高层建筑隔震减震结构设计探讨

王功霞

摘 要：建筑结构的稳定以及安全对使用者来说是异常重要的，尤其是对于高层建筑来说。自然灾害对人们的生活有着重大的影响，地震灾害的发生威胁人们的生命安全，对建筑物的破坏力极大，这就要求建筑结构设计中要有相应的隔震减震措施，尤其高层建筑更是如此。本文对高层建筑隔震减震结构设计进行了探讨，以供相关人士参考。

关键词：高层建筑；隔震减震；结构设计

高层建筑结构设计中融入隔震减震的设计方法，能够使建筑物在一定程度上增加其使用的安全性能以及稳定性能，对地震灾害的发生起到明显的抵抗作用，因此，高层建筑结构设计时隔震减震的设计非常关键，能够降低地震灾害中建筑物的毁坏度，也能使居住者更加安全。

1.建筑隔震减震设计介绍

建筑的隔震减震设计是为了使建筑物在地震灾害发生时能够起到抗震的作用，最大化的降低建筑物的损毁度。对于隔震结构设计来说，设计是在建筑物的基底以及建筑结构的中间位置，通过设计阻尼以及橡胶隔震支座，使建筑物结构能够产生隔震层，隔震层的复位作用很好，可以延长建筑结构的自身震动周期，使建筑结构内部的震动可以降低，达到抗震的目的。减震结构设计是在建筑物结构中设计消能器，通过消能器的相对速度以及相对变形来使建筑物的附加阻尼加大，使建筑物受到的地震的能量可以得到降低，实现抗震减震的效果。隔震减震结构设计在各类建筑物中都适用。大家都知道，日本是地震频发的国家，在建筑物的隔震减震结构设计中的经验比较丰富，对于隔震设计，能够使建筑物自身隔震周期小于1秒，这就对抗震有非常大的效用。消能器在建筑物结构设计中的适用度很广，对于建筑结构没有太大的约束条件，加入消能器结构设计，对建筑物的结构不会有影响，对于建筑有较高的抗震减震性能。

2.隔震减震影响因素

2.1抗震墙对支座的影响

隔震减震结构设计，是使建筑物的受震面积尽可能加大，从而使受震力可以得到分散，然而在高层建筑结构设计中，采用这样的设计会增加抗震墙在地震中的倾覆承受力，从而对隔震减震支座的拉力产生影响。因此，建筑结构中，若抗震墙的受力面积较大，在设计隔震减震支座时，就要合理的进行布置，设计过程中考虑支座与支座之间不能距离太大，但是如果小于两米的距离，也会使支座的直径会发生改变，这样就会使其产生拉应力，如果情况严重就会降低建筑物的隔震减震效果，使建筑物的损毁度增大。所以，在建筑物结构设计中，抗震墙的设计会给支座产生较大的影响，设计时要考虑到这方面。

2.2建筑物走向的影响

在建筑物的隔震减震结构设计中，建筑物自身的走向会对结构设计产生影响。地震的发生是源于地壳运动，所以地质结构的不同，其建筑物的破坏力也会有所不同。在进行高层建筑结构设计时，要结合周围的地质结构，分析地震发生时的震动的方向，建筑物设计与地质情况结合，依据地质情况以及地震时的震动方向来进行地址的确定，确保建筑物自身的走向能够垂直于地震的震向，这样建筑物的倒塌程度就能够得到最大化的降低，如果建筑物设计的走向与地震的震动方向相互平行了，就会使地震过程中建筑倾倒的更为严重，对建筑物的损毁度就会增大，所以说，建筑物结构设计在没有充分考虑地质以及地震震向时，就会使建筑结构坍塌的可能性增加，不利于抗震。

