浅析隔震建筑结构设计.doc

摘要在建筑结构中加入隔震设计或是在已有建筑中加入隔震技术的改造将有助于降低建筑物特别是高层建筑在地震中的影响关键词隔震技术隔震设计近代的基础隔震技术基本上可分为两大类即弹性隔震和基础滑动隔震在弹性隔震中叠层钢板橡胶垫隔震技术应用最多这类隔震方案主要是在房屋底层与基础顶面之间增设一个侧向刚度很低的隔震层使在地震过程中整个结构体系的周期变长变形集中在底层上部结构基本上是刚性运动但主要用于隔震水平地震动对于竖向震动则几乎没有隔离作用另一方面这种隔震体系实际上是在地震时对上部结构起着低通滤波的作用地震中的中高频成分几乎全部可以滤掉但并不能完全避免结构共振隔震技术隔震技术不仅在新建工程中获得应用而且已用于现有建筑的抗震加固改造隔震装置可安装在结构的防火层或设备层隔震层可设置在结构的不同部位如基础中间层等也可设置在房屋的顶层同时起到结构加层和抗震加固的目的由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解故较难达到强度和延性的合理匹配采用隔震技术对结构进行加固改造通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置将地震变形集中到隔震装置上相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高故加速度和位移反应明显降低同时耗能减震加固改造技术智能材料加固改造技术以及吸振减震加固改造技术等开辟了房屋加固改造的新途径隔震建筑的形式基础隔震基础隔震是建筑抗震新技术家族中的佼佼者大量试验研究及多次强震实践表明基础隔震以其极少的投资换取很大的安全系数基础滑动隔震效果受地面运动频率特性的影响较小几乎不会发生共振现象所谓基础隔震就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮具有足够可靠性的隔震层控制地面运动向上部结构传递地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收以大大减小结构及构件的地震反应确保建筑物的整体安全其内部设备不发生破坏或丧失使用功能室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感同时还可防止结构内部的次生灾害主震后无需避震疏散即使发生罕遇大震隔震房屋也不会倒塌在其中使用的橡胶隔震垫不仅有良好的隔震性能而且该技术在造价方面也有其优越性隔震结构与一般结构相比费用增加的部分包括隔震构件隔震层上面的楼面设备管道的柔性接头及相应的设计费用和施工费用如果上部结构仍然按传统的抗震设计其总工程费用略有增加采用基础隔震设计上应注意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方便检查和更换隔震装置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便于检查更换隔震装置及耐火材料等隔震装置布置和选取的一般原则为隔震层具有适当的水平刚度在强风作用下隔震层具有足够的初始刚度在较大地震作用时隔震层产生柔性变形能大大减小水平地震作用隔震层的水平刚度中心宜与上部结构的质心基本一致隔震装置具有足够的竖向承载力和水平变形能力在发生大震时可安全稳定地支撑建筑物不会出现失稳破坏能发挥隔震功能隔震装置具有良好的自动复位功能在发生大震后可基本复位到初始位置当发生余震时可继续有效发挥隔震作用隔震装置具有较大的竖向刚度在设计竖向荷载作用下竖向位移被控制在允许值以下隔震装置的刚度和阻尼具有较好的稳定性在可能出现的荷载和温度范围以内其变化较小具有良好的耐久性具有良好的抗老化抗疲劳抗徐变等性能在建筑物的使用期内能有效发挥隔震作用隔震结构控制理论一种新的隔震设计理论结构控制和控制结构理论结构控制主要研究结构工程中控制装置的设计理论方法及其实施控制结构是根据给定的条件将结构和控制装置作为一个整体进行优化设计主动控制由于制约因素多造价昂贵等原因应用研究尚处于开创阶段被动控制特别是其中基础隔震技术的研究已经逐渐成熟在工程应用中日渐广泛所谓基础隔震就是在结构底部与基础顶面之间设置隔震层使上部结构与固结于地基中的基础分离阻隔地震波向上部结构的传播使得输入结构的能量或反馈入地基土层或被耗能元件吸收从而大大减少结构的地震反应保证建筑物的安全乃至正常使用功能隔震建筑经济性隔震建筑在振动性能和抗震安全性方面提高了建筑结构的附加价值因此与以往建筑比较时应考虑附加价值进行综合评价在考虑隔震建筑的造价时不仅要考虑其初始造价还要考虑其使用阶段期间遭受地震损坏的维修重建内部物品的损坏和经济损失在此意义上隔震建筑具有很好的经济性参考文献陈旻建筑结构隔震技术研究山西建筑王成隔震结构应用设计与研究工程建设与设计彭彤对建筑抗震结构设计的探讨科技创新导报范同顺某工程建筑物自动控制系统方案设计电工技术杂志安新正浅谈工程抗震隔震技术邯郸职业技术学院学报