浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施潘克君
摘要:地震灾害已经成为当前对于人类生活造成破坏严重性最大的一种地质类
自然灾害,随着建筑行业的不断发展和进步,很多高层建筑拔地而起,对于当代
建筑结构设计中的隔震减震措施也需要提供相应的重视,目前已经逐步通过了各
种结构来增强建筑的隔震减震效果,隔震减震结构是一种能够通过建筑物内部相
关结构吸收地震过程中所产生巨大能量的构造物。
关键词:高层建筑;结构设计;隔震减震
1 抗震技术在高层建筑结构设计中的应用的必要性
我国是世界上地震频发的国家,每年,地震对我国经济造成的损害数以亿计,地震的存在严重威胁到人们的生命安全和财产安全,其破坏的巨大性和不可预测
性给我国的许多建筑物和构筑物造成了巨大的破坏。
在国家抗震规范中明确规定:“小震不坏,中震可修,大震不倒”,对于小的地震,要求是在地震中建筑物和构
筑物的不发生破坏,不影响主体结构的受力;对于中型的地震,要求建筑物和构
筑物在地震后能够通过修理可继续使用;对于大型地震,要求建筑物和构筑物在
地震中不倒塌。
随着我国在实际工程项目中的不断探索和实践,我国对于抗震已
经积累了丰富的经验,使得在地震中由于建筑物和构筑物的损害造成的人员伤亡
不断减少,对房屋的影响和造成的经济损失也不断减少。
尽管我们在控制人员伤
亡方面和控制经济损失上面取得了长足的进展,也反映了我国对于人们的住房结
构设计以生活安全为主要目标的原则,但是由于地震的破坏力和不可预见性,在
地震中还是有许多建筑物和构筑物发生了破坏,使得其不能够再继续使用,造成
了较大的经济损失。
在此背景下,进一步优化建筑物的抗震设计,避免人员伤亡
和保护房屋建筑已成为亟待解决的问题,同时也是建筑设计单位必须考虑的问题。
房屋结构作为住宅建设中最关键的部分,合理的设计可以保证房屋的安全系数,
从而提高整个工程的质量。
大多数房屋在设计时遵循“经济、实用、安全”的原则,还要以抗震设计原则为依据,结合瞬变地震本身的特点和不确定性,确保安全和
设计思路,以应对自然灾害。
2建筑结构隔震减震介绍
建筑物内部的阻尼大小有利于地震能量消耗。
而减震措施恰好利用这一点,
借助建筑阻尼增加吸取地震能量,以此来维护主体结构,降低震害。
隔震技术被
广泛应用到高层建筑中,特别是汶川地震后涌现出较多的隔震建筑。
因隔震设计
选取的材料和以往设计存在差异,和传统抗震设计对比,当前的隔震设计,特别
是高层隔震设计具有一定难度。
隔震措施存在时间限制,不仅能应用到新建结构,而且在建筑物建成后可通过阻尼增加来实现减震。
从适用部位层面而言,减震措
施较为广泛,无论是上部结构,还是隔震夹层均适用。
而消能减震技术利用消能
减震装置配设来提高结构阻尼比,进而防控结构变形问题,借助附加装置来吸取
地震能量,实现主体结构的全面防护,让主体结构遭受地震灾害时不会出现严重
破坏。
依照数据统计可知,消能减震结构能够显著增强抗震性能。
另外,抗震构
造还能够依据未采用消能减震之前的结构来降低。
3 隔震措施
3.1 隔震构造措施
隔震结构在地震时会发生较大的水平位移,为保证隔震层在罕遇地震下具有
发生较大变形的能力,设计时在上部结构的周边设置竖向隔离缝,缝宽取为
500mm;上部结构与下部结构之间设置完全贯通的水平隔离缝,缝高取 20mm,
并用柔性材料填充;电梯井侧壁采用下挂的方式处理,井道外皮至地下室柱、填
