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浅析建筑结构设计中的隔震措施

时间:2022-05-13 14:50:05 浏览量:

摘 要:在新时代下,从大型地震灾害发生后的状况来看,我国一些地区建筑物抗震水平比较低下,没有达到相关规定,存在较大的安全隐患,而导致这一现象的因素比较多,比如,建筑原材料质量不合格,建筑结构设计不合理。为此,需要从建筑工程的设计环节入手,特别是抗震设计方面,为提高建筑物自身的抗震能力,使建筑结构的破坏最小化提供有利的保障。本文主要对建筑结构设计中的隔震措施进行分析研究。

关键词:建筑结构;设计;隔震措施

1 隔震建筑的形式

1.1 基础隔震

在建筑物最下层的基础部位设隔震层和隔震装置,是最基本的隔震结构形式,也是在工程中应用最多的隔震形式。采用基础隔震设计上应注意:(1)在建筑物周边,隔震层部分要比基础大一圈,因此场地要宽裕;(2)隔震层的周围设挡土墙,其上部有墙外狭道等,因此要确保地震时不因上部结构的移动而带来其它问题;(3)方便检查和更换隔震装置;(4)为使设备管线适应隔震层的位移和变形,常采用柔性连接或球型接点,但要考虑安放装置及检修的空间;(5)隔震建筑物与其它建筑物之间的联系通道要适应相对变形,确保畅通无阻。

1.2 中间层隔震

在基础以上的中间楼层设置隔震层,下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触,因此它不存在基础隔震建筑的底部体积和墙体数量问题,但隔震层以下的楼层需要做抗震处理。在市区场地不太宽裕时,可把隔震层设计在地面以上,在空中变形有利于节约用地,同时也能有效减少地基的挖土量。采用中间层隔震,设计上应注意:(1)为适应隔震层的移动变形,该部分的建筑外墙应设水平缝,要考虑防水、隔音、防火等,也要注意立面的协调美观;(2)解决楼梯、电梯井、机器升降、设备管线等贯穿隔震层的问题,并考虑防火区间的划分;(3)便于检查、更换隔震装置及耐火材料等。

1.3 人工隔震地基

在多栋建筑物的人工地基下方设置隔震层,可一次性、大范围解决多栋建筑物的隔震问题,在集合住宅下方设置作为人工地基的共同管沟可提高整个城市空间的耐震性。采用人工隔震地基,设计上应注意:(1)人工地基作为基本建设项目属共同财产,为各建筑物共同使用,应先明确所有权问题;(2)人工地基上的建筑物不一定一次建成,应考虑部分竣工或增建改建等情况;(3)人工地基设计时的标准掌握,建筑物的分摊份额及付款等法律上的问题,还有防火规范等,都应慎重考虑。

2 隔震结构动力分析

目前,比较基础的隔震结构主要应用于三十层以下,而且高和宽都比较小同时建筑物上部结构的水平刚度比较大的建筑结构中。在《建筑抗震设计规范》中,对于存在多层隔震结构的房屋来说,对上部结构可以看做近似平动,可通过剪切型多质计算模型的计算结构来进行地震反应的计算,但是,其中对高层与超高层却没有给出明确的说明。建筑物在高烈度地震波的震动下,高层建筑的隔离结构体系上部分结构就会出现弯曲,而且这种弯曲变形状态占了较大部分,而橡胶隔震结构在其中的应用,这时隔震支座上就会出现非线性变形或者拉应力,但是结构在整体上还是比较安全的。高层隔震结构中,上部分的倾覆弯矩会比较大,在水平地震的震力作用下,会导致隔震层发生转动,这时结构的垂直荷载就会比较大,而隔震曾就会出现明显的竖向变形状态。所以在这种情况下,就需要采用多质点平动体系进行相关分析。

3 隔震设计的基本要求

隔震设计的要求主要从隔震的设计方案、设防的目标以及隔震的部件等三个方面进行分析。首先,建筑物的隔震设计方案。在进行建筑结构设计时,应该根据建筑物抗震的设防类别、场地条件、设防烈度、使用要求以及建筑的结构方案等的要求进行,同时,要与建筑物的设计方案进行经济、建筑等方面的可行性分析对比,最后,确定一个最佳的隔震设计方案。其次,是设防的目标。对于应用隔震设计方式建筑的房屋,它的抗震设防基本目标应该要比抗震建筑高。隔震结构在水平地震方面要比抗震结构高至0.5个的设防烈度。再次,从隔震部件上来说。在建筑物的设计文件上应该明确的标明隔震部件的性能标准,而对于隔震部件的耐久性以及设计的参数是需要经过试验来进行确定的,同时,在进行部件安装之前,要对工程中所需要的各种型号以及类型的设备进行抽样检查,所进行抽样的每种规格和类型的部件数量要大于等于3 个,对于抽样检查的合格率应该要求达到100%,而隔震部件设置的部位就应该采用计算的措施。

4 建筑结构设计中的隔震措施

4.1 悬挂隔震措施

悬挂隔震是把结构的大部分或者全部质量悬挂起来,以至于地面运动传递不到主体质量,出现不了惯性力,进而起到隔震效果。上述这种隔震方式通常应用在大型钢结构,借助于钢结构悬挂体系,从而达到隔震的目的。一般的,大型钢结构分为子结构与主框架:子结构借助于吊杆或者索悬挂,分布着大部分质量,此体系能够有效地隔离子结构以及主框架,降低地震影响的传递,控制结构的地震反应;主框架和一般框架结构相同。

4.2 建筑物地基采用特殊材料隔震

建筑物基础隔震通常是对建筑物的基础部分进行一系列特定的处理,降低地震时的地震波,以至于缩小地震对建筑物的破坏。传统的方法是在建筑物的基础部分直接设置砂子或粘土垫层,或者交替铺上砂子与粘土。与此同时,一部分相关学者用糯米为原材料,在建筑物的基础部分设置垫层,降低地震对建筑物的破坏。现阶段在这方面已经有新的突破,以沥青为原料得到一種特殊材料,以此设置隔震层作用更优。

4.3 建筑结构的层间隔震措施

层间隔震是一种结构抗震和隔震相结合的方法,其是在原结构上安装由隔震支座与质量组成的耗能减震装置,在发生地震时,耗能减震机构可以吸收并消耗地震能量,降低结构的地震反应。上述这种方法通常应用在旧房改建,在施工方面具有易操作、简单的优势。相比于建筑物基础部分设置隔震装置的办法,层间隔震的作用不是十分显著,减震的效果能够达到1/10-3/10的范围。尽管层间隔震的效果没有基础隔震突出,然而,其能够借助原结构的隔热层以及结构的加层,进行合理的改建而达到减震的作用,且简单、易操作,隔震装置借助于橡胶支座。

4.4 基础隔震

基础隔震是在上部和基础结构之间设置隔震装置,降低地震动往上部结构传递,减小上部结构的地震反应。上述这种隔震方法一般应用在多层建筑结构或者体形规则的低层,然而,应用在高层建筑结构的作用较差(隔震结构延长了结构的自振周期)。

5 结束语

随着隔震措施发挥的作用扮演了越来越重要的角色,可以预见的是其应用也将越来越广泛。综上所述,隔震措施现阶段已经逐渐成为建筑行业发展领域的一项至关重要的技术。与此同时,必须不断加强其在相关领域中的应用,以至于发挥其应有的巨大效能,从而在很大程度上推动工业更加稳定、快速的发展。

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