試論超高層隔震建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

【摘要】新世紀(jì)以來(lái)，國(guó)內(nèi)建筑行呈現(xiàn)出蓬勃之勢(shì)，各種施工技術(shù)逐步趨于成熟，尤其是低層隔震建筑結(jié)構(gòu)更是相當(dāng)完善和成熟。在目前的建筑工程項(xiàng)目中，各種工程體系施工措施逐步完善，為整個(gè)建筑施工領(lǐng)域帶來(lái)了無(wú)盡的生命力，同時(shí)更是促進(jìn)了建筑事業(yè)的高速、穩(wěn)定發(fā)展。本文就超高層隔震建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，提出了相關(guān)工作要點(diǎn)和重視模式，以供同行工作參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；超高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震

地震對(duì)于我們?nèi)祟惗允且环N災(zāi)難性極強(qiáng)的自然災(zāi)害，也是危害最大的災(zāi)害之一。自從新中國(guó)成立以來(lái)，由地震引起的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事件事件極為嚴(yán)重，其產(chǎn)生的教訓(xùn)令人銘記。在這諸多造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)九成之巨，甚至更多的問(wèn)題都是來(lái)自于建筑物的倒塌所引起和造成的。因此在目前的建筑工程項(xiàng)目中，做好防震和抗震設(shè)計(jì)是工程界人士一致關(guān)注和重視的話題，也是促進(jìn)城市化高速發(fā)展和建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

一、抗震設(shè)計(jì)概述

地震是目前最為常見(jiàn)的自然災(zāi)害和破壞性隱患之一，而我國(guó)又地處太平洋地震帶附近，因此有著很強(qiáng)、很頻繁的地震隱患。因此，在目前的建筑工程項(xiàng)目中，做好建筑防震設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵和重要，是保證建筑結(jié)構(gòu)整體性安全中最為關(guān)鍵和重要的環(huán)節(jié)。

1.地震概念

地震也被人們稱之為地動(dòng)，是地殼快速釋放能量的過(guò)程中所造成的振動(dòng)現(xiàn)象，在這期間極容易產(chǎn)生一定的地震波，進(jìn)而形成自然災(zāi)害。由于我國(guó)位于太平洋地震帶和歐亞地震帶上，因此我國(guó)每年都有大量的地震發(fā)生，其中更是產(chǎn)生了許多讓人難以忘記的血腥事件，給我們帶來(lái)了沉痛的記憶。如唐山大地震、汶川地震和玉樹(shù)地震等。

2、隔震設(shè)計(jì)

隔震設(shè)計(jì)體系是目前建筑工程中最為常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)之一，其主要是通過(guò)上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與隔震曾剛度中心不重合來(lái)進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的，從而避免扭轉(zhuǎn)變形給建筑物帶來(lái)的影響。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程施工中，其在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通常都是采用鋼結(jié)構(gòu)作為主要的抗震層來(lái)進(jìn)行控制和分析的。

二、耐震、隔震建筑物的設(shè)計(jì)概述

由于我國(guó)地理位置的原因，使得我國(guó)每年都會(huì)發(fā)生大大小小的地震，其中發(fā)生大地震的幾率較高。因此，在目前的建筑工程項(xiàng)目中，做好建筑物的耐震、抗震和防震設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵和重要，也是目前建筑工程項(xiàng)目中最受人們關(guān)注和重視的話題之一。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)中，一般都是采用耐震和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)和優(yōu)化的，其在設(shè)計(jì)的過(guò)程中主要是以建筑物本身強(qiáng)度與韌性來(lái)進(jìn)行分析和總結(jié)的。自從08年汶川地震之后，我國(guó)相關(guān)單位和企業(yè)逐漸將工作重點(diǎn)放置在抗震和隔震設(shè)計(jì)之中，并引進(jìn)了兩種新的抗震體系，如我們常說(shuō)的隔震和效能理念。這種耐震技術(shù)在目前我國(guó)建筑也的發(fā)展中受到人們的高度重視和關(guān)注，也成為整個(gè)工程項(xiàng)目中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。其在工作中，主要的工作重點(diǎn)可以分為以下環(huán)節(jié)：

