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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1.筑博设计股份有限公司武汉分公司湖北武汉4300622.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

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）.