高层建筑结构设计中的隔震减震措施陈妍

高层建筑结构设计中的隔震减震措施陈妍

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摘要:随着人们生活水平的提高,人口数量的急剧增加,逐渐高层建筑项目的增多。有效的隔震减震措施在整个建筑设计过程中起着至关重要的作用,也保障了建筑结构的安全性和稳定性。本文就高层建筑结构设计中的隔震减震措施展开探讨。

关键词:高层建筑;隔震减震;结构设计

引言

在城市高速发展的今天,如何有效提高高层建筑结构的抗震性成为了社会关注的热点。为了保证安全性和稳定性,相关单位需要结合实际情况,采取相应的隔震减震措施,做好抗震设计,保证小震不坏,中震可修,大震不倒。

1高层建筑结构设计中隔震减震存在的问题

1.1隔震减震支座会受到抗震墙的影响

在隔震减震墙的设置上要尽量做到分散,而且不能在高层建筑的周围进行布置,这样会加大抗震墙在地震时所承受的倾覆力,对支座拉力也会造成一定的影响。在受力比较大的位置应该设置抗震减震支座,各支座的间距最好不要太大,各支座之间的距离一旦小于2.0m,那么各个隔震减震支座之间的直径也会发生变化,建筑结构也会处于一种超负荷的状态,尤其是高层建筑。在这种情况下,隔震减震支座会有一种拉应力产生,严重影响高层建筑的隔震减震效果,也相应减小了建筑物的水平变形能力。

1.2建筑物走向会影响抗震

地震属于常见的一种自然灾害,地震的出现是地壳运动导致的,因此在设计高层建筑结构的过程中,首先需要做的是分析地质结构,因为地震出现的过程中,震向会致使房屋出现倒塌现象,震向是指地震过程中的振动的方向,所以对高层建筑而言,在对进行选址的过程中,不仅要考察好地质状况,与此同时还要和震向进行有效结合,只有这样才能让建筑物自身的走向和震向这两者之问进行相互垂直,最大限度的避免建筑和震向出现平行状况,由此可知,如果建筑物的走向与地震出现平行,就会在一定程度上加大建筑物倒塌的风险,但与震向相互垂直的建筑物也会出现比较大的倒塌风险。

1.3高层建筑结构的选择

高层建筑的隔震减震设计在结构形式的选择上会比较复杂,传统框架结构的主要特征是剪切变形,高层建筑大多选用橡胶支座进行隔震减震。而重叠橡胶支座不仅能对框架起到隔震减震作用,还可以加强主框架的避震能力。

2高层建筑隔震减震设计原理

(1)在高层混凝土建筑中,其隔震设计指的是在混凝土的底部,进行隔震层的设计。并且在地震作用力,隔震层能够发生水平变化,从而使其产生的作用力无法对上边的高层建筑带来影响。它对高层混凝土建筑而言,可以使上部建筑物和地基中间产生的共振越来越少,并且能够吸收振动能量。在隔震构件中,主要是有三个部分:①铅制的缓冲性构件。这个设计是采用了铅材料,一般纯度比较高,在塑性变形以后,制作成为构件。②钢制的缓冲性构件。该构件指的是塑性变形材料之后形成的构件,从而达到衰减震动作用。③叠层式橡胶,设计主要是在钢板之间,采取橡胶重叠,进行交互接合,并且施加压力,利用热从而做成的构件,他们的弹性常常是比较高的。并且能够避免地基产生共振,使高层建筑抗震结构可以处于垂直状态。(2)相较于隔震措施,高层建筑结构设计中的减震措施则较为多样化,具体减震方式可以分为三类:①消能减震。主要是对混凝土建筑结构附加阻力值的利用,如果阻力值不断上升,达到最高,那么就会使建筑的抗震能力减弱。这个方式在建筑结构的很多地方,进行耗能元件的设置,产生振动的情况下,就会造成滞回变形,消耗能量,例如摩擦力电阻器和金属的阻力器等。②跷动式减震。它可以将上下两部分结构进行脱离,并且晃动上部结构,实现隔震效果。和过去的隔震技术不同的是,它在对转动约束起到放松作用,而不是水平约束。③机械式的减震。这种方式常常是利用在高层混凝土建筑中,在其内部使用钢支撑,和外部钢管不粘结。

