探究建筑结构设计中的减震措施

朱 建 伟

(榆林职业技术学院，陕西 榆林　719000)



探究建筑结构设计中的减震措施

朱 建 伟

(榆林职业技术学院，陕西 榆林719000)

摘要：探讨了建筑结构抗震设计的具体方法，对不同类型的结构设计与施工中最常见的减震技术进行了介绍，并分析了各种抗震措施的适用范围，以有效提高建筑结构的隔震设计水平，保证建筑结构的牢固性。

关键词：建筑结构，隔震措施，减震技术，抗震加固

0引言

在建筑结构设计中，考虑到地震对建筑物的破坏，采取有效的措施来减少这种破坏成为抗震设计的目标。地震发生时，建筑的安全与稳定至关重要，建筑设计人员在设计建筑物时，可以使用隔震设计原理来进行隔震设计，隔震设计中考虑的因素很多，针对不同的因素，会有相应的具体设计方法及隔震措施，本文都进行了详细的介绍，希望对施工起到一定的指导作用。

1建筑结构的主要隔震措施

隔震设计一般使用的方法:一种是地基铺密实土隔震，叫地基隔震。一种是地基与基础之间用隔震橡胶垫连接做隔震处理，叫基础隔震。还可以采用上部楼层安装隔震装置形成隔震层的层间隔震，来实现建筑的隔震作用。由于每个地区地震烈度不同，建筑场地地质构造也有其特殊性，建筑结构类型也不尽相同，所以到底采用哪种方式隔震，跟工程的实际情况有关。

1.1建筑地基采用经过特殊处理的材料隔震

地基隔震的做法：一种是在地基上铺砂垫层来隔震，还可以

中国的深圳平安国际金融中心项目(塔楼118层，高660 m；裙楼11层，高55 m；地下室5层，29.8 m)即采用了此类型的结构体系，该结构体系在周边巨型柱间布置2根钢柱，在建筑物中设置4道伸臂桁架和7道带状桁架，为了使巨型框架承担一定的剪力，在带状桁架间设置型钢巨型斜撑，形成了多道抗震防线。

2)巨型桁架结构。该结构由大截面的竖杆和斜杆组成的悬臂桁架承受水平和竖向荷载。巨型桁架结构也可与其他常规结构体系组合成许多性能优的巨型结构体系，例如芝加哥约翰—汉考克大厦(344 m，100层)是最早采用巨型桁架筒体结构，中国香港的中银大厦(72层，315 m)其上部结构为4个巨型三角形桁架。

3)巨型悬挂结构。该结构是采用吊杆将高楼各层楼盖分段悬挂在巨型主结构上。例如中国香港汇丰银行大厦，其楼层从桁架上开始悬挂，分三段悬挂体系，每段上升至不同高度，交错的楼层丰富了建筑立面。

4)巨型分离式结构。例如日本动力智能大厦(高800 m，地上200层，地下7层)采用此结构形式，大厦由直径为50 m、高200 m的框筒柱形成的共计12个巨型单元体组成，结构中1层～100层设4个柱，101层～150层设3个柱，151层～200层设1个柱，每50层设置一道巨型梁。

2.3混合结构体系

钢—混凝土混合结构体系早在1972年被应用于国外，此种结构自重轻、延性好、抗震性能较强，与纯钢结构比耐火性能、总价等方面有较明显的优势，因此目前被广泛应用于超高层建筑中。例如上海金茂大厦其主楼的上部结构采用钢筋混凝土核心筒与钢结构外框架结合的混合结构体系，该结构体系通过刚性大梁形成一个整体的抗侧力体系，可提供较大的使用空间。混合结构体系的应用不拘一格，实际工程中还有其他形式混合结构，例如型钢混凝土外筒+钢筋混凝土内筒、型钢混凝土框架+钢筋混凝土内筒、钢筋混凝土筒体+悬挂混合结构体系等。

3结语

随着超高层建筑的几何形式的多样化及高度增高，对结构的安全和使用功能提出了更高的要求，因此研究发展更合理的结构体系将成为超高层建筑发展的关键。

参考文献：

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采用一层软粘土一层砂土,中间加入一层土工布,使地震波在地基中被多次反射吸收达到衰减的效果，从而在地震时减少对建筑物破坏。近些年来研究出一种替代粘土砂垫层的改性沥青阻尼隔震垫铺设在地基中，减震效果提高很多，有效地降低地震对建筑物的损害，有良好的隔震效果。

1.2建筑基础设置隔震

减震装置安装在基础顶部与上部结构之间，形成一个隔震层。利用隔震层产生的较大位移消耗地震作用和能量,从而减小上部结构的相对位移，采用基础隔震的方法可以有效降低地震传输给上部结构能量的1/3左右，在高层建筑基础隔震设计中，随着建筑使用时间的增加，普通的减震装置，效果阻尼不能充分的发挥效能。所以一般情况下使用几种摩擦型或粘弹型绝缘橡胶垫，搭配起来共同设置隔震层，隔震效果较好。

1.3建筑层间隔震措施

该方法是在建筑的某些层设置隔震装置，分离的隔震层更适合应用在修复危房建筑，具有操作简单、使用方便的优点。跟其他隔震方法比较，隔震效果明显，可以使地震对建筑产生的能量削弱10%～30%。可以单独设置装有减震装置的隔震层，也可以每间隔一层设置减震装置，设置灵活但尽量均匀对称布置。

