隔震结构的抗风分析与等效风荷载

方坤

（中信建筑设计研究总院有限公司 湖北武汉 430010）

0 引言

根据笔者的了解可知，当前各国抗震设计规范在规定的过程中都是根据经典的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计思想进行实际设计。该设计方案的立足点是“抗”，因此从实际情况分析可知，在一般情况下这种设计思想是有效的。由于事情的发生存在一定的偶然性，因此在实际情况中地震发生时，由于向周边传播的地震波可以畅通无阻的传到上部结构，因此这能够在经过振动波的传导，同时通过振动传播引起上部结构的强迫振动。这也使得采用如此设计的更加符合实际情况抗震结构将在一定程度上会较为轻微的放大输入的地震，在这种情况下地震加速度沿结构的高度成倒三角增大，并在结构的顶部达到峰值。近些年来，随着技术的发展，使得建筑的装修、室内昂贵的仪器设备的价格有一定的上升，为降低损耗，因此需要对其进行更加妥善的保管。若在进行实际设计的过程中依然独立的参照相关情况采取传统抗震思想就会在一定程度使结构经济性较低，使得其考虑的因素更加全面。

1 抗风分析以及等效风荷载研究背景

根据笔者的调查可知，20世纪70年代初，由于当时在抗震方面的学术界出现了结构振动控制技术。为提升抗震性能，在这种情况下的结构振动控制技术由于当时的局限性使得其与传统技术有较大不同，为保证建筑设施的安全，该种形态下其对地震能量的耗散采取了主动的措施。从实际情况进行分析可知，所谓隔震就是在建筑物的基础部位对其进行一定的处理，使得振动不能传递到上部结构来隔离或耗散地震能。因此为了达到这种要求，就需要在建筑物内部加入隔震系统。根据笔者的实际研究可知，目前理论研究和实际震害均表明，在对结构进行实际设计的过程中采用隔震技术，会在一定程度使得上部结构的变形处于平动范围，能够较大程度上减缓地震响应，并且为了尽可能的使得其实际的结构安全得到保障，地震作用仅相当于传统结构所受到的地震作用的1/10。

2 隔震抗风分析与等效荷载研究现状

根据笔者的研究可知，目前隔震技术无论是对于目前抗震研究的理论研究和实验研究等方面都实现了较大的进展，当前国内外在实践中通过具体的实施已建成大量隔震房屋以及与抗震设计相关的桥梁和地铁等结构，经过实际证明，都能够达到相关的要求，特别是几次大地震例如1995年日本大阪神7.2级地震，以及后期陆续发生在1994年美国北岭发生了振级达到6.7级地震中成功经受考验，没有对结构造成较大的影响，上述的灾难也在一定程度上为我们提供了大量成功的经验。根据笔者的了解可知，当前情况下，随着世界范围内的隔震设计规程正是进入到实践阶段，同时这也使得其在抗震设计规范的颁布以及后期在建设过程中的实际工程中的众多应用，这也说明其实际抗震设计都在一定程度上在一定程度上证明我国的隔震技术经过长期的发展已经日趋成熟。经过长时间的实践使用，在一定程度上使得隔震技术为很重要的一种结构减震控制技术。随着我国当前国际地位的提升，随着经济的发展，高层建筑日益增多，这也在一定程度上使得我国的隔震技术在高层建筑中也得到了应用。根据相关了解可知，为保证建筑的抗震性能，使得当前日本现已建成五十座近177m高的世界等级上的最高隔震建筑都经过严格抗震设计，采用了较为先进的隔振技术，而这也在一定程度上实际证明其可靠性也符合实际的要求。

3 结构抗风等效设计

为了尽可能的保证结构在风力的作用下能够更加稳定，因此对高层隔震建筑在受到外界风力作用下的研究是十分必要的。对于建筑结构抗风设计，由于该理论较为复杂，目前学术界在进行实际测试的过程中，一般需要从风洞试验根据相关的操作等进行数据采集获取与之相匹配的建筑风荷载气动力信息，并且根据实际情况再进行一定的等效，并且对其进行结构风振响应计算，整个计算的过程会需要通过风洞试验或者后期在实际计算的过程中采用随机振动分析来完成，整个过程的精确性能够得到较好的保障。对其定义进行分析，抗震设计过程中的静力等效风荷载（Equivalent Static Wind Load，ESWL）由于其特殊性，可以看做是一种在进行计算的过程中对其风载进行等效，可以产生动力荷载结构峰值响应的静力荷载，使得整个结构在地震作用下的振动能够更加方便的被计算。它是联系风工程师以及进行结构设计的结构工程师进行较好沟通的纽带，目前该种设计方式由于其存在较大的独特性，在世界上许多国家的抗震设计过程中的风荷载规范都起着重要的作用。也在一定程度上使得各国研究人员对目前在静力等效风荷载的研究取得了较大的进展，在计算的过程中不断的研究，提出了多种不同方法，当前比较常见的包含较为重要的阵风荷载因子法以及与之相关的惯性风荷载法。

4 结语

地震是影响人们居住安全的因素之一，因此为了尽可能的保证人们生活环境的安全，就需要在房屋设计方面对其进行一定的加强。在进行建筑抗震设计的过程中不仅需要通过合理的设计更加充分的考虑到建筑自身的重力，同时还需要对外界风荷载进行计算，采用等效风荷载的方式能够使得抗震计算更加准确，本文对当前采用较为频繁的风荷载等效方式进行了概述。