浅议结构设计中的隔震减震措施论文_伍利平

浅议结构设计中的隔震减震措施论文_伍利平

中建三局第二建设工程有限责任公司 湖北省武汉市 430070

摘要: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。

关键词:结构设计;隔震减震;措施

引言

在建筑建设过程中,能否充分的考虑到建筑本身的抗震问题,并且能够使用有效的措施来使其能够在长时间内抵抗一定强度的地震,是当前建筑工程中的重点研究项目之一,这对于建筑结构的安全性和稳定性有着十分重要的影响,长久以来,很多建筑工程设计技术人员都是秉着小震不塌,大震能修的原则进行结构设计的,但是由于受到多方面的影响,该方面的工作仍然存在着一些问题。

1结构隔震体系的特性

基础隔震体系是指结构物底部与基础面之间设置某些隔震消能装置而构成的结构体系。隔震消能装置应具备三个基本特征:①该装置能够延长整体结构的周期。通过延长隔震体系的自振周期,使其远离场地周期,可以降低建筑物的加速度响应;②该装置具有足够的初始刚度。保证隔震装置在风荷载作用下只产生弹性变形,不影响建筑物的正常使用;③要有阻尼减震装置,使其具有耗能能力。当遭遇强震作用时,隔震装置由弹性变形阶段进过渡到弹塑性阶段,通过阻尼减震装置耗散地震能量,进而控制结构物不产生过大变形。

2结构设计中的隔震减震措施

2.1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,降低地震波对建筑物的破坏。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。

2.2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。

2.3抗震墙对隔震支座受拉的影响

抗侧力构件合理布置后,抗震墙所承受的地震倾覆力矩较大,要减少抗震墙对支座拉力的影响,抗震墙应尽量分散的布置于结构中,并且不宜布置在建筑的四周。抗规GB50011-2010中12.2.4条规定橡胶隔震支座应设置在受力较大的位置,间距不宜过大。如果隔震支座间距布置较小,如2001版抗震规范(GB50011-2001)规定的隔震墙下隔震支座的间距不宜大于2.0m,可使隔震支座的直径较小,结构在长期荷载下冗余度较高,但对于结构,这种布置方法容易使隔震支座产生拉应力,还减小了隔震层的水平变形能力,对隔震效果不利。

2.4层间隔震装置

层间隔震是面向原结构装设耗能减震装置,包含质量与隔震支座这两部分。当地震来临时,一般由隔震与减震来吸收相应的地震能量,降低地震损害,减小地震所产生的不良影响。抗震技术辅以隔震技术便是层间隔震。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而,层间隔震的实际减震效果低于基础隔震技术效果,该技术具有较大的应用空间,除可应用在新建建筑物,还能巩固强化既有建筑物。隔震装置内部的支座材料通常可选择橡胶,利用结构夹层改建便可达到减震效果。

2.5加强减震抗震研究和实际工程在地震中的检测

当前我国诸多建筑工程工事关于减震隔震层的设计多存在于结构的设计阶段,模型试验研究工作相对较少,减震隔震机构的性能几乎没有在大型的地震中接受过检测和试验,而模型计算只能作为减震隔震结构设计中的一个方面,因为模型充其量只是一个模型,不经过实际的检验,很多实际的情况无法得到检验,只能对其进行假设分析,且其在假设分析的过程中也只是考虑到了水平地震会为建筑带来的影响,计算的能力和技术有限,计算的结构受力工况有限,计算的结果能否代表实际应用时地震所产生的影响还是一个未知数,在该种情况下很难得到判定。采用减震隔震技术的结构在实际水平地震作用下的性能当前并有可用的资料来进行参考,其抗震的性能还难以确定,更何况,在实际地震的情况下,减震隔震结构不仅仅要承受来自于地震水平方向上的作用,还包括地震所产生的竖直方向上的作用,在复杂的地震作用中,该减震隔震装置在实际应用时所能承受的最大能量就目前的认知性还不能给出明确的结论,还存在着很大的局限性,因此,建筑结构在采用减震隔震结构设计时一定要加强相关的试验研究工作,保证假设和试验数据符合实际中面对地震结构的监测,为结构的设计提供可靠稳定的依据。

2.6基础隔震

基础隔震是在上部和基础结构之间设置隔震装置,降低地震动往上部结构传递,减小上部结构的地震反应。上述这种隔震方法一般应用在多层建筑结构或者体形规则的低层,然而,应用在高层建筑结构的作用较差(隔震结构延长了结构的自振周期)。基础隔震涉及到摩擦滑移隔震、摩擦摆隔震、滚轴(珠)滑移隔震以及粘弹性隔震等多种形式,隔震装置有混合隔震装置、基底滑移隔震装置以及夹层橡胶垫隔震装置等。

2.7跷动振动控制减震设计

跷动减震设计一般有以下两种方法:其一是结构中支撑、竖向连续墙以及地震力较大的柱等部分构件和下部基础不够紧固;其二是整个下部基础和上部结构在竖向不够紧固。后一种方法通常应用在强烈地震情况下,高宽较大的建筑物容易造成较大竖向拔力。

2.8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。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。

结语

好隔震减震设计工作,选用适宜的隔震装置,所用消能构件自身的参数应通过特定试验来明确,并将隔震与消震装置需配备在便于检查和易替换部位。另外设计人员需清晰标注隔震减震装置的基本要求,依照规范落实安装与检测等工作,让装置与每一项性能均满足标准。

参考文献:

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论文作者:伍利平

论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期

论文发表时间:2017/10/10

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