高層建筑隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

王功霞

摘 要：建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及安全對(duì)使用者來說是異常重要的，尤其是對(duì)于高層建筑來說。自然災(zāi)害對(duì)人們的生活有著重大的影響，地震災(zāi)害的發(fā)生威脅人們的生命安全，對(duì)建筑物的破壞力極大，這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要有相應(yīng)的隔震減震措施，尤其高層建筑更是如此。本文對(duì)高層建筑隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；隔震減震；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入隔震減震的設(shè)計(jì)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(wěn)定性能，對(duì)地震災(zāi)害的發(fā)生起到明顯的抵抗作用，因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)隔震減震的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，能夠降低地震災(zāi)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(shè)計(jì)介紹

建筑的隔震減震設(shè)計(jì)是為了使建筑物在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠起到抗震的作用，最大化的降低建筑物的損毀度。對(duì)于隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，設(shè)計(jì)是在建筑物的基底以及建筑結(jié)構(gòu)的中間位置，通過設(shè)計(jì)阻尼以及橡膠隔震支座，使建筑物結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生隔震層，隔震層的復(fù)位作用很好，可以延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)的自身震動(dòng)周期，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的震動(dòng)可以降低，達(dá)到抗震的目的。減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑物結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)消能器，通過消能器的相對(duì)速度以及相對(duì)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(shí)現(xiàn)抗震減震的效果。隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在各類建筑物中都適用。大家都知道，日本是地震頻發(fā)的國(guó)家，在建筑物的隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)比較豐富，對(duì)于隔震設(shè)計(jì)，能夠使建筑物自身隔震周期小于1秒，這就對(duì)抗震有非常大的效用。消能器在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的適用度很廣，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)沒有太大的約束條件，加入消能器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)不會(huì)有影響，對(duì)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(duì)支座的影響

隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用這樣的設(shè)計(jì)會(huì)增加抗震墻在地震中的傾覆承受力，從而對(duì)隔震減震支座的拉力產(chǎn)生影響。因此，建筑結(jié)構(gòu)中，若抗震墻的受力面積較大，在設(shè)計(jì)隔震減震支座時(shí)，就要合理的進(jìn)行布置，設(shè)計(jì)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(huì)使支座的直徑會(huì)發(fā)生改變，這樣就會(huì)使其產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果情況嚴(yán)重就會(huì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震墻的設(shè)計(jì)會(huì)給支座產(chǎn)生較大的影響，設(shè)計(jì)時(shí)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑物自身的走向會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。地震的發(fā)生是源于地殼運(yùn)動(dòng)，所以地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，其建筑物的破壞力也會(huì)有所不同。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，分析地震發(fā)生時(shí)的震動(dòng)的方向，建筑物設(shè)計(jì)與地質(zhì)情況結(jié)合，依據(jù)地質(zhì)情況以及地震時(shí)的震動(dòng)方向來進(jìn)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(shè)計(jì)的走向與地震的震動(dòng)方向相互平行了，就會(huì)使地震過程中建筑傾倒的更為嚴(yán)重，對(duì)建筑物的損毀度就會(huì)增大，所以說，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在沒有充分考慮地質(zhì)以及地震震向時(shí)，就會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)坍塌的可能性增加，不利于抗震。

3.高層建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1地基結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)來說，在地震發(fā)生的過程中，和地震發(fā)生接觸最直接的就是地基，在地震產(chǎn)生地震波時(shí)受力也最直接。所以，在進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)首先就要對(duì)地基結(jié)構(gòu)隔震進(jìn)行設(shè)計(jì)。地基的基礎(chǔ)部分做特別的處理，而且還要鋪設(shè)結(jié)構(gòu)的墊層，通過這種設(shè)計(jì)來使建筑物受地震波的影響減小。這種設(shè)計(jì)是最為普遍的，設(shè)計(jì)的原理是利用一系列的措施來減少地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的能量，這樣來達(dá)到對(duì)建筑物保護(hù)的作用，使建筑物結(jié)構(gòu)能夠更加的穩(wěn)定和安全。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)使用逐漸普及。

3.2基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)

