探析隔震技术在建筑结构设计中的应用论文_童昕

探析隔震技术在建筑结构设计中的应用论文_童昕

摘要:建筑结构设计中的抗震措施非常多,每一种装置和方法都是工程人员在实践中不断摸索总结出来的,通常为了达到更好的抗震防震效果,在建筑结构设计中相关抗震措施一般是混合使用,但是建筑结构设计最常用的技术还是隔震技术。基于此,本文阐述了隔震技术的作用原理及建筑结构隔震设计,对隔震技术在建筑结构设计中的应用进行了探讨分析。

关键词:隔震技术;作用;原理;建筑结构;隔震设计;应用

一、隔震技术的作用原理

隔震技术能有效地吸收地震能量,减少结构的水平地震作用,从而消除或减轻结构和非结构的地震损坏,增强建筑物及内部设施和人员的地震安全性,提高建筑物的抗震能力。与以往的建筑结构抗震设计,采用隔震技术的建筑物具有以下优点:提高地震时结构的安全性;设计自由度增大;防止内部物品的振动移动和翻到;防止非结构构件的破坏;抑制振动的不适感;可以保证机械器具的使用功能;

隔震技术是在基底和结构之间设置减振器或减振材料。在隔震设计时,要经过计算,进行多方案比较选择最佳方案。

二、建筑结构隔震设计的分析

建筑结构中的隔震设计主要表现为:(1)隔震层的位置。设置在建筑物最小层的基础隔震和设置在建筑物中间层的中间层隔震。在实际工程中,主要根据建筑物的用途、性能、造价等因素来进行综合判断确定合适的隔震层位置。如将隔震构件用于较大范围若干栋中低层住宅的底下部分,其空间可作为设备用房,停车场和共用管道沟,这样可有效利用城市空间。(2)隔震层水平刚度的结构方案。为了提高隔震效果,隔震层的水平刚度应十分低,使建筑物的自振周期增大。在实际中。可以采用大间距、大直径多层橡胶的结构方案,使得每个隔震器的受荷面积增大,而总数减少。(3)多层橡胶层不产生拉力的结构方案。多层橡胶受拉剪的试验资料比受压剪的少,应保证其受力可靠。因此,多层橡胶与上部分结构不采用螺栓连接,而采用铰接连接,使多层橡胶层不产生拉力。(4)净空间距。在遭遇特大地震作用时,建筑物的变形不能导致碰撞。因此,水平方向上,应保证具有上部结构的地震变形的1.5~2.1倍的净空间距。(5)隔震构件的置换。隔震建筑中,变形和能量吸收都集中在隔震层。因此隔震层构件有可以置换的隔震结构的优点,特别是与隔震器独立的阻尼器的置换。由于隔震器承受建筑物的重量,不如阻尼器置换容易,一般采用在建筑物或局部设置千斤顶来置换隔震器或对其加固。

三、隔震技术在建筑结构设计中的应用分析

1、基础设置隔震装置减震。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置,它与地基隔震的最主要区别就在于隔震层的位置的变化,这种隔震层位置的改变可以减少地震向上传递,最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3,这种隔震装置是一种非常传统的防震方法,因其历史悠久且效果优良,所以直到今天,仍被许多工程沿用。但是,这种措施的缺陷是不适用于高层建筑,因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期,起不到减小地震对建筑物损害的目的,反而增加了建筑物的自重,对隔震造成不利的影响。在进行建筑基础的隔震装置的设置时,通常采用的办法有:摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种,设置的装置也比较灵活,不局限于建筑材料,其他材料有橡胶垫、混合隔震装置等也可用于做隔震层,可根据建筑物的具体情况进行选择。

2、地基采用特殊材料隔震。地基是建筑物与地震接触的最直接的地带,也是地震的最直接作用区,所以对于地基的隔震设置是达到效果的最直接快速的手段。所谓建筑物地基隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,通过铺设的垫层来削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害,这种方法是一种历史最悠久的隔震方法,原理在于使地震的力量经过中介被消耗和削弱,达到保护建筑物的目的。随着科学技术的发展,近年来,国际上的科研人员和专家在这方面的研究已经取得了突破性进展,经过反复的试验和研究他们发现,以沥青为原料研究出的一种特殊材料设置的隔震层效果最好,所以这种材料将广泛的应用于以后的建筑物的隔震层。

3、层间隔震措施。层间隔震这种方法主要适用于旧房改建,在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比,层间隔震的效果不是非常明显,减震的效果可以达到1/10~3/10的范围,因为层间隔震的作用无法参与到建筑物的整体结构中,所以达到的隔震效果也较其他方法差一些。这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量,从而减小地震对建筑物的危害,设置的装置基本与基础隔震的相同,二者的区别主要在于该方法应用于旧房的改建施工中,而上述方法主要应用于新建筑的施工中。

4、建筑物结构悬挂隔震。悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来,也就是通常所说的悬挂结构,这样,当地震来临时,地震的能量不会传递给悬挂起来的结构,从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构,大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系,以此隔震。这种结构对于设计师的设计要求比较高,因为要将结构的主体框架和子框架的结合做到完美的结合,才能保证在地震来临时,子结构不受干扰。因为它的作用原理是,当地震来临时,主框架会随着地壳运动发生摇摆,但是子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆,地震的能量到达这个部位的时候就会削弱,不至于传递到子结构产生惯性力,这种结构的优点是防震效果好,可以有效的阻断地震力对于建筑物的伤害,但是缺点是工程造价高,一般的住宅建筑不宜使用,因为大量的钢结构会大大增加建筑的成本。

结束语

综上所述,隔震是在基底和结构之间设置减振器或减振材料,隔震技术同传统抗震体系相比,更加有效、安全、适用、可靠,并且可以降低造价,在突发性的地震中不破坏、不倒塌,既保护建筑结构本身,又保护建筑物内部设备及人员安全,经济适用,在建筑工程结构设计中得到广泛应用。

参考文献

[1]建筑抗震设计规范 GB 50011-2010.

[2]混凝土结构设计规范 GB 50010-2010.

[3]张晓鹏.民用建筑抗震施工构造及防护措施探析[J].现代商贸工业.2012(22)

[4]王争兵.隔震减震在建筑结构设计中的措施探析[J].建筑工程技术与设计,2015(26)

论文作者:童昕

论文发表刊物:《防护工程》2017年第5期

论文发表时间:2017/7/11

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