高层建筑结构设计中的减震概述

高层建筑结构设计中的减震概述

安徽省地矿局327地质队230011

摘要:高层建筑在生活中越来越常见,对于高层建筑的结构设计要求也逐渐增多。我国大部分地区存在着各种各样的地址灾害,为了保证居民能够入住或工作无后顾之扰,在建筑设计中进行隔震减震的处理是一个主要方向。

关键词:高层建筑;结构设计;抗震加固

引言:高层建筑的抗震性,是在设计方面优先考虑的一点,同时也要结合空间设计、节能设计、美观设计等等。这是对设计师提出了要求,也是对从业者提出了要。注重设计中的实际施工,也是对人们的生命安全负责。所以要结合施工环境,对建筑的建造进行模拟分析、计算才行。

一、建筑设计中需要注意的细节

1.进行建筑抗震设计,要有一个相应的设计理念:在地震没有发生之前,谁也不知道要具备多强的功能性才能让房屋内居民安然无恙,就要保证建筑在最大程度上具有抗震功能。一个好的建筑,质量水平必须是上乘,在建造时所采用的原料质量要高,对房屋进行结构设计时也要把房屋的抗震性能、承重能力保证好,维持房屋内基本功能的水电消耗要合理等等。运用模型计算出来的数据接近实际,又不能达到百分之百的准确程度,需要人为的在施工中加以把握,在抗震设计上多费心思。

2.建筑的抗震构造:抗震设计中要注重设计与空间内其它物体的联系,在保证抗震底座和建筑的墙体、屋面有所连接前提下,还要注意防震缝的修护和加固维护,要与消防设施、水电这样重要的设备正常运作要给予保护。在设计时期就要考虑抗震强度冗余设计,因为地震向来是无法预测的。

二、在建筑结构中能够采取的抗震措施

建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的分布特点我们把建筑物的抗震设计分为以下几种:

1.建筑物地基采用特殊材料隔震

建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子,或者直接设置粘土或砂子垫层。在我国历史上,曾经有人以糯米为原材料,在建筑物的基础部分设置垫层,减少地震对建筑物的损害。近年来,有关部门在这方面的研究已经取得了突破性进展,以沥青为原料研究出一种特殊材料,用来保证地基的抗震性能,像是汽车中的空气减震气囊,目前已应用在高铁建设中了。因建筑物太过于沉重,持久性还有待验证,因此还未全面推广,但这是一个方向。

2.建筑物基础设置隔震装置减震

这一种隔震的措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置,减少地震向上传递。最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3,但是,这种措施的缺陷是不适用于高层建筑。因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期,起不到减小地震对建筑物损害的目的。通常采用的办法有:摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种,设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等,一般用于小高层以下。

3.建筑物层间能够进行的隔震

层间隔震的抗震方法主要适用于旧房改建,在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比,层间隔震的效果不是非常明显,减震的效果可以达到1/10~3/10的范围。这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量,从而减小地震对建筑物的危害,设置的装置基本与基础隔震的相同。

三、抗震层的运用中需要注意的几个原则

1.刚度及承载力

建筑构造应保证其有足够的竖向刚度及承载力,以保证其能够稳定支撑建筑物,同时具有足够柔的水平刚度以保证该建筑物的隔震周期达到1.5~3.0s范围内,并应能够有效避开上部结构的自振周期和场地周期,同时应实现其水平刚度具有一定的稳定性,以保证其受竖向荷载影响很小,有效发挥其隔震作用;

2.变形能力

应保证建筑物具有足够大的水平变形能力,并保证其具有足够的变形储备,以确保建筑物在发生超大地震作用下不发生失稳破坏现象;

3.耐久性

保证建筑物耐久性足够,以保障其在使用期内能够有效发挥作用;

4.高宽比

在设计过程中为了保证隔震结构的抗倾覆能力及地震发生时能够有效防止上部结构与隔震层之间的分离,应控制结构的高宽比;

5.刚度分布

对抗震结构的刚度应均匀分布,隔震层的布置应均匀,并尽量实现结构的刚度中心与上部结构质量中心之间的偏移尽量小,以保证其不致发生太大的扭转而造成意外破坏;

四、建筑结构设计中常用的减震技术

通过对建筑的重要部分设置隔震层,是保证抗震设计的好方法,针对建筑的不同位置需要进行把控,可以保证建筑在结构设计中就考虑了房屋的抗震性能如何,并且能够在具体施工中对于不合理的情况进行处理。

1.建筑在建造过程中的设计

在民众对建筑设计工作的逐渐重视过程中,设计师的设计理念也在不断的改变。注重人民的生命安全,保障居民的入住安心,必要进行的抗震设计是必须的。对建筑的基层做设计,从内部构造就采用特殊材料进行处理,借助房屋承受地震的作用力,避免各种损失。

2.建筑在抗震加固中的设计

以前的设计,都是采用外部辅助设备对房屋的每个部位进行处理。在建筑设计时要进行抗震加固的设计,用阻尼器或者其它的设置在建筑物的结构上增加阻尼,采用针对高层建筑的结构设计。从适用部位来讲,阻尼器使用十分广泛,在上行构造和外部抗震方面都有大量的运用。

五、抗震设计的理论性和经济性

在抗震设计中,设计人员要把地震中的各种因素考虑到,通过对这些因素的相互制约,优化原有的设计方法。设计中的设计理念和设计因素,可以把施工中出现的条件设为已知数,可能遇到的问题设为未知数,通过对未知数的解析,通过因素分析法得出不同条件下的模拟结果,折中成最优化的方案。要保证设计方案的可实行性,不能做太多冗余设计,那样会浪费材料和成本。根据现有的技术水平做出最优的经济设计,考虑到震情一旦出现会造成的经济损失和不出现震情房屋又是否满足人民居住的舒适性和经济性才是考验一个优秀的设计师指标。

结语

我们在对建筑物进行结构设计的时候,必须把建筑物的抗震问题放到非常重要的位置,并采取当下最优的措施,尽量模拟地震对建筑物的损坏,而做出经济、适用的建筑产品。为保障人民的生命及财产做出应有贡献

参考文献:

[1]高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].王鑫博.住宅与房地产.2018(33)

[2]切实加强隔震工程的技术管理[J].袁旭东,鲁风勇.江苏建筑.2018(06)

[3]实用隔震构造设计[J].鲁风勇,刘劲松,吉玲.江苏建筑.2018(01)

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