淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

張 衡 李文起

商丘市弘基建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司

淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

張 衡 李文起

商丘市弘基建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司

隨著時(shí)代不斷演變，環(huán)境問題已成為新時(shí)期的主要旋律，成為社會(huì)大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著生態(tài)環(huán)境日益惡化，各種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，尤其是地震。在新時(shí)代下，從大型地震災(zāi)害發(fā)生后的狀況來看，我國一些地區(qū)建筑物抗震水平比較低下，沒有達(dá)到相關(guān)規(guī)定，存在較大的安全隱患，而導(dǎo)致這一現(xiàn)象的因素比較多，比如，建筑原材料質(zhì)量不合格，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。為此，需要從建筑工程的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，特別是抗震設(shè)計(jì)方面，為提高建筑物自身的抗震能力，使建筑結(jié)構(gòu)的破壞最小化提供有利的保障。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；隔震減震

現(xiàn)階段，我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以隔震和消能減震為主，與此同時(shí)，相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，隔震和消能減震在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抵抗地震措施中所占的比重正在逐年的增加。我們可以清楚的看出，我國近些年發(fā)生了幾次大型的地震，這就在一定程度上讓人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全受到了嚴(yán)重的威脅，也極大的制約了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。與此同時(shí)，我們想要解決地震對(duì)建筑破壞問題，必須要切實(shí)弄清出現(xiàn)的原因。因此，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震和消能減震措施進(jìn)行研究與探討是至關(guān)重要的，以至于我們基于問題的本質(zhì)，盡可能的避免建筑受到破壞。

1 減震隔震構(gòu)造分析

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，高層建筑內(nèi)部的減震隔震結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定程度的水平位移，為了保證減震隔震層在地震發(fā)生時(shí)能夠有效的保證建筑結(jié)構(gòu)能夠穩(wěn)定不受到損壞，能夠抵御其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生位移所帶來的變動(dòng)，設(shè)計(jì)時(shí)，在減震隔震結(jié)構(gòu)層上部設(shè)置豎直方向的隔離縫，隔離縫寬度設(shè)置為500毫米即可；上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)之間還有設(shè)置完全貫通的水平隔離縫，隔離縫高度設(shè)置為20毫米并在該空間內(nèi)采用柔性材料進(jìn)行填充，以減輕其在震動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大力度的沖擊而造成損壞；在電梯井側(cè)壁則采用下掛的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，井道外側(cè)包皮到地下室柱、填充墻等處于非減震隔震構(gòu)造區(qū)域的凈距離要大于500毫米，懸掛式電梯的地坑底板外側(cè)包皮到基礎(chǔ)底板上方包皮之間的凈距離不得小于600毫米；穿越減震隔震層的排水管道、電氣強(qiáng)、弱電電纜等各種必要導(dǎo)線都要采用柔性連接或者其他有效的方法來適應(yīng)減震隔震層在面臨高強(qiáng)度地震時(shí)發(fā)生的結(jié)構(gòu)水平方向偏移的要求。

2 建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)

2.1 隔震地基材料

在建筑工程建設(shè)中，建筑物類型不同，采取的地基材料也各不相同。對(duì)于這方面，可以運(yùn)用特殊材料來處理建筑物地基，削弱地震波，從而弱化建筑物在地震中的震感。由于傳統(tǒng)建筑物主要采用粘土、砂子進(jìn)行基礎(chǔ)部分墊層，可以應(yīng)用瀝青類型的新型材料設(shè)置隔震層，能夠起到較好的隔震效果。

2.2 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)

它是指在建筑基礎(chǔ)部分消耗大量的地震波，可以有效防止地震波傳遞到建筑上部結(jié)構(gòu)中，能夠降低地震對(duì)建筑物上部結(jié)構(gòu)的破壞程度。但所設(shè)立的隔震設(shè)施存在一定的缺陷，不能用于高層建筑物。主要是因?yàn)楦邔咏ㄖ谠O(shè)置隔震設(shè)備之后，會(huì)延長自身的自振周期，無法降低地震對(duì)建筑物的破壞程度。但在建筑基礎(chǔ)、上部之間設(shè)置的隔震裝置在底層建筑物中起到很好的效果?？梢姡诮ㄖA(chǔ)隔震方面，還需要進(jìn)行更深入的研究，進(jìn)一步優(yōu)化完善，使其也能在高層建筑中發(fā)揮不可替代的作用，不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

