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摘要:簡要介紹了建筑結構設計隔震減震模式的現實應用意義,分析了建筑結構設計中隔震減震存在的問題,并從隔震措施、建筑物走向設計抗震方法、減震措施等方面,詳細闡述了建筑結構設計中的隔震減震措施,從而保證建筑結構設計滿足實際的建設需求,進一步提升建筑的安全性和穩定性。
關鍵詞:建筑結構設計;隔震措施;減震措施
0引言
建筑結構設計是非常重要的,尤其是在隔震和減震方面,必須要提高這方面的重視程度。在建筑工作開展的過程中科學合理的抗震措施能夠讓建筑結構設計的質量不斷地提升,并且在一定程度上還能夠發揮其作用。只有保證建筑結構設計滿足實際的建設需求,才能夠讓建筑的安全性和穩定性進一步提升,為人們的生命和財產安全提供一定的保障。
1建筑結構設計隔震減震模式的現實應用意義
在建筑結構設計過程中合理的應用減震方案能夠讓建筑結構的阻尼增加,這在一定程度上就能夠有效的減少建筑物在風力的作用下有可能產生的位移,采取這種方式主要降低的是在地震過程中來自于豎向地震帶來的影響。隔震體系的應用,主要原理就是延長結構的自振周期,從而讓建筑結構的水平地震力得到有效的下降。經過反復的實驗和科學調查,在房屋建設的過程中隔震措施合理應用能夠有效地降低水平地震出現的加速度反應,并且還能夠降低結構性地震出現時對建筑物造成的損害,這在一定程度上讓人們的生命財產安全都得到了保障和維護。因此可以看出在建筑工作開展的過程中,將減震和隔震措施合理地應用到建筑結構當中能夠讓其變得更加堅固。
2建筑結構設計中隔震減震存在的問題
2.1隔震減震支座會受到抗震墻的影響
為了能夠讓建筑結構變得更加穩固,這就需要在對減震和隔震的設計上做到盡量分散,若設置在建筑周圍,地震時建筑的傾覆力大大增加,同時也會對建筑物的支座拉力產生嚴重的影響。根據設計過程中的實際情況,在受力較大的一面應當設置抗震減震支座,支座間的距離也不能夠過大,一般在2m左右就能夠滿足實際的設計需求。其次就是隔震減震支座往往也會因為拉力而產生變化,導致建筑的減震隔震效果受到一定的影響,從而導致建筑物出現水平方向的形變。
2.2高層建筑結構設計中建筑物走向對抗震的影響
地震是常見的自然災害,引起地震發生的主要原因就是地殼運動。因此這就需要相關的工作人員在建筑設計的過程中對當地的地質結構進行全面細致的分析,往往地震過程當中地震的方向會對房屋產生明顯的影響。震向指的是房屋在地震過程當中的震動方向,在建筑物建造過程當中選擇建造地址時一定要結合當地的地質狀況和地震發生的方向,讓建筑物的走向和震向呈現出相互垂直的狀態,避免建筑物和震向之間出現相互平行的情況。如果建筑物在建造的過程當中走向和震向相對平行,那么建筑物在地震中的倒塌概率大幅度增加,而垂直的話就能夠很好的避免這一情況的出現。
2.3建筑結構的選擇
在建筑的隔震減震設計的過程中結構形式的選擇是非常重要的。傳統的框架結構主要的特點就是剪切變形,現階段通常選擇的都是橡膠支座來進行隔震和減震。在實際應用的過程當中采用重疊的橡膠支座不單單能夠讓框架的隔震減震作用得到一個大幅度的提升,最重要的是還能夠讓主框架的避震能力大大提升,從而確保建筑物在地震中的安全。
2.4墻體與防震縫設計問題
在建筑物建造和設計的過程當中,對墻體的規劃和設計也是非常重要的環節之一。墻體的位置和墻體厚度都是需要考慮的內容,這兩者都需要進行全面且合理的設計。防震縫的出現也讓建筑物的抗震能力得以大幅度提升,在設計過程中需要根據實際的建設需求來對其長度和寬度進行考慮,從而提高整體的抗震性能。地震屬于偶然事件的災害,因此就目前現階段來看,防震縫在普通區域內部往往設置的較少,而在一些地殼運動較為活躍的地區是經常進行設置的,如果建筑物受到地震的影響,往往會導致建筑物和地面出現位移,在對抗震縫的長度和寬度進行設計的過程當中存在著一定的技術難點,這就導致了在實際應用的過程當中仍然有不完善的情況出現。
3建筑結構設計中的隔震減震措施
3.1隔震措施
