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摘要：建筑结构隔震设计是建筑结构设计中最为重要的一点，良好的隔震设计不仅对于维护人民的生命财产安全具有重要的现实意义，对于预防地震灾害等自然灾害维护社会的繁荣稳定方面更具有深远的影响。因此，本文就框剪结构的隔震设计进行探讨。
关键词：框剪结构；隔震结构；隔震设计
框剪结构，由于其良好的抗震性能和广泛的实用被广泛的应用于我国的高层框剪结构建筑中，我国内地高层建筑从50年代开始自行设计和建造，50年代末在北京建成了一批高层公共建筑和旅馆建筑，民族饭店（14层）、民族文化宫（13层）等其中的较多建筑均采用了框剪结构。在高层框剪结构建筑中，水平力将主要由剪力墙承受，剪力墙承受的水平力为80%左右，框剪仅仅承受20%左右的水平力。在进行高层框剪结构建筑设计时，剪力墙的刚度除了满足一定的强度条件外，还必须有一定的侧向刚度，以免在地震作用下产生过大的变形。结构刚度过小或者过小在一定的程度上会造成不必要的经济的浪费。因此，剪力墙的合理设计是高层框剪结构抗震性能与经济合理性的关键问题。
1 抗震概念设计
高层建筑结构中抗震设计应该对概念设计引起一定的重视，站在某个角度上来说概念设计的重要性甚至已经超过了对建筑结构的分析和计算过程，高层建筑结构中受力具有非常强的复杂性，但是当前人们对地震还没有一个非常清晰的认识，材料的实际性能和施工安装过程中产生的变异性都会使得计算出的结果和实际的数值有非常大的不同。
通常，抗震概念设计就是指抗震设计的初期阶段就需要按照相关的标准和要求以及尽量减少对建筑物本身损害的原则来进行相应的地基基础设计，在这一过程中还要充分考虑到建筑的平面和立面结构形式的布置，同时还要将这一环节中非常重要的环节进行严格的控制，同时更要将施工过程中容易出现问题的环节预先采取措施，防止施工中出现严重的安全隐患，然后再通过设计计算和结构的实际情况进行相应的处理，这样才能更好的保证建筑的抗震性能，在进行概念设计的过程中需要仔细考虑很多因素对整个建筑结构的影响，在框架剪力墙结构中剪力墙发挥着非常重要的作用，所以在采用这种结构形式的时候应该在两个主轴方向都设置剪力墙，这样就能够有效的提高整个建筑结构的抗剪能力和稳定性，因为这种结构本身的抗震设防烈度比较高，所以在实际的施工中不应该对其进行单向的设置，同时还要对结构的重要参数都进行有效的控制，这样才能更好的实现概念设计。实现了良好的概念设计才能更好的保证抗剪设计的质量，同时也保证了建筑结构自身的稳定性和安全性，同时也使得建筑的功能得到了优化。
2 隔震基本原理
建筑隔震就是在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震装置（或系统），形成隔震层，把房屋结构与基础隔离开来。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地震发生时，地震波由地面传至基础，在向上部建筑物传递时，首先通过隔震层，这时隔震层中连接建筑物和基础的隔震装置就可以发挥隔离作用，地震波只有一小部分能够通过隔震层传到上部建筑中。如果隔震层中还安装消能装置，那么，隔震层还将耗散掉一部分地震能量，进一步减少地震能量向上部建筑的传输，减少建筑物的地震反应，保护建筑物在地震作用下的安全。
隔震可以将结构周期延长2倍以上。和传统房屋比较，采用隔震后，可降低水平地震作用2～6倍，大震时建筑物不倒塌、甚至不破坏，上部结构可保持弹性；基本不中断人的正常生活与服务。
3 隔震层组成
隔震层一般由隔震支座和消能器组成。隔震支座一方面要支撑建筑物的竖向重量，另一方面在水平方向提供一个较小的水平刚度，并且具有自复位的功能。目前建筑常用的隔震支座主要有叠层橡胶支座和滑动隔震支座。消能器又称阻尼器，主要用来吸收或耗散地震能量，抑制隔震层产生较大的位移。常用的阻尼器有金属变形阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。铅芯插入型叠层橡胶支座则是将叠层橡胶支座与铅阻尼器完美结合在一起，发挥隔震作用的同时，又能起消能的作用。
