隔震支座在高层建筑抗震中的应用研究

2018-02-14张妍彭景

建材与装饰 2018年37期

张妍彭景

（中联西北工程设计研究院有限公司陕西西安 710082）

1 高层隔震结构发展现状

所谓隔震技术主要是指通过在结构基底或下部结构与上部结构之间安装刚度很小的柔性装置来延长结构的自振周期，从而能够进一步降低地震结构带来的作用，目前在我国隔震支座主要是使用了橡胶隔震垫。为了进一步降低地震反应所带来的危害，可以选择使用隔震技术，目前企业被广泛的应用高层建筑中，在高层建筑中使用隔震技术具有很好的效果，但是也存在着一些问题，例如高层建筑，因为周期比较长，使用隔震技术会进一步延长结构的周期，从而会对整个隔断效果产生一定的影响。高层建筑在水平地震的作用下，会出现非常明显的倾覆效应，隔震支座很容易出现抗拉应力等。因此高层建筑设置隔震结构需要不断地进行减震方面的控制，目前主要是进行上部结构、隔震层结构等方面进行优化，从而进一步提高抗震垫的性能，采用科学合理的隔震技术进行优化，从而能够更好地确保高层建筑的安全。

2 高层隔震技术原理

对于传统的抗震结构进行地震能量的抵消，主要是通过结构和构件来进行的，在设计的过程中会选择将地震作用力作为外加荷载，将其和结构的其他荷载进行组合设计，从而能够满足相关结构要求。隔震建筑主要是使用了一些耗能装置，目前主要是包括以下几种，橡胶隔震支座和阻尼器（如铅阻尼器、油阻尼器、粘弹性阻尼器、滑板支座等），这些装置都具有很好的承载能力，同时具有很好的变形能力。不仅如此，隔震支座还会消耗很多的地震能量，因此也是越来越受到重视。另外使用传统的抗震结构体系会延长低层震建筑的周期一般是2～5s，有效地控制地震加速度反应时间。[2]

3 隔震支座在高层建筑抗震中的应用

3.1 隔震支座选型

3.1.1 橡胶隔震支座

对于天然橡胶隔震支座的组成，主要是包括薄橡胶层和薄钢板层交互叠置，通过高温以及加压等方面制作。对于天然橡胶隔震支座主要具备以下几个特点：①橡胶层与钢板层粘结成为了一个整体，而钢板的刚度对相交成所产生的变形进行限制；②因为受到橡胶隔震层的作用，橡胶单层的厚度对橡胶的厚度都会产生直接的影响；③天然橡胶制作耐久性非常好，因此一般情况下，在使用了10年之后，也是处于比较完整的状态。

3.1.2 铅芯橡胶支座

铅芯橡胶隔震支座主要是具有很好的耗能能力，其主要是通过非中心加入铅芯制作而成的。

3.1.3 高阻尼橡胶支座

高阻尼隔震橡胶支座主要是添加一些配合料在天然橡胶中，从而能够进一步降低所带来的损失，同时也能够进一步提高橡胶阻尼性能。

3.2 滑动隔震支座

滑动隔震支座主要是设置一些滑动材料在制作上，通过隔震支座来降低地震所带来的影响，更好的确保结构安全。滑动隔震支座具有相关性能，主要是在地震之前，隔震支座的各个系整个系统，因为自振周期和建筑物的振动周期是一样的，如果地震开始滑动以后，系统最多周期会变得无穷大，从而会有效地避开地震所带来的共振效应，从而达到抗振的目的。

3.3 混合隔震支座

混合隔震支座主要是有橡胶隔震支座和滑动隔震支座组成的。橡胶支座恢复刚度能力非常强，能够快速地进行隔断系统的恢复。而滑动支座耗能能力方面非常强，同时阻力非常大，能够有效地降低带来的能量传递，从而更好地确保结构的稳定。

混合隔震支座一般有两个自振周期，在地震之前没有进行滑动的时候，结构的自振周期就是自然周期，而当发生地震后，其开始进行滑动，这个时候隔震结构周期，主要是为橡胶隔震制作周期。就目前的情况来看，在建筑工程中使用混合隔震支座就非常重要的意义，能够有效地确保整个过程的安全。

3.4 隔震支座的布置

在进行初步平面布置的时候，需要保证隔震支座受到重力荷载的情况下，速降压力不能够大于15MPa，其主要是针对丙类建筑。同时也能够增加上部的荷载，有利于控制隔震支座的拉应力值。为了能够进一步提高抗震结构的抗扭作用，需要确保橡胶隔震支座按照叫密集的方式进行布置，确保其能够使刚度中心和上部结构进行重合。[3]

3.5 隔震结构的构造措施及维护管理

隔震结构的构造措施涉及的内容比较多，主要是和隔震支座的布置、上下部结构的连接、隔震层的防火控制以及之间存在的空隙等。同时还要设置好防震缝和水平隔离缝，确保楼梯、电梯、挡土墙和坡道等方面满足要求，对于这些方面对高层结构来说非常重要。另外还需要有效地保证配管和配线设备构造符合高等级隔震要求。在一般情况下建筑结构还需要不断加强维护管理，从而能够有效地发挥其性能。使用隔层技术能够有效地确保高层建筑符合相关要求，其不仅能够给予建筑管理者指导性要求，同时也能够更好地认识到高层隔震结构的特殊性，为后期工作的开展提供基础。[4]