對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)，是在建筑物結(jié)構(gòu)上部與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間設(shè)計(jì)隔震裝置，通過這種隔震設(shè)計(jì)，使地震發(fā)生時(shí)地震波的影響能夠降低，達(dá)到隔震的目的。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要有豎向隔離縫的設(shè)計(jì)，隔離縫的縫寬要設(shè)計(jì)合理，一般是要比罕見地震發(fā)生時(shí)的最大的水平移動(dòng)值的1.2倍還要大，保持大于200mm。在隔震結(jié)構(gòu)位置挨著的縫寬，是水平移動(dòng)量的兩者之和，保持大于400mm。在建筑結(jié)構(gòu)上下部之間，水平方向的隔離縫要與建筑結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)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(shí)，能夠使碰撞力降低。

3.3懸掛結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)

懸掛結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，將建筑物結(jié)構(gòu)全部或者多數(shù)進(jìn)行懸掛，這種設(shè)計(jì)能夠使地震發(fā)生時(shí)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較常用，而且這種隔震設(shè)計(jì)對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求較高，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意主體結(jié)構(gòu)以及子結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合要更加充分，這樣就能夠使地震發(fā)生時(shí)子結(jié)構(gòu)可以不會(huì)受到影響。地震發(fā)生的過程中，懸掛結(jié)構(gòu)隔震中的主懸掛結(jié)構(gòu)可以與地殼運(yùn)動(dòng)一起同步進(jìn)行擺動(dòng)，子結(jié)構(gòu)通過與主結(jié)構(gòu)進(jìn)行鏈連接，就會(huì)降低地震波能量在這部分結(jié)構(gòu)中的影響，而且這個(gè)過程中子結(jié)構(gòu)不會(huì)受到影響，使結(jié)構(gòu)相對(duì)較穩(wěn)定。

4.高層建筑減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)高層建筑進(jìn)行減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)相比較隔震設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)在于，減震設(shè)計(jì)是通過將建筑物中沒有的裝置設(shè)計(jì)到建筑結(jié)構(gòu)中，使建筑結(jié)構(gòu)中的阻力可以得到加大，這樣可以把地震發(fā)生時(shí)地震波帶來的能量消耗吸收掉，最大化的減少地震對(duì)建筑物的破壞。這種設(shè)計(jì)中減震裝置的使用多為消能器和阻尼。并且這種設(shè)計(jì)有兩種類型，分別是滯回型和粘滯型。這兩種在實(shí)施過程中是非常廣泛的。地震災(zāi)害對(duì)人們生命安全的威脅，使得建筑物設(shè)計(jì)中的安全穩(wěn)定性要求越來越高，在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，減震設(shè)計(jì)受到了重點(diǎn)關(guān)注。在建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)特殊處理，設(shè)計(jì)消能器在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)建筑前期對(duì)結(jié)構(gòu)減震的設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害的發(fā)生。建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后開始進(jìn)入施工段時(shí)，施工要嚴(yán)格按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行。施工環(huán)節(jié)前期將減震裝置建設(shè)好，使后續(xù)工作可以順利進(jìn)行。另外，還要對(duì)隔震減震進(jìn)行維護(hù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成，對(duì)結(jié)構(gòu)施工后進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)隔震減震設(shè)計(jì)中的支座性能進(jìn)行日常維護(hù)檢查，設(shè)計(jì)中的減震以及隔震方式的檢查方案及時(shí)確定，進(jìn)行日常檢查和維護(hù)。隔震層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在高層建筑的電梯以及樓梯之內(nèi)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(jìn)行日常維護(hù)。

結(jié)束語(yǔ)：

社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，使得人們對(duì)于地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)方式有了很大的進(jìn)步，尤其體現(xiàn)在對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。為了使建筑物能夠在地震發(fā)生過程中更加安全穩(wěn)定，在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就要融入隔震減震設(shè)計(jì)，使建筑結(jié)構(gòu)的抗震效能可以得到提高，使人們的安全可以有所保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]李加才. 淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施[J]. 建設(shè)科技， 2017（16）：48-49.

[2]曲海龍. 淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施[J]. 建筑建材裝飾， 2017（06）：108-109.

[3]管江濤. 淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2017（13）：113-114.

[4]葉宗山， 李默怡. 淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施[J]. 綠色環(huán)保建材， 2017（12）：75-75.