抗震概念设计在隔振建筑结构设计中的应用

抗震概念设计在隔振建筑结构设计中的应用

葛明东

山东同筑工程设计有限公司 山东省济南市 250000

摘要：世界上部分大城市先后发生了若干次大地震，有的地震震中位于城市中心，地震灾害的频繁出现，危害着公众的生命和财产安全，引发各种次生灾害。因此，进行建筑抗震设计，保证建筑物在地震下的安全性能，是从事建筑工程设计从业人员的一项基本任务。设计师在对建筑物结构进行抗震设计时，应当采取有效措施，加强对抗震技术的研究和使用，使建筑物得以长期有效的使用。因此，结合不同建筑的特征，本对建筑隔震技术进行合理应用，并强化管理，以期保证实现良好建筑工程质量目标。

关键词：抗震概念设计；隔振；建筑结构设计；应用

中图分类号： TU352  文献标识码：A

引言

   建筑结构作为人类生产和生活的主要载体，它的稳定性和安全性将会对人们的生命安全和生活质量带来直接的影响，生产生活的建筑物应能在地震中成为保护生命财产的庇护所。特别是在新时代的背景下，建筑形态和建筑功能变得更加多样化，人们对建筑功能有更高的要求，并且建筑的高度和跨度也在不断地突破，建造高层建筑和超高层建筑变得越来越常见，这既是为了满足对土地资源最大限度利用的需要，节约资源和环境友好，也是对城市化进程持续加快的现实需要。

1 隔震结构的基本原理

建筑物结构隔震体系是通过在结构底部或层间位置设置隔震装置形成的，该体系主要包含了下部结构、隔震层以及上部结构。隔震技术主要原理是利用隔震层将建筑结构上下两部分有效分离，避免地震作用通过结构向上传递。利用隔震层较大的阻尼来吸收地震能量，减轻建筑物上部结构受到的作用力，确保建筑结构处于弹性工作性能，增加建筑物安全性能。另外，隔震层具有较小的水平刚度，能够很好延长建筑物自身基本周期，在地震中减小其加速度反应，从而保证结构的安全。通过设置合理的隔震层，不仅可以避开地震波的主频带范围，减小地震作用传递到隔震结构上部，还能耗散大部分的地震能量，使得上部结构相对形变减弱，而确保建筑物的安全。并且，通过设置阻尼器，可以有效改善建筑的抗震性，使其具备更强的抗震性能，而且可以有效抵消外界的冲击力，提升建筑物的安全性和可靠性。

2 高层混凝土建筑进行抗震结构设计的必要性

在高层建筑的设计过程当中，结构抗震层面的设计始终是关键与难点所在，同时也是控制整体工程结构设计与工程施工的关键因素。只有有效的抗震结构设计才能使后续高层建筑安全性与稳定性有很好的保证。在目前的建筑工程构建过程当中，混凝土属于最常用的一种材料，当我们将混凝土作为高层建筑的主要材料进行建设时，就必须要注意抗震结构的相关设计。从而使高层建筑在随后的投入与使用过程中能够较好的表现出其作用，用途与性能，达到工程稳定性与安全性增益的目的，使最后工程建设质量和性能不断强化。

2抗震概念设计在隔振建筑结构设计中的应用

2.1合理的结构变形、屈服机制、结构整体性设计

合理的结构抗侧力体系应该具有足够的侧向刚度、超静定次数、合理的屈服机制。首先，地震时建筑物的损伤程度主要取决于主体结构的变形大小，有必要控制结构在预期地震下的变形，多次地震表明，柔性建筑破坏较重，因此，结构应该具备足够的侧向刚度；其次，结构良好的屈服机制是在其杆件出现塑性铰后竖向承载能力基本稳定，可以持续变形而不倒塌，进而最大限度地吸收和耗散地震能量，且满足下列条件：①塑性发展从次要构件或从主要构件的次要部位开始，最后在主要构件上出现塑性铰，形成多道防线；②塑性铰的数量越多，塑性变形发展的过程越长；③塑性铰的塑性转动量越大，结构的塑性变形量越大。因此，合理的设计屈服机制，避免楼层屈服机制。历次地震中，因结构丧失整体性而导致房屋破坏的情况为数不少，其结果往往不是全部倒塌就是局部倒塌，直接造成财产经济甚至人员的巨大损失。因此，要使建筑具有足够的抗震可靠度，确保结构在地震作用下的整体性十分必要。

