高层建筑结构设计中的隔震减震措施论文_李霄龙

高层建筑结构设计中的隔震减震措施论文_李霄龙

同圆设计集团有限公司 山东济南 250101

摘要:对建筑结构而言,在对其设计的过程中,不可忽视的重要内容就是隔震减震,尤其在对建筑设计的过程中,应该做好以下内容:第一小震不坏;第二中震能够修;第三出现大震时不能够倒等。科学合理的隔震措施能够全面加强建筑结构设计质量,在一定程度上发挥着不可忽视的作用,只有这样才能提高建筑结构的安全性,进一步促进其稳定性。

关键词:高层建筑;结构设计;隔震减震;措施

1建筑结构隔震减震概述

隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效技术,从而保持建筑的良好抗震能力。隔震设计是在房屋基础的底部,和房屋的上下结构中间,利用橡胶隔震支座和阻尼装置,来形成有良好复位能力的隔震层,从而使该结构的自振周期能够延长,从而减少在结构之间存在的地震,起到防震的作用。消能减震设计是利用消能器,设置在房屋中,利用其相对变形和相对速度,来增加附加阻尼,从而减少地震能量,从而起到真正地防震减震作用。该技术不但能应用在低层建筑中,也能使用在多层建筑中。在日本和美国,都有着实践的经验,并且小于1.0s的隔震周期,是抗震效果最好的。利用消能装置,不但可以在水平结构上起到减少地震作用,还有着很大的适用范围,且在结构类型上,常常都不会有限制。因为利用消能装置,并不能使结构形式发生改变,因此和欧通房屋比起来,消能减震房屋常常抗震构造并没有降低,因此抗震功能显著提高。

2高层建筑隔震减震设计原理

(1)在高层混凝土建筑中,其隔震设计指的是在混凝土的底部,进行隔震层的设计。并且在地震作用力,隔震层能够发生水平变化,从而使其产生的作用力无法对上边的高层建筑带来影响。它对高层混凝土建筑而言,可以使上部建筑物和地基中间产生的共振越来越少,并且能够吸收振动能量。在隔震构件中,主要是有三个部分:①铅制的缓冲性构件。这个设计是采用了铅材料,一般纯度比较高,在塑性变形以后,制作成为构件。②钢制的缓冲性构件。该构件指的是塑性变形材料之后形成的构件,从而达到衰减震动作用。③叠层式橡胶,设计主要是在钢板之间,采取橡胶重叠,进行交互接合,并且施加压力,利用热从而做成的构件,他们的弹性常常是比较高的。并且能够避免地基产生共振,使高层建筑抗震结构可以处于垂直状态。

(2)相较于隔震措施,高层建筑结构设计中的减震措施则较为多样化,具体减震方式可以分为三类:①消能减震。主要是对混凝土建筑结构附加阻力值的利用,如果阻力值不断上升,达到最高,那么就会使建筑的抗震能力减弱。这个方式在建筑结构的很多地方,进行耗能元件的设置,产生振动的情况下,就会造成滞回变形,消耗能量,例如摩擦力电阻器和金属的阻力器等。②跷动式减震。它可以将上下两部分结构进行脱离,并且晃动上部结构,实现隔震效果。和过去的隔震技术不同的是,它在对转动约束起到放松作用,而不是水平约束。③机械式的减震。这种方式常常是利用在高层混凝土建筑中,在其内部使用钢支撑,和外部钢管不粘结。

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3高层建筑结构设计中隔震减震存在的问题

3.1隔震减震支座会受到抗震墙的影响

在隔震减震墙的设置上要尽量做到分散,而且不能在高层建筑的周围进行布置,这样会加大抗震墙在地震时所承受的倾覆力,对支座拉力也会造成一定的影响。在受力比较大的位置应该设置抗震减震支座,各支座的间距最好不要太大,各支座之间的距离一旦小于2.0m,那么各个隔震减震支座之间的直径也会发生变化,建筑结构也会处于一种超负荷的状态,尤其是高层建筑。在这种情况下,隔震减震支座会有一种拉应力产生,严重影响高层建筑的隔震减震效果,也相应减小了建筑物的水平变形能力。

