn)規(guī)范中規(guī)定的在突發(fā)地震時房屋建設(shè)結(jié)構(gòu)不被破壞，保持穩(wěn)定的建設(shè)防震要求，這是被動消極的“硬抗”。這將會導(dǎo)致此結(jié)構(gòu)產(chǎn)生兩種不利后果：一是結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件截面過大、配筋過多以及材料花費(fèi)過多導(dǎo)致結(jié)構(gòu)成本造價提高，二是結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面、配筋增大后，整個結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度也就不可同日而語，在震動中所吸收的余震也就會大幅度的提高，這樣也就意味著可以有效減少危險的發(fā)生，這就說明材料的變形可以有效地?cái)U(kuò)散從而減少強(qiáng)度壓力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在遇到震級過大的突襲地震時結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，造成嚴(yán)重后果。

不同于傳統(tǒng)抗震體系“硬抗”的舊觀念，工程結(jié)構(gòu)隔震減震控制體系采用調(diào)整結(jié)構(gòu)動力特性“以柔克剛”的新手段，地震發(fā)生時隔震層把上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)隔離開，使能量輸入有所改變，帶有阻尼的隔震層的大變形可以消耗大量能量。如果能事先知道建設(shè)場將來可能發(fā)生的地震的性質(zhì)和大小，則進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的困難就幾乎不存在了。就比如說。上面所提到的韌性抵抗型的建筑結(jié)構(gòu)允許的結(jié)構(gòu)的塑性變形，一旦遇到了外力，所發(fā)生的反應(yīng)變化是十分復(fù)雜的.這和壓力的點(diǎn)來源和數(shù)量，以及地震的性質(zhì)都是十分有關(guān)系的。所以說為了保障人民財(cái)產(chǎn)的安全，一定要保障建筑物內(nèi)部地每一個部分和結(jié)構(gòu)都有著足夠的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

3、隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)的計(jì)算方法

3.1.1規(guī)范計(jì)算方法

目前我國大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)中采用的都是分離式計(jì)算方法，計(jì)算減震系數(shù)，其作用原理是將建筑隔震結(jié)構(gòu)的樓層剪力和非建筑隔震結(jié)構(gòu)的樓層剪力進(jìn)行逐層比較，取兩者比值的最大值，將其作為建筑結(jié)構(gòu)的減震系數(shù)，對于高層建筑隔震結(jié)構(gòu)來說，則是對樓層傾覆力矩進(jìn)行比較，并取兩者的最大值。獲取建筑結(jié)構(gòu)建筑系數(shù)之后，建筑隔震結(jié)構(gòu)則應(yīng)按照非隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)?；诮ㄖ粽鸾Y(jié)構(gòu)所承受的地震作用分布相對較為均勻或者是呈梯形分布，而非建筑隔震結(jié)構(gòu)則是呈倒三角形或者是彎曲形分布，所以非建筑隔震結(jié)構(gòu)的每一層剪力與彎矩值應(yīng)比建筑隔震結(jié)構(gòu)的高。

3.1.2時程分析

在建筑結(jié)構(gòu)減震系數(shù)計(jì)算過程中，對于隔震結(jié)構(gòu)分析可采取時程分析法，該分析法對建筑隔震支座的計(jì)算模擬相對較為精確?，F(xiàn)今我國建筑隔震結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件相對較為成熟，計(jì)算機(jī)程序能夠?yàn)榻ㄖ粽鸾Y(jié)構(gòu)提供鉛芯橡膠支座、普通橡膠支座以及滑動隔震支座等諸多計(jì)算模型。普通橡膠計(jì)算模型屬于簡單彈性模型，在計(jì)算過程中需要考慮受拉力時，應(yīng)取折線形彈性模型，也就是在受拉和受壓時的彈性剛度應(yīng)取不同值。

3.2建筑隔震方案的合理選擇

就現(xiàn)今隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，我國建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)可以說已逐漸趨于成熟，在很大程度上能夠適應(yīng)建筑工程實(shí)際要求及工程概況。建筑結(jié)構(gòu)隔震方案是后期進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)實(shí)際操作的重要依據(jù)，因此對建筑隔震方案進(jìn)行合理化選擇。在建筑結(jié)構(gòu)隔震方案選擇過程中應(yīng)以抗震設(shè)防類別、建筑場地條件、設(shè)防烈度以及使用功能等因素為依據(jù)，從而科學(xué)選擇建筑結(jié)構(gòu)隔震方案。

3.3建筑隔震結(jié)構(gòu)的適用范圍

從建筑層面來說，在建筑隔震層中建筑上部結(jié)構(gòu)樓層之間的位移較小，一般情況下都是鋼體運(yùn)動，擴(kuò)大了建筑上部結(jié)構(gòu)在建筑隔震設(shè)計(jì)中的自由度，有效緩解了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對建筑設(shè)計(jì)的限制性與約束性，在建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并無過多限制。從建筑結(jié)構(gòu)層面上來說，隔震結(jié)構(gòu)本身沒有什么特別的限制，適合應(yīng)用于多種類型的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，與建筑傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、上部結(jié)構(gòu)的偏心、相關(guān)設(shè)備的抗震構(gòu)造以及構(gòu)件的延性等多個方面都有所涉及，其限制范圍較小，在隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以靈活選擇隔震層上部建筑結(jié)構(gòu)形式。隔震技術(shù)主要是通過增大建筑結(jié)構(gòu)的自振周期來降低建筑結(jié)構(gòu)地震的振幅，在建筑場地特征周期比較短的建筑結(jié)構(gòu)中利用隔震技術(shù)，其隔震效果較佳。

3.4建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟

在建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要保證隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性與規(guī)范性，應(yīng)嚴(yán)格按照建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)操作。首先，需要確定建筑隔震結(jié)構(gòu)的布置與上部結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，在建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要充分考慮建筑上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)地基之間的聯(lián)系性，建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不應(yīng)與地基進(jìn)行直接性接觸。其次，應(yīng)對建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需要用的隔震支座進(jìn)行合理布置與設(shè)計(jì)。在建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的具體特征選擇合適的隔震支座。隔震支座設(shè)置好之后，位于隔震層的各個橡膠隔震支座應(yīng)在可變荷載與永久荷載的雙重作用力下產(chǎn)生豎向平均壓應(yīng)力，相關(guān)設(shè)計(jì)值應(yīng)控制在相關(guān)規(guī)范要求范圍內(nèi)。再者，需要確定隔震建筑的上部結(jié)構(gòu)水平換算烈度和地震作用。其中水平換算烈度應(yīng)在建筑隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)層間的剪力最大值對比之后再做確定，通常情況下建筑層間剪力比較都是采用地震作用下的時程分析法。

結(jié)語：

目前在房屋建筑方面，隔震技術(shù)研究應(yīng)用已取得一些成果和經(jīng)驗(yàn)，隔震技術(shù)大大增強(qiáng)了房屋的穩(wěn)定性安全性，使國家現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)得到了提高，地震突發(fā)時，人們的安全保障得到提高。隨著研究的深入，及新材料、新工藝的進(jìn)一步發(fā)展，新的隔震設(shè)計(jì)思路，和新的隔震體系也會不斷出現(xiàn)。要使隔震技術(shù)更加實(shí)用，隔震的設(shè)計(jì)理論有待進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)盡快制定適合我國國情和材料性能特點(diǎn)的隔震設(shè)計(jì)規(guī)范。

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