3高层建筑结构设计中的隔震减震措施

3.1隔震措施分析

首先使用特殊材料进行的地震隔震。对地基而言,它是建筑物中能够和地震直接进行接触的接触面,也属于地震波中最直接的受力区,因此比较快速并且效果好的隔震措施是对地震进行隔震。通过对基础部门进行特殊处理,与此同时还要在一定程度上铺设垫层,能够最大限度的减少地震波给建筑物带来的不良影响,该措施具有比较长的使用历史,对地震过程中产生的能力进行消耗,进而加强建筑物的安全性,在做垫层的时候,多数都是会采用砂子以及黏土,现阶段人们研究出以沥青作为主要原材料的隔震材料,具有比较好的隔震效果,在日后高层建筑隔震过程中会得到比较相对比较广泛的运用。其次基础隔震。该措施主要是把隔震装置有效的布置在基础和上部建筑物之问,由于隔震层的位置是不同的,所以基础隔震措施能够对地震波的传递进行降低,属于相对比较传统的隔震措施之一。在施工的过程中,也会存在不足,由于这种隔震措施比较适合多层或者地层等方面的建筑,如果将其使用在高层建筑中,通常情况卜不会发挥良好的隔震作用,并且还会进一步对建筑物资的自震周期进行延长,在一定程度上加大建筑物的自重,降低隔震效果。现阶段使用比较普遍的隔震方式主要有两种,一种是摩擦滑移隔震,另外一种是滚轴滑移隔震等,所以在选择隔震方式的过程中应该结合建筑的实际状况,只有这样才能加强建筑物的隔震作用。

3.2减震措施

①严格设计建筑物走向。地震主要是因为地壳运动产生的,因此地质结构有着重要的意义。在地震之后,房屋产生的震动方向就是震向,和房屋例塌有着重要的关联。在对玉树地震进行分析时可以发现,如果建筑是垂直于震向的,那么就不太容易倒塌,较高建筑倒塌率出现在平行于震向的建筑物中。相关研究表明,在地震产生时,平行于震向的建筑容易出现倒塌,主要是因为它能够随着地震波运动,产生很大的幅度。因此,在选择建筑物地址之前,必须要考察好所在地的地质条件,并且分析震向,减少建筑物和震向出现平行的情况,保持二者的垂直。②无粘结支撑体系。在内核钢支撑和钢管中间,以及外包钢筋中间,利用一些无粘结漆,可以形成滑移界面,或者是在外包钢管和内核钢支撑处,利用无粘结支撑系统,在建筑物结构中,该减震方式是最为有效的。在支撑中段设计外包层,从而保证内核钢支撑,可以在支撑两端能够正好露出,从而采取螺栓,对框架结构进行连接,这个方式可以聚集压力和拉力,都在内核钢支撑处。另外,保持内核钢和外包层的滑动,并且为了减少结构的变形,防止在压力下,内核钢支撑产生结构的屈曲,或者出现局部屈曲,就需要认真设计在滑移界面的规格,选择合适的施工设计。在这种情况下,产生地震时,就能够使内外钢产生一种配合效果,从而促进地震能量的消耗。这种方法也存在很大的缺陷,就是要求很精准的计算和设计。③跷动振动控制。跷动减震主要是分为两种方式:第一是因为因为其下部基础,和地震力较大的构件不够紧固,第二是因为在竖向方面,下部基础和完整的上部结构不够紧固。其中,第二种措施适合地震强烈的效果下,建筑物较高并且较宽,在竖向上都能够形成很大的拔力。

结语

建筑施工过程中不可忽视的重要问题之一就是隔震减震,所以需要在施工前就要将其做好,只有这样才能为建筑企业的发展提供保证,减少地震给建筑物带来的损耗程度,提高建筑结构设计过程中的质量。

参考文献:

[1]李加才.浅议高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].建设科技,2017(16).

[2]殷利.高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].住宅与房地产,2017(9).

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