1.耐震建筑物

耐震建筑物是目前抗震設(shè)計(jì)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是深受人們關(guān)注和重視的一個(gè)工作流程和工作體系。一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)中是通過(guò)建筑物結(jié)構(gòu)體系中存在的地震模式和保持著一定的彈性限度的設(shè)計(jì)工作之內(nèi)，從而使得地震在產(chǎn)生的時(shí)候能夠令建筑物在一定范圍內(nèi)發(fā)生變形，且這種變形現(xiàn)象是受人們控制的一種模式。由于我國(guó)是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，因此做好相關(guān)的設(shè)計(jì)要求十分關(guān)鍵，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通常都是從中小度地震的設(shè)計(jì)要求、地震回歸期限以及地震產(chǎn)生大小等多個(gè)方面入手去總結(jié)和分析的過(guò)程，在這種工作體系和工作管理措施當(dāng)中，我們通常都是以多個(gè)不同的角度入手處理和總結(jié)，進(jìn)而使得整個(gè)工作模式都達(dá)到相關(guān)工作標(biāo)準(zhǔn)。

2、隔震建筑物

隔震建筑物在目前的建筑工程設(shè)計(jì)中，主要是通過(guò)在建筑物表面和基層設(shè)置一個(gè)隔震曾，該隔震層是通過(guò)側(cè)向勁很低的隔震組建構(gòu)成的，從而使得整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)整體周期大幅度的延長(zhǎng)和增加，從而使得在地震發(fā)生之后其可以及時(shí)的降低地震結(jié)構(gòu)的作用力，使得地震力度逐漸縮小。然而在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，因?yàn)橹芷谠黾又?，建筑結(jié)構(gòu)造成的位移也相對(duì)來(lái)說(shuō)增加了，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還需要我們?cè)O(shè)置一定的消能組件，從而使得整個(gè)體系都能夠形成一套綜合性、系統(tǒng)化的工作模式和管理措施，從而降低位移量，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體性和完整性。

就目前的建筑工程設(shè)計(jì)而言，隔震建筑物在設(shè)計(jì)中還存在著另外一個(gè)特殊性，那就是因?yàn)楦粽饘酉鄬?duì)于其他建筑結(jié)構(gòu)而言有著一定的位移和柔軟性，因此當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生水平作用力的時(shí)候，隔震層的相對(duì)變化和變?yōu)橛绊懸草^大，而上部結(jié)構(gòu)的整體變化相對(duì)來(lái)說(shuō)較小，因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有時(shí)候是一個(gè)很簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)流程。

3、超高層隔震建筑物設(shè)計(jì)技術(shù)

超高層隔震建筑物設(shè)計(jì)技術(shù)主要有下列關(guān)鍵因素：

3.1長(zhǎng)周期建筑物之隔震效果

隔震建筑物之最優(yōu)越抗震效果即在延長(zhǎng)建筑物基本振動(dòng)周期，但高層建筑物基本振動(dòng)周期往往超過(guò)3秒，隔震后即使將建筑物基本振動(dòng)周期拉長(zhǎng)至5秒以上，由反應(yīng)譜顯示，兩者加速度反應(yīng)相差有限。但是在增加阻尼比降低地震位移反應(yīng)，則有其貢獻(xiàn)。

3.2傾覆作用造成隔震組件受拉力

隔震組件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮拉力作用，因此拉力試驗(yàn)成為規(guī)范修訂之首要任務(wù)。

3.3風(fēng)力作用

隔震層設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮地震力作用，但是小地震或風(fēng)力作用，隔震組件是否發(fā)揮功能？仍有待深入探討。

三、結(jié)論

目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)超高層隔震建筑物設(shè)計(jì)與施工之相關(guān)研究仍相當(dāng)欠缺，已完成之研究報(bào)告仍有待產(chǎn)、官、學(xué)之意見(jiàn)補(bǔ)充，使研究成果得以展現(xiàn)，鑒于隔震建筑日趨普及，隔震建筑設(shè)計(jì)審查、隔震消能材料認(rèn)證與驗(yàn)證機(jī)制、以及評(píng)定機(jī)構(gòu)之指定工作，已刻不容緩，如何有效結(jié)合產(chǎn)、官、學(xué)三方，盡早訂定完善之超高層隔震建筑設(shè)計(jì)審查機(jī)制、隔震消能材料試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、以及裝設(shè)前中后之檢測(cè)，實(shí)為當(dāng)務(wù)之急。