4 隔震设计中难点
4.1 某工程通过计算上部结构设计采用的水平地震影响系数最大值为0.074＜0.08，根据GB50011—201012.2.5条可得出采用隔震技术后上部结构的水平地震作用可比非隔震时降低1度设计，即按7度(0.10g)进行设计。但根据抗规12.2.5第3条各楼层的水平地震剪力尚应符合本规范第5.2.5条对本地区设防烈度的最小地震剪力系数的规定，即最小剪重比要按本地区设防烈度执行。隔震设计降低1度设计时很容易使剪重比不满足要求。本工程通过调整不满足剪重比要求的各层的剪力系数来满足要求。
4.2 框剪结构剪力墙的布置原则为剪力墙宜均匀布置在建筑物的周围，但这样的布置方法，尤其是罕遇地震作用下又会导致与剪力墙相连框架柱产生偏拉，在建筑物层数不多，剪力墙布置受建筑功能限制，布置较少时尤其严重。GB50011—2010建筑抗震设计规范要求隔震支座在罕遇地震作用下支座压应力小于30MPa及拉应力小于1MPa的要求。所以在开始定方案时，应注意结构的高宽比不宜过大，一般控制在3以内比较好，不宜超过4。SATWE中的模型尽量避免出现拉力，如果很难避免，拉力不宜太大。本工程高宽比2.4，但由于剪力墙布置使建筑功能受到限制，通过局部增设剪力墙短墙肢、调整结构洞的布置部分解决问题，并在拉应力较大支座附近设置抗拉拔装置，增强结构抵抗竖向地震作用的能力。
4.3 由于上部结构和下部结构之间，应设置完全贯通的水平隔离缝，剪力墙部分就需要设置转换梁来解决。该梁仅按特殊构件定义“转换梁”来指定，无须按照转换层来定义。该构件属于关键部位，本工程通过设置型钢混凝土梁进行了加强，确保隔震层以上结构遭受其相应的罕遇地震时发挥隔震效果。
4.4 在隔震设计中，隔震层以上模型工程设计中一般有两种做法:第一，柱底刚接模型，一般用于无地下室建筑的隔震设计，隔震支座设置在基础上，隔震支座传下来的弯矩、剪力由基础承担；第二，柱底铰接模型，多用于带地下室建筑的隔震设计，其地下部分目前一般为两种形式:a方案，设置隔震层，隔震支座底部设置梁板；b方案，隔震支座下设置下柱墩，在柱墩顶部设置一定刚度的框架梁，解决柱墩顶部支座传下来的水平力。a方案整体性较好，且施工支座时支座底部楼板已施工完成，施工方便，要优于b方案。本工程采用a方案。
4.5 电梯井的设计。隔震支座上下部分结构的位移是不同的，但是电梯井因为功能要求，支座上部与下部位移要求同步。因此，节点构造要使支座标高以下部分电梯井与上部结构同步，并且在电梯井周边预留隔离缝，缝上可设置滑动钢板。电梯不下地下室时，电梯基坑可重于梁上垂板；下地下室时，在电梯基坑底板下面设置滑动装置，电梯侧壁采用剪力墙生根于基坑底板，上部与梁连接，与上部结构为一整体。
结束语：
纵观国外和国内发生的许多次地震，可以看到地震给人类的生命财产带来巨大的损失。传统的抗震设计相比隔震结构远远不能减小这种灾害，在多发地震的地方，对于隔震结构的应用是必要的。并且随着科学技术的发展，材料性能将随着发展，将会使隔震结构的技术更加成熟。
参考文献：
[1]高层建筑结构隔震设计关键问题[J].王吕.江西建材.2016(13)
[2]关于高烈度区掉层结构的隔震设计分析[J].袁昆.城市道桥与防洪.2017(09)
[3]关于建筑隔震设计若干问题的探讨[J].曹璐,郑阿妮.江西建材.2017(15)
论文作者:张思源
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/19
标签：支座论文; 结构论文; 建筑论文; 剪力墙论文; 建筑物论文; 建筑结构论文; 水平论文; 《防护工程》2017年第26期论文;