許鵬展

摘要：地震是一種不可抗力，屬于自然世界中難預(yù)測、難預(yù)防與難控制的破壞性活動(dòng)。到目前為止國內(nèi)外已建成的隔震建筑有許多經(jīng)歷了大地震的考驗(yàn)，均表現(xiàn)出了良好的抗震性能，隔震技術(shù)也因此被認(rèn)為是最有效的抗震手段之一。隨著建筑工程項(xiàng)目不斷增多，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平也得到了人們的廣泛關(guān)注，特別是隔震技術(shù)的應(yīng)用，其作為一種高效的減震技術(shù)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的科學(xué)運(yùn)用，不僅能夠大幅度減少強(qiáng)震作用帶來的一系列地震反應(yīng)，也能夠進(jìn)一步延長建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，促進(jìn)其各項(xiàng)功能的高效發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；隔震技術(shù)；應(yīng)用探究

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的抗震措施決定著建筑結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。設(shè)計(jì)人員均依據(jù)小震不塌、大震可修這一原則開展設(shè)計(jì)工作，并采用了很多的方法抗震。對于傳統(tǒng)建筑的抗震結(jié)構(gòu)來講，一般都是通過耗能等路徑來對地震能量進(jìn)行耗散的，所以往往都需要其區(qū)域擁有較高的耗能性能。

1建筑結(jié)構(gòu)隔震介紹

隔震技術(shù)被廣泛應(yīng)用到高層建筑中，特別是汶川地震后涌現(xiàn)出較多的隔震建筑。因隔震設(shè)計(jì)選取的材料和以往設(shè)計(jì)存在差異，和傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)對比，當(dāng)前的隔震設(shè)計(jì)，特別是高層隔震設(shè)計(jì)具有一定難度。隔震措施存在時(shí)間限制，不僅能應(yīng)用到新建結(jié)構(gòu)，而且在建筑物建成后可通過阻尼增加來實(shí)現(xiàn)減震。從適用部位層面而言，減震措施較為廣泛，無論是上部結(jié)構(gòu)，還是隔震夾層均適用。而消能減震技術(shù)利用消能減震裝置配設(shè)來提高結(jié)構(gòu)阻尼比，進(jìn)而防控結(jié)構(gòu)變形問題，借助附加裝置來吸取地震能量，實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)的全面防護(hù)，讓主體結(jié)構(gòu)遭受地震災(zāi)害時(shí)不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。依照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，消能減震結(jié)構(gòu)能夠顯著增強(qiáng)抗震性能。

2、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

首先，在水平荷載上。低層建筑的水平荷載作用、位移通常都比較小，也很少會(huì)給結(jié)構(gòu)帶來巨大影響，所以說，對于低層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講，豎向荷載是其應(yīng)考慮的決定性因素。而對于高層建筑來講，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定性因素則是水平荷載，同時(shí)豎向荷載也會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)帶來較大影響。

其次，對于軸向變形來講。對于目前樓層越來越高的建筑工程，其豎向荷載往往都會(huì)引發(fā)相應(yīng)的軸向變形，同時(shí)也會(huì)給建筑連續(xù)梁的抗彎承載力帶來不利影響，導(dǎo)致連續(xù)梁中間支座負(fù)彎矩值、跨中負(fù)彎矩值的不斷降低，而建筑端支座的負(fù)彎矩值則會(huì)隨之不斷增加，進(jìn)而對其建筑構(gòu)件、構(gòu)件剪力帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的側(cè)向變形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也會(huì)隨之不斷降低，特別是在樓高高度不斷增加背景下，軸向變形的形成也會(huì)極為顯著，進(jìn)而無法給建筑結(jié)構(gòu)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障，因此，在具體設(shè)計(jì)中，對于軸向力值應(yīng)給予著重考慮，并通過相應(yīng)措施的科學(xué)實(shí)施來有效防止軸向變形現(xiàn)象的產(chǎn)生。

最后，對于側(cè)向變形來講。就目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講，特別是高層建筑，側(cè)向變形已經(jīng)逐漸成為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素，面對建筑樓層的不斷增加，在水平荷載作用下，建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形速度也會(huì)不斷提升，所以，在具體設(shè)計(jì)中，其建筑結(jié)構(gòu)不僅要具有良好的強(qiáng)度、剛度，還要在充分保障結(jié)構(gòu)承載力的基礎(chǔ)上，擁有一定的抗側(cè)剛度，以此來確保在受到水平荷載作用后，其建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生的側(cè)向變形能夠始終處于合理范圍內(nèi)，以此來為其安全使用性能提供有力保障。

3、 隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一） 隔震技術(shù)