1.4建筑结构悬挂隔震

悬挂隔震可以应用在大多数高层建筑结构中，地震发生的时候，地震产生的地震波会对结构物产生巨大的能量，使构件产生裂缝或发生变形，主体结构产生侧移，而悬挂结构在惯性力的作用下将在相反的方向发生侧移，给主体结构一个反方向的作用，抵消部分地震对主体结构产生的能量，从而减少地震对主体结构造成的损失。悬挂部分子结构隔震设计在大型钢结构房屋中广泛应用。悬挂的子结构用悬挂锤通过隔震橡胶垫与主结构连接起来制作而成，悬挂达到与主结构分离的目的。大型钢结构房屋一般可分为主结构和子结构，在框架结构下的可以通过吊杆悬挂，也可以使用子链悬挂或电缆悬挂在主框架上，当地震发生时，主框架跟随地壳运动将一起产生摆动，但子框架与主框架具有可移动吊车等，地震时起重机可以减少地震对建筑物造成的损失。

2建筑结构设计中常用的减震技术

上述措施主要是基于结构的临界位置，采用特殊材料做成隔震垫铺设设计，或安装减震装置，以减少地震对结构的影响。在建筑结构设计中采取耗能消能减震技术，使用叠层隔震橡胶垫组合成一种建筑能耗组件，增加建筑整体的耗能阻尼，当地震发生时，可以减少地震对建筑物的损害，减震效果的显著与许多元件的灵活搭配使用有关，通常使用的是不同阻尼器装置或粘滞环两种类型的减震元件。随着减震技术的发展，减震技术应用越来越广泛。

2.1新建建筑结构减震设计

人们的抗震意识越来越强，对设计人员提出了更高的要求，建筑结构设计理念需要更新，特别是减震设计，越来越受到人们的重视。所以设计时有必要考虑在地基、基础、上部结构某些层设置隔震层的问题，通过使用耗能或减震组件安装在建筑物的具体部位上，达到减震的目的。

2.2已有建筑的抗震加固

在建筑物的适当部位增设耗能减震装置，如消能杆件或阻尼器以达到减震效果。在主结构中增设消能耗能控制装置，地震发生时能耗散地震所产生的能量，减少地震对主体结构产生的破坏作用，适用于高层建筑，钢结构房屋，工业建筑厂房，消能耗能控制装置用于上部结构中非承载构件，不影响原有建筑的布局，就可以达到减震的目的，应用前景很广阔。

3其他的抗震方法

有些抗震方法虽然在建筑结构抗震设计中使用的少一些，但有时候结合工程实际，这些方法还是需要重点考虑的，使用这些方法对建筑物减震确实起到了很好的减震效果，主要体现在以下几方面。

3.1建筑物走向设计中抗震

地震是由地壳运动引起的，所以在建设场地的选址时要充分考虑地质结构的构造，从实际出发考虑地质条件在发生地震时，会产生怎样的影响，进行有效的分析，当发生地震时，建筑的长边方向与地质构造断裂带尽量保持平行，以避免垂直的情况。从以往的经验看，若保持垂直，建筑在地震时破裂率较高，相反，保持平行布置建筑物走向，地震时建筑物不容易倒塌。

3.2无粘结支撑体系减震

支撑杆件在高层建筑、钢结构建筑中应用非常广泛，把支撑杆件设计成耗能杆件就是无粘结支撑体系的由来，在内核设计钢支撑与外包构件之间添加无粘结滑移层。在水平地震作用下，滑移层在内外钢构件之间产生能耗，减弱地震对钢构件产生的破坏。有良好的抗震能力及耗能性能，达到一定的减震效果。

4结语

在接连发生大地震之后，目前建筑结构设计中，人们越来越重视建筑抗震问题，建筑抗震设计的好坏直接关系到人民的生命财产安全问题，事关重大，必须引起高度的重视。而且建筑结构抗震设计问题，必须要充分考虑使用有效减震、隔震耗能措施，最大限度地减轻在地震发生时对建筑物的破坏，保证人民生命财产安全。

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[2]徐培福.复杂高层建筑结构设计.北京：中国建筑工业出版社，2005.

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[5]方鄂华.高层建筑钢筋混凝土结构概念设计.北京：机械工业出版社，2004.

Exploration of seismic isolation in building structure design

Zhu Jianwei

(YulinVocationalandTechnicalCollege,Yulin719000,China)

Abstract: This paper discussed the specific scheme of building structure seismic design, introduced the common shock absorption technology in different types of design and construction, and analyzed the applicable scope of various seismic measures, to improve the isolation design level of building structure, ensured the robustness of construction structure.

Key words: building structure, isolation measure, shock absorption technology, seismic strengthening

Analysis on types of super-high-rise building structure system

Li Hui

(ZhengdePolytechnic,Nanjing210000,China)

Key words:super-high-rise building, structural system, tube structure, truss structure

Abstract:Combining with the development status of super-high-rise building, starting from three aspects of tube structure system, mega-structure system and composite structure system, the paper introduces common super-high-rise building types, and describes their own characteristics, which has provided some guidance for super-high-rise building structure selection.

文章编号：1009-6825(2016)14-0033-02

收稿日期：2016-03-01

作者简介：朱建伟(1986- )，男，助教

中图分类号：TU352

文献标识码：A