2.3 層間隔震裝置

層間隔震是在建筑物原有結(jié)構(gòu)上安裝對(duì)應(yīng)的耗能減震裝置，一旦發(fā)生地震災(zāi)害，其中的裝置隔震、質(zhì)量減震能夠同時(shí)吸收地震能量，降低地震對(duì)建筑物的破壞程度。但和基礎(chǔ)隔震技術(shù)相比，層間隔震并不具有較好的隔震效果，還不到20%，還需要進(jìn)一步優(yōu)化完善。層間隔震的應(yīng)用范圍還是比較廣泛的，在應(yīng)用到剛完工建筑物的同時(shí)，還能加固已有的建筑物。

2.4 懸掛隔震措施

懸掛隔震是把結(jié)構(gòu)的大部分或者全部質(zhì)量懸掛起來，以至于地面運(yùn)動(dòng)傳遞不到主體質(zhì)量，出現(xiàn)不了慣性力，進(jìn)而起到隔震效果。上述這種隔震方式通常應(yīng)用在大型鋼結(jié)構(gòu)，借助于鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系，從而達(dá)到隔震的目的。一般的，大型鋼結(jié)構(gòu)分為子結(jié)構(gòu)與主框架：子結(jié)構(gòu)借助于吊桿或者索懸掛，分布著大部分質(zhì)量，此體系能夠有效地隔離子結(jié)構(gòu)以及主框架，降低地震影響的傳遞，控制結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)；主框架和一般框架結(jié)構(gòu)相同。

3 建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)

3.1 對(duì)已建建筑物進(jìn)行抗震加固

在對(duì)建筑物進(jìn)行地基、基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要具備一定的前提條件，要在建筑工程還沒施工之前，最晚也需要在施工過程中，在建筑物的關(guān)鍵位置安裝特別的隔震設(shè)備。不然的話，即使安裝了隔震裝置，在地震來臨的時(shí)候，也不能起到較好的效果。在建筑竣工之后，想要對(duì)其進(jìn)行抗震加固，需要靈活應(yīng)用增多阻礙的方法，即在建筑物相關(guān)部位設(shè)置消能減震設(shè)備。但這樣會(huì)增加建筑工程建設(shè)的施工成本，使工程造價(jià)超出預(yù)算，不利于實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益。在此基礎(chǔ)上，也會(huì)給工程施工帶來不必要的麻煩，主要是因?yàn)樵龆嘧璧K的施工程序非常復(fù)雜，施工難度較大。

3.2 裝置的維護(hù)、保養(yǎng)措施

為保證在竣工驗(yàn)收、日常管理及維護(hù)、震后修復(fù)過程中對(duì)隔震支座的性能提供比較直觀的且及時(shí)的依據(jù)，如隔震支座在使用中或震后外觀是否有損壞或不可恢復(fù)的變形、隔震溝是否被填充物阻塞、上部結(jié)構(gòu)周圍是否有限制其位移的障礙物等，建議對(duì)隔震結(jié)構(gòu)制定詳細(xì)的檢查和維護(hù)計(jì)劃，對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期和不定期的檢查、維護(hù)。在隔震層樓梯間、電梯間、豎向隔離縫等隔震構(gòu)造附近或建筑物出入口處，應(yīng)設(shè)置隔震警示標(biāo)識(shí)，提醒業(yè)主和其他人員對(duì)隔震層構(gòu)件及隔震構(gòu)造進(jìn)行必要維護(hù)，明確其在使用過程中不得填充、堆放雜物或有妨礙上部結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)的其他行為等。

綜上所述，在當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，減震隔震措施的采用是防止地震對(duì)建筑以及生命財(cái)產(chǎn)造成威脅的重要保障，在此，本文主要針對(duì)減震隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡單的說明和敘述，希望能對(duì)今后高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)于減震隔震措施的研究和采用提供一些文本上的幫助和思考。

[1]崔路苗.高層建筑砼結(jié)構(gòu)頂部隔震體系的減震分析[D].太原理工大學(xué)，2007.

[2]王金宇.淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施[J].江西建材，2017，01：56-58+180.