該技術(shù)主要是通過建筑隔震支座的科學(xué)運(yùn)用來促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的逐步提升。建筑用隔震支座主要有兩類：一是，橡膠隔震支座。這一類還可以劃分為普通橡膠、鉛芯橡膠兩種，前者主要是有機(jī)結(jié)合橡膠層、鋼板來促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向抗壓力、水平變形力，以及承載力的不斷提升，而后者通常都擁有較高的阻尼，可以有效削弱地震給建筑結(jié)構(gòu)帶來的一系列作用、影響，更重要的是可以有效避免隔震層出現(xiàn)位移現(xiàn)象，在防止建筑結(jié)構(gòu)受到地震嚴(yán)重破壞的同時(shí)，為其安全使用性能的發(fā)揮，以及使用壽命提供有力保障；二是，滑動(dòng)隔震支座，其主要是通過動(dòng)力學(xué)理論的科學(xué)運(yùn)用，對低摩擦系數(shù)的滑動(dòng)材料給予科學(xué)內(nèi)置來有效避免建筑結(jié)構(gòu)受到地震作用的危害，或者是有效利用其隔震層摩擦力來合理的消耗建筑結(jié)構(gòu)的震動(dòng)能量，進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)阻尼，從而最大限度的減少建筑結(jié)構(gòu)受到的地震影響，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的不斷提升。

（二） 建筑隔震結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

一方面，能夠有效提升建筑上部結(jié)構(gòu)承載力、水平荷載，即使在發(fā)生地震時(shí)，其建筑結(jié)構(gòu)也能夠獲得充足的側(cè)向剛度、水平剛度，確保整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)可以始終都處于科學(xué)的彈性范圍之內(nèi)，為建筑安全使用性能的有效發(fā)揮提供有力保障。同時(shí)，在地震作用的強(qiáng)烈影響下，隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的科學(xué)運(yùn)用，也能夠使得建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)、能量得到不斷減小，以此來發(fā)揮出良好的防震加固效果，進(jìn)而使得建筑結(jié)構(gòu)使用壽命能夠得到有效延長。

（三） 建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

首先，對于建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)來講，應(yīng)注重分離式計(jì)算方法、隔振系數(shù)的合理運(yùn)用，其中隔震系數(shù)主要指的是隔震結(jié)構(gòu)樓層剪力、非隔震結(jié)構(gòu)樓層剪力之間最大的比較值，而隨著高層建筑工程的不斷增多，在具體設(shè)計(jì)中，不僅要對樓層剪力隔震結(jié)構(gòu)做出深入分析，還要對具體樓層給予充分考慮，對樓層傾覆力矩的減震系數(shù)做出準(zhǔn)確把握，在其系數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求之后，可以結(jié)合非隔震結(jié)構(gòu)來做出合理設(shè)計(jì)。

其次，在整個(gè)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的關(guān)鍵點(diǎn)是，對于橡膠隔震支座的運(yùn)用，在計(jì)算減震系統(tǒng)過程中，不僅要對橡膠隔震制作性能做出成分考慮，還要注重建筑結(jié)構(gòu)減震系數(shù)數(shù)值的合理提升，以此來為隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的后期施工安全提供有力保障。同時(shí)，在計(jì)算具體減震系數(shù)過程中，可以結(jié)合具體需求，運(yùn)用時(shí)程分析法來對建筑隔震結(jié)構(gòu)減震系數(shù)做出精準(zhǔn)計(jì)算，特別是對于高層建筑來講，還要對建筑結(jié)構(gòu)受拉情況作出綜合考慮的基礎(chǔ)上，可以加強(qiáng)折線形彈性型橡膠隔震支座模型的合理運(yùn)用研究，或者是通脫庫倫摩擦滯回曲線型滑動(dòng)隔震支座的科學(xué)運(yùn)用，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)抗張拉承載力、水平荷載，以及穩(wěn)固性的不斷提升，從而使得建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)能夠得到有效削弱，為建筑隔震結(jié)構(gòu)，特別是高層建筑結(jié)構(gòu)使用壽命的延長提供有力支持。

4、結(jié)束語

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)科技高速發(fā)展帶動(dòng)下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也在積極引用更先進(jìn)、多樣化的工藝技術(shù)，其中，隔震技術(shù)的有效運(yùn)用，不僅有助于大幅度降低工程造價(jià)，盡可能消除給建筑工程帶來的各種風(fēng)險(xiǎn)，也能夠?yàn)槿嗣袢罕姷纳⒇?cái)產(chǎn)安全提供有力保障，能夠贏得更大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。此外，該技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用與推廣，也有助于進(jìn)一步拓展、鞏固建筑市場，為建筑企業(yè)贏得更理想的發(fā)展前景。

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（作者單位：湯始建華建材（天津）有限公司）