3.高层建筑隔震结构设计

3.1地基结构隔震设计

对于建筑物结构来说，在地震发生的过程中，和地震发生接触最直接的就是地基，在地震产生地震波时受力也最直接。所以，在进行隔震设计时首先就要对地基结构隔震进行设计。地基的基础部分做特别的处理，而且还要铺设结构的垫层，通过这种设计来使建筑物受地震波的影响减小。这种设计是最为普遍的，设计的原理是利用一系列的措施来减少地震发生时产生的能量，这样来达到对建筑物保护的作用，使建筑物结构能够更加的稳定和安全。设计过程中采用的特殊材料如今是原材料为沥青的隔震材料，代替了原先的黏土和沙子，隔震的作用更加明显，设计使用逐渐普及。

3.2基础结构隔震设计

对基础结构进行隔震设计，是在建筑物结构上部与基础结构之间设计隔震装置，通过这种隔震设计，使地震发生时地震波的影响能够降低，达到隔震的目的。上部结构设计时，要有竖向隔离缝的设计，隔离缝的缝宽要设计合理，一般是要比罕见地震发生时的最大的水平移动值的1.2倍还要大，保持大于200mm。在隔震结构位置挨着的缝宽，是水平移动量的两者之和，保持大于400mm。在建筑结构上下部之间，水平方向的隔离缝要与建筑结构相互连通，缝高保持在20mm，隔离缝的填充材料使用性能较柔和的。还可以设计水平方向滑移垫层，地震波能量传递越过隔震层的门或电梯时，能够使碰撞力降低。

3.3懸挂结构隔震设计

悬挂结构隔震设计是设计建筑结构时，将建筑物结构全部或者多数进行悬挂，这种设计能够使地震发生时结构能够免收地震波的破坏，使建筑物的毁坏程度降到最低。在高层建筑钢结构中这种结构设计比较常用，而且这种隔震设计对高层建筑钢结构的设计要求较高，在设计时要注意主体结构以及子结构之间的结合要更加充分，这样就能够使地震发生时子结构可以不会受到影响。地震发生的过程中，悬挂结构隔震中的主悬挂结构可以与地壳运动一起同步进行摆动，子结构通过与主结构进行链连接，就会降低地震波能量在这部分结构中的影响，而且这个过程中子结构不会受到影响，使结构相对较稳定。

4.高层建筑减震结构设计

对高层建筑进行减震结构设计时相比较隔震设计的不同点在于，减震设计是通过将建筑物中没有的装置设计到建筑结构中，使建筑结构中的阻力可以得到加大，这样可以把地震发生时地震波带来的能量消耗吸收掉，最大化的减少地震对建筑物的破坏。这种设计中减震装置的使用多为消能器和阻尼。并且这种设计有两种类型，分别是滞回型和粘滞型。这两种在实施过程中是非常广泛的。地震灾害对人们生命安全的威胁，使得建筑物设计中的安全稳定性要求越来越高，在建筑物结构设计中，减震设计受到了重点关注。在建筑结构进行设计时，在基础结构中设计特殊处理，设计消能器在结构内部，实现建筑前期对结构减震的设计，以应对地震灾害的发生。建筑物结构设计之后开始进入施工段时，施工要严格按照结构设计的要求进行。施工环节前期将减震装置建设好，使后续工作可以顺利进行。另外，还要对隔震减震进行维护，结构设计完成，对结构施工后进行检验，对隔震减震设计中的支座性能进行日常维护检查，设计中的减震以及隔震方式的检查方案及时确定，进行日常检查和维护。隔震层结构设计中，在高层建筑的电梯以及楼梯之内要有明显的隔震减震提醒，方便居住者能够得知，而且也有进行日常维护。

结束语：

社会的不断发展进步，使得人们对于地震灾害发生时的应对方式有了很大的进步，尤其体现在对建筑物的结构设计中。为了使建筑物能够在地震发生过程中更加安全稳定，在对结构设计时就要融入隔震减震设计，使建筑结构的抗震效能可以得到提高，使人们的安全可以有所保障。

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