高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

張偉群

（江西同濟(jì)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，江西 南昌 330000）

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指的是針對(duì)建筑物工程不同受力部分進(jìn)行科學(xué)有效的結(jié)構(gòu)規(guī)劃和設(shè)計(jì)，通過合理的設(shè)計(jì)可以使建筑物具有良好的穩(wěn)定性，保障人們的居住安全。在建筑工程投入到正式使用后，由于受到不同作用力的影響，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可能會(huì)出現(xiàn)一定的變化，在遇到此種問題時(shí)，一旦建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和要求，就會(huì)使其負(fù)載能力超過最大限度，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)變形、傾斜等問題，情況嚴(yán)重甚至?xí)斐山ㄖ?。這樣不僅會(huì)對(duì)人們的安全產(chǎn)生極大的威脅，還會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。另外，減震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑物而言也非常重要，它可以在遇到地震等災(zāi)害情況時(shí)保障建筑安全。

1 建筑結(jié)構(gòu)隔震減震技術(shù)概括

1.1 減震技術(shù)

建筑結(jié)構(gòu)消能減震即是在建筑的某些位置設(shè)計(jì)耗能裝置，依靠耗能裝置形成摩擦、彎曲(或者扭轉(zhuǎn))、彈塑性滯回變形來(lái)盡量消耗或吸收地震過程中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的能量，從而降低主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，有效防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞或倒塌的問題，最終實(shí)現(xiàn)減震的目的。

1.2 隔震技術(shù)

和減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比起來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震設(shè)計(jì)更加多元化，選擇特殊材料的地基隔震、層間隔震等是比較常見的措施。而選擇特殊材料的地基隔震通常來(lái)說(shuō)會(huì)利用豁土、砂子或?yàn)r青等材料;基礎(chǔ)隔震是一種效率較好的隔震手段，體形規(guī)則的建筑可采取這一設(shè)計(jì)方式?；A(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)惜助于在建筑物的基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)計(jì)隔震層，把整個(gè)建筑劃分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層以及下部結(jié)構(gòu)三個(gè)組成部分。地震對(duì)建筑產(chǎn)生的能量通過下部結(jié)構(gòu)傳遞到隔震層，大多數(shù)能量被其中設(shè)置的隔震裝置所吸收，只有少許能量傳遞到上部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在很大程度上降低了地震帶來(lái)的影響，增強(qiáng)了建筑的穩(wěn)定性和安全性。

2 建筑結(jié)構(gòu)的隔震減震策略

2.1 地基部分的減震設(shè)計(jì)

建筑工程施工作業(yè)階段，不同地基上不可以同時(shí)建設(shè)相關(guān)單元的建筑物，同時(shí)不可以使用處理地基以及整合地基，盡量采用天然地基。進(jìn)行建筑基礎(chǔ)埋設(shè)時(shí)，要合理增加埋設(shè)的深度，避免弱化建筑物的嵌固作用。除此之外，若地基埋設(shè)深度不夠，當(dāng)出現(xiàn)地震情況時(shí)，受到大振幅的影響，很容易產(chǎn)生坍塌危險(xiǎn)。因此，開展建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要將位移作為抗震設(shè)計(jì)基點(diǎn)，做好結(jié)構(gòu)定量分析，避免地震發(fā)生時(shí)地表能量散發(fā)，同時(shí)避免引發(fā)共振問題。

2.2 結(jié)構(gòu)懸掛隔震

在建筑物中實(shí)施懸掛隔震設(shè)計(jì)，指的是通過懸掛方式將建筑結(jié)構(gòu)吊起，也就是在建筑設(shè)計(jì)中比較常見的懸掛結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)在遇到地震災(zāi)害時(shí)，地震能量在傳播過程中基本不會(huì)對(duì)懸掛結(jié)構(gòu)造成影響，以此來(lái)減弱地震造成的破壞。結(jié)構(gòu)懸掛一般在大型鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的比較廣泛，但是這種設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求較高，必須要將建筑物的主體和分支架構(gòu)框架進(jìn)行科學(xué)有效的結(jié)合才可以起到良好的隔震作用。

2.3 抗側(cè)力的體形優(yōu)化

相關(guān)人員在土木工程項(xiàng)目開展的過程中，如果選擇了剛性結(jié)構(gòu)方案，就可以降低地震災(zāi)害對(duì)建筑主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞，并且建筑主體結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的幾率相對(duì)較低。如果建筑結(jié)構(gòu)中存在超靜定，就會(huì)存在一定的塑性鉸，這也會(huì)降低地震對(duì)建筑造成的破壞程度。于建筑結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)度與穩(wěn)定程度成正比，也就是說(shuō)強(qiáng)度越低穩(wěn)定程度越低。相關(guān)人員應(yīng)該將建筑結(jié)構(gòu)的屈服性進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)遭到破壞時(shí)應(yīng)該對(duì)總體的屈服機(jī)制進(jìn)行全面分析，并制定科學(xué)的屈服機(jī)制，不能簡(jiǎn)單的依據(jù)樓層進(jìn)行制定。相關(guān)人員在設(shè)計(jì)土木工程的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該遵循以下幾點(diǎn)原則：強(qiáng)節(jié)弱桿、強(qiáng)壓弱拉、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎，就是在選取橫向桿件時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)桿件的軸力進(jìn)行充分考慮，盡可能保證彎曲耗能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)總體構(gòu)建延性的效果。

2.4 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中適當(dāng)采用SMA 材料

中國(guó)古代的隔震材料北京故宮博物院是一座有14年歷史的皇城，由明朝成祖永樂皇帝于1406年建造。數(shù)百個(gè)不同大小的閣樓被裝飾成一個(gè)巨大的建筑群。如果現(xiàn)存的中世紀(jì)木結(jié)構(gòu)大多位于災(zāi)區(qū)，但地震災(zāi)害較少，故宮博物院的設(shè)備和管道工程始于1975年，博物館中心被挖掘5～6m。故宮博物院的主樓是大理石平臺(tái)上蒸糯米和石灰的混合物。下面是一層柔韌的糯米材料。它可以在一定階段將建筑物與地震隔離開來(lái)，以避免地震破壞。北京故宮建于1406年，有抗震的概念。我認(rèn)為這是中國(guó)在世界上第一次進(jìn)行地震研究。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，是否可以真正考慮到建筑杭震性的問題，同時(shí)采取科學(xué)的設(shè)計(jì)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)杭震要求，這對(duì)建筑整體的安全性與穩(wěn)定性都具有非常重要的影響。一直以來(lái)，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中都是遵循小震不倒、大震能修的原則，但隨著高層建筑的日益增多，這一原則應(yīng)當(dāng)予以調(diào)整，要確保建筑可以實(shí)現(xiàn)小震不壞、中震可修、大震不倒的標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中盡量采取科學(xué)的隔震減震設(shè)計(jì)。