充墙等非隔震部分的净距大于500mm;悬挂电梯的地坑底板外皮至基础底板上皮净距不小于 600mm;穿越隔震层的排水管道、电气强、弱电电缆及导线等,均采用柔性连接或其他有效措施适应隔震层在罕遇地震作用下对水平位移的要求。
3.2 维护、保养措施
为保证在竣工验收、日常管理及维护、震后修复等过程中对隔震支座的性能
提供比较直观的且及时的依据,如隔震支座在使用中或震后外观是否有损坏或不
可恢复的变形、隔震沟是否被填充物阻塞、上部结构周围是否有限制其位移的障
碍物等,建议对隔震结构制定详细的检查和维护计划,对隔震结构进行定期和不
定期的检查、维护。
在隔震层楼梯间、电梯间、竖向隔离缝等隔震构造附近或建
筑物出入口处,应设置隔震警示标识,提醒业主和其他人员对隔震层构件及隔震
构造进行必要维护,明确其在使用过程中不得填充、堆放杂物或有妨碍上部结构
水平移动的其他行为等。
4减震的对策
4.1 基础隔震结构
基础隔震指代针对建筑基础部分减小地震波,进而无法传递到上部结构,使
其在某种程度控制地震所产生的损坏。
一般在基础和上部结构布设隔震装置,和
高层建筑相比,外形规则匀称的底层建筑具有优良的隔震效果,产生这一问题的
根本原因是高层建筑结构布设隔震装置可能会增加自振周期,以此来削弱隔震效果。
当前基础隔震全面进步,且发展形态呈现出多样化特性,不断完善。
4.2 隔震地基材料
因建筑物不同选取的地基材料存在差异,这主要因为地震波反应的作用。
可
借助特殊材料面向建筑物地基实施处理操作,进而削弱地震波,以此来让减小震感。
在以往的建筑物中,一般通过粘土与砂子完成基础部分垫层,再有人借助糯
米垫层探索抗震,多年的发明探索和试验表明原料是沥青的这种新型材料开展隔
震层设置对应的效果十分显著。
4.3 悬挂隔震
悬挂隔震原理为阻隔地面地震波传送到建筑主体结构,以免主体结构被损坏。
这一结构中的大多数质量基本均附着在地面上,一旦地震到来,结构上层分离使
得无惯性力出现,以此来达到大大隔震目的。
主要应用在大型钢结构和钢结构中,又可细分成主框架与子结构。
当悬挂子结构时,则主框架结构和子结构随即分离。
待地震波移动至悬挂部位时,则地震能量显著减少,全面控制了地震的进一步传递,降低了地震损害。
4.4 层间隔震装置
层间隔震是面向原结构装设耗能减震装置,包含质量与隔震支座这两部分。
当地震来临时,一般由隔震与减震来吸收相应的地震能量,降低地震损害,减小
地震所产生的不良影响。
抗震技术辅以隔震技术便是层间隔震。
然而,层间隔震
的实际减震效果低于基础隔震技术效果,大约低至 20% 左右。
该技术具有较大的
应用空间,除可应用在新建建筑物,还能巩固强化既有建筑物。
隔震装置内部的
支座材料通常可选择橡胶,利用结构夹层改建便可达到减震效果。
4.5在抗震缝中作隔振,减少碰撞
当建筑物长度过长或不规则时,都要按规范设置温度伸缩缝,在抗震设防区
均按防震缝设置。
抗震缝一般设置在建筑层数、质量、刚度差异过大处、可能在
地震时引起应力或变形集中造成破坏的部位。
防震缝应在地面以上设置。
结束语:总而言之,隔震减震设计是高层建筑结构设计中的重要组成部分,
通过合理的隔震减震概念设计,能够有效的提高高层建筑的抗震可靠性。
因此,
相关设计人员应该熟练的掌握和运用抗震概念设计,全面的考虑各项因素,从而
为社会建造出更多精品高层建筑工程。
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