3.2高层建筑结构设计中建筑物走向对抗震的影响

地震是非常常见的一种自然灾害,它的发生是由地壳运动引起。因此,在高层建筑结构设计的过程中一定要对地质结构进行分析,在地震发生时震向极大程度地影响着房屋的倒塌。所谓的震向就是地震中房屋的震动方向,高层建筑在选址时一定要结合当地地质状况以及震向,让建筑物的走向与震向相互垂直,尽量避免建筑物与震向平行。因为建筑物的走向一旦与震向平行,增加了倒塌的风险,但是与震向垂直的建筑物倒塌的概率相对小很多。通过对以往发生的重大地震灾害的研究发现,高层建筑在选址时如果与震向平行,在发生地震时建筑物会随着地震波出现大幅度的震动。

3.3高层建筑结构的选择

高层建筑的隔震减震设计在结构形式的选择上会比较复杂,传统框架结构的主要特征是剪切变形,高层建筑大多选用橡胶支座进行隔震减震。而重叠橡胶支座不仅能对框架起到隔震减震作用,还可以加强主框架的避震能力。

4高层建筑结构设计中的隔震减震措施

4.1隔震措施分析

首先使用特殊材料进行的地震隔震。对地基而言,它是建筑物中能够和地震直接进行接触的接触面,也属于地震波中最直接的受力区,因此比较快速并且效果好的隔震措施是对地震进行隔震。通过对基础部门进行特殊处理,与此同时还要在一定程度上铺设垫层,能够最大限度的减少地震波给建筑物带来的不良影响,该措施具有比较长的使用历史,对地震过程中产生的能力进行消耗,进而加强建筑物的安全性,在做垫层的时候,多数都是会采用砂子以及黏土,现阶段人们研究出以沥青作为主要原材料的隔震材料,具有比较好的隔震效果,在日后高层建筑隔震过程中会得到比较相对比较广泛的运用。

其次基础隔震。该措施主要是把隔震装置有效的布置在基础和上部建筑物之间,由于隔震层的位置是不同的,所以基础隔震措施能够对地震波的传递进行降低,属于相对比较传统的隔震措施之一。在施工的过程中,也会存在不足,由于这种隔震措施比较适合多层或者地层等方面的建筑,如果将其使用在高层建筑中,通常情况下不会发挥良好的隔震作用,并且还会进一步对建筑物资的自震周期进行延长,在一定程度上加大建筑物的自重,降低隔震效果。现阶段使用比较普遍的隔震方式主要有两种,一种是摩擦滑移隔震,另外一种是滚轴滑移隔震等,所以在选择隔震方式的过程中应该结合建筑的实际状况,只有这样才能加强建筑物的隔震作用。

4.2关于减震措施

对减震而言,它与隔震措施是不同的,建筑措施主要指的就是对建筑物以外的所有部件进行合理的利用,只有这样才能不断加大建筑物自身阻力,充分的消耗地震中出现的能量,进一步降低由于地震给建筑物带来的损害,由于建筑元件在一定程度上是多样化的,其中比较重要的就是阻尼器以及效能器,与此同时这些装置还能有效的分为两种类型,一种是滞回型;另二种粘滞型,并且在施工的过程中会得到比较普遍的运用。首先在新建的建筑物结构设计的过程中实施减震措施;由于受到自然灾害的侵蚀,人们的安全意识已经是越来越强烈,这样也是促进了新的建筑理念的出现。现阶段结合社会在发展过程中的需求,人们比较重视建筑结构设计过程中的抗震减震设计,在对新的建筑实施设计的过程中,要处理好建筑物的基础位置,这样做的目的能够减低地震能量,大部分减震装置一般都是为了加强建筑后期方针工作而准备的,与此同时也能对建筑施工过程中的后期防震功能做到相应的补充。其次对已经建成的建筑物进行抗震加固措施,建筑物应该在基础施工过程中进行减震措施,所以在实际施工时应该严格的根据其没有动工之前便进行,如果超出该阶段就不能获得较好的抗震减震效果。并且对成型的建筑进行抗震加固的话,那么其抗震的效果将会大大折扣,所以要利用消能减震的方法实现减震,但这种方式会导致施工造价出现增加,并且整体的施工阶段相对来说也会变得复杂。

结语

综上所述,当前社会背景下,建筑行业发展迅速,为了更好的满足人们日益增长的生活需求,必须要确保建筑安全。在进行高层建筑的实际抗震设计时,必须要做好建筑物的抗震性设计,进一步提升建筑的安全性和实用性。

参考文献

[1]管江涛.浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].城市建设理论研究(电子版),2017(13):103-104.

[2]焦远.浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].江西建材,2017(03):33.

[3]贾红霞,谭术利.浅议建筑结构设计中的隔震减震措施[J].内蒙古石油化工, 2013,39(03):83-84.

论文作者:李霄龙

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期

论文发表时间:2019/6/12

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