摘要:随着近些年来地震灾害的多发,造成了巨大的人民生命财产损失。人们对于建筑结构设计中的抗震的设计,隔震减震措施越来越重视。本文就结合当前的地震灾害的情况,论述建筑结构设计中的隔震减震措施。
关键词:高层建筑;结构设计;隔震减震;措施
建筑结构设计采用的抗震措施决定着建筑结构的可靠性与安全性。设计人员均依据小震不塌、大震可修这一原则开展设计工作,并采用了很多的方法抗震。然而,因多种因素的制约,此工作仍旧存在某些问题。文章据此展开探究,首先对建筑结构隔震进行分析,然后探讨隔震措施,最后阐述减震措施。
1 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。
2 建筑结构中隔震措施
隔震结构构造包含隔震制作布设、隔震制作和上下结构之间的衔接、隔震层梁柱强化与防火措施等。另外,还包含防震缝与水平隔离缝布设等,这在高层结构中至关重要。在基本使用过程,应重视日常维护,让隔震层无论在何种条件均可正常发挥自身功能。选取隔震技术的建筑物应明确管理职责,相关设计人员应对此进行清晰说明,科学指引建筑管理人员,使其重视高层隔震结构。
2.1隔震构造措施
当发生地震时,隔震结构会出现显著的水平位移。若想确保隔震层在遭受地震灾害时仍具备一定的变形能力,在设计过程需针对上部结构四周布设适宜的竖向隔离缝,一般将缝宽控制在500mm左右;上部和下部结构布设相贯穿的水平缝,将缝高控制在20mm,同时利用柔性材料进行填充;电梯井侧壁选择下挂的方式,且井道外皮到地下室柱和填充墙等设施的净距离超过500mm;贯穿隔震层内部的排水管道和弱电电缆等都选择柔性连接,也可借助其他可行措施满足隔震层在地震灾害中的水平位移标准。
2.2维护和保养方法
隔震结构的构造措施涉及隔震支座的布置,隔震支座与上、下部结构的连接,隔震层的梁、柱、墩和板的加强,隔震层的防火措施,便于观察和更换隔震支座的空间等。还有防震缝和水平隔离缝的设置,楼梯、电梯、挡土墙和坡道等在隔震层的设置,对于高层结构尤为重要。配管和配线等设备的构造也是高层结构隔震成败的关键。建筑结构在日常使用中,要加强维护管理,要保证隔震层在任何时候都能够正常发挥功能。采用隔震技术的高层住宅更要明确其维护管理责任,设计者有责任进行必要说明,给予建筑管理者一定的指导,让建筑管理者认识到高层隔震结构的特殊性。
2.3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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在隔震层楼梯间、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。
3 建筑结构中减震措施
建筑物场地的实际种类一般影响着隔震技术使用,当下的工程实践活动表明,硬土场地比较适合应用构造隔震房屋,在弱土场地构造隔震房屋相反可能会增加地震损害,这主要因为弱土场地通常会过滤地震波内部的高频分量,以此来延长结构周期,增强地震效应。由此可知,选择消能隔震技术之前需全面调查建筑场地,仔细分析。
3.1基础隔震结构
基础隔震结构。它是指在建筑基础部分消耗大量的地震波,可以有效防止地震波传递到建筑上部结构中,能够降低地震对建筑物上部结构的破坏程度。但所设立的隔震设施存在一定的缺陷,不能用于高层建筑物。主要是因为高层建筑在设置隔震设备之后,会延长自身的自振周期,无法降低地震对建筑物的破坏程度。但在建筑基础、上部之间设置的隔震装置在底层建筑物中起到很好的效果。可见,在建筑基础隔震方面,还需要进行更深入的研究,进一步优化完善,使其也能在高层建筑中发挥不可替代的作用,不断扩大应用范围。
3.2隔震地基材料
建筑物地基采用特殊材料隔震。建筑物基础隔震通常是对建筑物的基础部分进行一系列特定的处理,降低地震时的地震波,以至于缩小地震对建筑物的破坏。传统的方法是在建筑物的基础部分直接设置砂子或粘土垫层,或者交替铺上砂子与粘土。与此同时,一部分相关学者用糯米为原材料,在建筑物的基础部分设置垫层,降低地震对建筑物的破坏。现阶段在这方面已经有新的突破,以沥青为原料得到一种特殊材料,以此设置隔震层作用更优。
3.3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。
3.4层间隔震装置
层间隔震是结构隔震与抗震相结合的一种方法,它是在原结构上安装由质量和隔震支座组成的耗能减震装置,地震时,耗能减震机构吸收并消耗地震能量,减小结构的地震反应。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。虽然层间隔震的效果不如基础隔震,但它可利用结构的加层或原结构的隔热层,做适当的改建而达到减震的目的,简单易行,隔震装置采用橡胶支座。在上海,几栋高层建筑用此方法控制结构的第二振型反应,收到很好的效果。
在当前的高层建筑结构设计工作中,减震隔震措施的采用是防止地震对建筑以及生命财产造成威胁的重要保障,在此,本文主要针对减震隔震结构的设计进行了简单的说明和叙述,希望能对今后高层建筑工程结构设计中关于减震隔震措施的研究和采用提供一些文本上的帮助和思考。
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论文作者:蔡元兴
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/4
标签:结构论文; 措施论文; 建筑物论文; 建筑论文; 支座论文; 建筑结构论文; 地震波论文; 《基层建设》2017年第25期论文;