2.2抗震结构参数应进行精确的计算

采用科学的方法确保抗震结构参数的计算精度，亦是高层混凝土建筑抗震结构设计水平得以提升的重要环节。高层建筑防震资料分析过程中，需科学地选择计算方法，确保复杂结构数据的计算精度，通常都要借助计算机软件来计算。当地震突然发生，计算机软件可以对建筑物所受地震内力作用和变形数据进行迅速且精确的分析。在进行防震设计的时候，结构设计人员应对高层建筑防震结构进行计算模型的构建，站在建筑整体的角度，科学设计高层建筑的防震结构，严格控制高层建筑轴压比、剪重比、刚度比、位移比、周期比、刚重比、层间受剪承载力比等重要参数。采用不同力学模型，对数据分析结果进行比较，发挥计算机软件的高效计算作用，进一步优化重要控制参数数据，从而保证高层建筑结构整体受力合理，以此达到理想抗震设计要求。

2.3强化建筑抗震结构延性设计

当前许多高层混凝土建筑抗震结构设计中普遍采用延性设计，即采用延性结构对建筑结构刚度进行有效地控制。这就使得建筑结构在地震发生时，可通过形变在一定程度上吸收和消耗地震能量，使地震反应得到有效降低，进而将地震造成的破坏降到最低，保证不发生严重坍塌事故，增强高层建筑的整体稳定性与抗震性能。高层混凝土建筑抗震结构延性设计可有效地运用隔震、消震等措施。延性设计以使用阻尼器为主，当地震作用下，借助于阻尼器降低地震作用力以达到减震作用，增强建筑物抗震能力并有效规避地震给高层建筑造成更大损失。在结构设计中，应遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”设计理念，在设计梁柱时，使得构件受剪承载力大于受弯承载力，避免出现延性较差的剪切破坏；在梁端与柱端塑性铰区域，配置箍筋加密区，约束混凝土，提高抗压强度，提高梁柱延性，充分发挥塑性变形与耗能作用。

2.4合理选择建造地点

从各种地震灾害案例造成的损失情况来看，房屋建造地点的地质条件各异，所受到的地质灾害程度各有不同，这由所选择的地形、地质条件决定。对此，可向建设项目的地理位置提出如下要求，首先工程项目的建造地点应选择地质环境相对稳定的地带，或者该地质环境具有缓解地震能力的区域。其次避免邻近重大威胁场地，如石油储存带和变电站等，以减小地震外其他因素造成的安全风险。

结束语

   综上所述，建筑结构设计在采用隔震技术时，必须根据结构的自身动力性能等具体情况，以安全、适用、经济、可靠为原则进行设计。同时，结构的隔震设计必须在地震学理论的指导下，按照科学、合理的设计方法与原理，不断地引入更先进的抗震技术手段，以切实保障建筑结构的更高的抗震性能。对隔震技术进行合理的选择，并在隔震技术的实施和应用过程中，将精细化的管理贯彻实施下去，以确保建筑项目实施过程的规范化。

参考文献

[1]李亚爽,周坤伦.探究抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].现代物业(中旬刊),2019(04):112.DOI:10.16141/j.cnki.1671-8089.2019.04.087.

[2]谷文科.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建筑技术开发,2018,45(12):27-28.

[3]王劼毅.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰,2018(14):79-80.

[4]杨伟松.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用[J].智能城市,2018,4(05):34-35.DOI:10.19301/j.cnki.zncs.2018.05.020.

[5]张珍荣.抗震概念设计在建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2017(14):22.