关键词:建筑工程,结构抗震,技术分析
伴随着我国经济社会调整发展,城市化进程也在不断加快,城市规模的扩大和城市人口的增加使得城市的人地矛盾日益凸显。在此背景下,高层建筑得到了迅猛发展,并且迅速成为城市建筑发展的主流方向。但是,建筑高度越高,其自身的重量也就越大,对于震动的抵抗能力越差,如果高层建筑的设计还是按照普通建筑设计的方法,一旦遭遇地震,必然会导致建筑的损坏或倒塌,后果不堪设想。因此,设计人员要充分重视建筑抗震结构设计,确保结构能够在强度、刚度、延性等方面达到最佳,实现“小震不动、中震可修、大震不倒”的效果,保障建筑的使用安全。
1建筑工程结构抗震技术的基本原理
在发生地震的时候,地壳内部要释放巨大的能量,并以能量波的形式向周围传递。在地震的波及范围内,它以输入能量的方式传递给建筑物,建筑物会产生激烈的振动,甚至遭到严重破坏而倒塌。地震时建筑物的振动剧烈程度与其本身的阻尼相关,建筑物的阻尼越小,其对地震能量的吸收和消耗就越小,那么振动就越剧烈;反之,振动就越轻。
所以,建筑工程结构抗震技术的最基本的原理就是通过增加建筑物的阻尼,增大建筑物对地震释放能量的吸收和消耗量,进而达到减轻振动、减少损害的目的。
2建筑工程结构抗震设计的基本原则
2.1 结构应具有连续性
在对建筑物进行设计时,应该使建筑物在结构上具备完整的连续性。这样就能够保证建筑物在地震中保持—个整体,有利于发挥抗震功能。
2.2 保证构件间的可靠连接
在建筑物的设计和施工过程中,建筑物各构件之间要做到稳固连接,这样才能够使建筑物在地震的能量传递中保持一定的强度,在建筑物变形时保持一定的延展性,从而加大建筑物的抗震性能。
2.3 增强房屋的竖向刚度
在对建筑物进行设计和施工时,应该使建筑物在横、竖两个方向上都具备足够的竖向刚度,同时要确保建筑物基础部分的整体性,以避免或者降低地震时建筑物所遭受的损害。
3建筑工程结构抗震控制的技术分析
3.1 被动控制
被动控制的防震技术不包含外部能源的抗震技术,通常是在建筑物的某个部位通过增加子系统,或者对建筑物的某些构建进行结构上的处理,达到改变其动力特性的效果。当前,建筑物的被动控制抗震技术已经成为一个研究热点,并应用到很多建筑工程中。被动控制的抗震技术可以分为基础隔震和耗能减震两个类别。
3.1.1 基础隔震
在建筑物的基础部分,通过构建控制机构来阻隔地震时能量的向上传送,以减轻建筑物的振动,降低地震的破坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆建筑物隔震技术在建筑业的运用越来越普及,越来越广泛,它具有以下特点:第一、建筑物隔震技术的结构形式设计日益多样化,从传统的砌体结构和钢筋混凝土结构,发展为组合结构,钢结构以及木结构。第二、隔震技术可以选择的隔震装置日益增多。当前研究应用的建筑物隔震技术主要有:摩擦滑移隔震、层橡胶垫隔震、支撑式摆动隔震、珠及滚轴隔震以及混合隔震等。
3.1.2 耗能减震
将建筑物的一些部件设计成耗能元件,或者在建筑物的一些部位装配阻尼器,以增大地震在传递过程中能量的损耗,减轻建筑物振动和地震破坏程度。这些阻尼器和耗能元件都处于弹性状态,在小震以及风荷载的作用下,它们能够使建筑物的整个结构具备很强的侧向刚度;在强烈地震发生时,它们能够大幅度增加建筑物的阻尼,大量吸收和消耗地震能匮,使建筑物的主体振动大大减小,进而达到保护建筑物的目的。建筑物耗能减震技术的原理是将地震能量导向特别的元件或者机构并加以吸收和消耗,进而减轻建筑物主体的损耗,具有安全、经济、合理、维护费用低、适用范围广等特点。当前,比较常用的耗能减震装置有复合型耗能器、摩擦耗能减震装置、粘滞阻尼器、金属阻尼器以及粘弹性阻尼器等。
3.2 主动控制
建筑的主动控制抗震技术需要外部能源来实现,通过施加和振动方向相反的作用力来实现建筑物减震。这种技术的原理是:传感器对建筑物的外部激励以及动力响应进行监测,然后将信号传送到计算机,计算机再依据程序计算应该施加的作用力的大小,然后经过外部的能源驱动控制系统产生所需求的作用力。当前建筑业已经研究和开发的建筑物主动控制抗震装置主要有:主动托索系统、主动质量阻尼系统、主动空气动力挡风板系统、主动支撑系统以及气体脉冲发生器等。
3.3 半主动控制
利用控制机构调节在地震发生时建筑物的结构参数来实现减震目的。这项技术对于外部能源的要求不高,不需要使用强电,只需要弱电装置来供应就可以了,比如蓄电池等。半主动控制抗震技术通常使用开关来控制,通过调节控制器的状态,进而改变建筑物的动力特性。当前建筑业比较常用的建筑物半主动控制减震装置有:可变阻尼系统、可变刚度系统、可控液体阻尼器、主动调节参数质量阻尼系统以及可控摩擦式隔震系统等。
3.4 混合控制
是被动控制与主动控制的结合应用。这种抗震技术同时具有被动控制与主动控制的优点,它既能够通过被动控制抗震系统吸收和耗散地震能量,又能够运用主动控制抗震系统来达到抗震效果,所以混合控制抗震技术在建筑施工中得到了广泛的应用。当前建筑业比较常用的混合控制抗震装置主要有:阻尼耗能抗震与主动控制抗震相结合的混合控制抗震系统;调谐质量阻尼系统与主动质量阻尼系统组合的混合控制;滑掀体阻尼系统与主动质量阻尼系统结合的混合控制抗震系统;基础隔震抗震与主动控制抗震结合的混合控制抗震系统等等。
在以上四种建筑工程结构抗震技术中,主动控制抗震技术拥有最好的抗震效果,但因为它所需外部能量大和控制系统的复杂性,所以在实际运用上反而不够普及;被动控制抗震技术实用性比较大,当前发展迅速,应用也最为广泛;半主动控制抗震技术由于其精确度比较高,价格相对低廉,所以有着很好的市场前景;混合控制抗震技术具备了几种抗震技术的优势,效果十分突出,前景也非常广阔。
4结语
建筑抗震结构设计对建筑抗震起着重要的基础作用。一个优良的建筑抗震设计,必须是在建筑设计与结构设计相互配合协作共同考虑抗震的设计基础上完成的。因此,要充分重视结构设计在建筑抗震设计中的重要性,在建筑抗震设计中更好地发挥应有的作用。
参考文献:
[1]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J].建筑设计管理,2012(03)
[2]王丰.建筑工程抗震结构设计[J].城市建设理论研究(电子版),2017(05)
作者简介:
乔春艳(女,1984.4-),惠民县太和建筑安装有限责任公司,助理工程师
论文作者:乔春艳
论文发表刊物:《科技新时代》2017年12期
论文发表时间:2018/1/29
标签:建筑物论文; 技术论文; 阻尼论文; 主动论文; 结构论文; 系统论文; 建筑工程论文; 《科技新时代》2017年12期论文;