在抵抗地震時建筑中的措施往往是隔震措施多于減震措施,典型的隔震措施有三種,分別是基礎隔震、層間隔震、特殊材料隔震[1-2]。在特殊材料應用的過程當中主要分為三種,分別是黏土、砂子和瀝青。1)根據反復的實驗和對比表明,在對建筑物進行設計的過程當中采取基礎隔震的方式具備更加明顯的效果,基礎隔震措施往往會用在形態較為規則的建筑物中。在基礎隔震設計的過程當中常見的隔震裝置主要分為兩個方面,即鉛心橡膠隔震支座和疊層橡膠隔震支座。2)層間隔震措施的應用主要就是將抗震環節和隔震環節這兩個方面有效的結合在一起。層間隔震的出現且其根本的原理主要就是能夠在原來的基礎之上安裝一些耗能的減震裝置,這種裝置在應用的過程當中主要就是采用質量和隔震支座共同構成。3)特殊材料的隔震應用可以有效地將地震波削弱,從而讓地震所帶來的負面影響降到最低。在傳統的建筑設計過程當中許多的建筑材料使用的都是砂子和黏土這兩種,這兩種材料的應用能夠在基礎方面加固,從而有效地降低地震所帶來的作用力[3]。從現階段來看,建筑能夠使用的隔震材料在大面積增加,例如彈性隔震磚,并且全新的隔震技術也應運而生,在建筑結構設計進行的過程當中將特殊的技術和特殊的材料進行結合使用在基礎層就能夠大大降低地震所帶來的影響。基礎隔膜的出現能夠在地震發生時地震向產生的作用力被削減,從而讓上面部分的結構受到較小的地震影響。這種技術常常多見于層數較多的建筑物當中,但是從實際來看采用基礎隔膜的隔震效果并不是非常良好。層間隔膜所起到的主要作用就是減弱地震的傳遞效果,層間隔膜的存在能夠將地震時所產生的能量有效地吸收,隔震支座能夠讓地震的結構反應降低,并且其自身的施工方式和工序也較為簡便。層間隔膜和基礎隔震裝置對比而言,層間隔膜的綜合性能較差。但是層間隔膜在應用的過程當中也存在著自身的優勢,能夠像橡膠支座一樣很好的達到建筑的隔震需求[4-6]。在抗震設計的過程當中還有一種方式就是懸掛隔震模式,這種模式的工作原理就是讓建筑物的重量懸掛讓其對地面的承載力大幅度下降,從而有效地減少在地震過程當中所出現的慣性力的影響,在實際應用的過程當中采用這種方式也具備良好的隔震效應。在地震發生之后,很難傳導到懸掛起來的建筑結構當中,從而有效地規避地震所帶來的損害。在懸掛隔震應用的過程當中常見的結構是大型鋼結構,采取對鋼結構懸掛體系的合理應用能夠大幅度減少地震所帶來的危害。在這種隔震大型鋼結構體系當中主要分為分子結構模塊和主框架模塊,子結構模塊等等各個模塊相互結合共同發力,在實際抗震的過程當中發揮出其應當具有的作用,從而有效地防范地震過程當中可能帶來的各種危害。
3.2建筑物走向設計抗震方法
建筑物的走向往往也會影響地震所帶來的危害問題,這就需要在對建筑物進行選址的過程當中對當地的實際地質情況進行一個全面的分析調查,并且對當地的地震震向準確的掌握,讓建筑物的走向和地震的震向之間呈現出相互垂直的狀態,從而才能夠有效的避免更大的災害發生。對于建筑工程來說,在抗震設計和施工進行的過程當中,我國有很多的政策和規定,在項目籌備和設計的過程當中一定要對有可能出現災害的區域進行一個評估,結合評價的結果來不斷地完善抗震工作,從而確保建筑結構能夠滿足當地的抗震需求。還需要注意的就是在對建筑場地進行選擇的過程當中一定要避免在軟弱的地基上還有靠近地震帶的區域當中進行選址。在項目開工之前要根據當地的水文情況做好全面的調查分析,從而有效地降低自然災害對經濟所帶來的影響,這樣也能夠有效的保障人們的生命和財產安全。磚混結構和鋼筋混凝土往往是常見的結構形式,不單單具有較高的承載能力,同時具備良好的抗震性能,那么這就需要相關的工作人員能夠在工作進行的過程當中結合當地的實際情況選擇合理的方式來進行建造設計,確保方案能夠滿足實際的需求,以避免盲目開展。只有這樣才能夠讓整體的建設工作以及抗震能力得到大幅度的提升。
3.3建筑結構設計中的減震措施
減震措施和隔震措施存在著一定的差異,建筑物的減震措施主要就是在建筑物的外面部分增加一些零部件從而讓建筑物的阻力得以不斷的增加,讓這些配套的零件加大外部能量的消耗,從而讓建筑物的損害達到最低。建筑物的建筑元件所包含的內容是多種多樣的,其中兩種最為主要的并且也是最為常見的就是阻尼和消能器,這些裝置的出現有效地提高了建筑物的抗震能力。1)新建建筑物結構設計中的減震措施。現階段,各種自然災害頻繁發生,人們越來越注重安全,這也就推動了全新型建筑理念的涌現。在新的社會需求當中,人們往往更加注重抗震減震的設計能力。在對建筑物進行建造的過程當中往往會對建筑物的基礎部分進行特殊的處理,減輕地震所帶來的威脅。而就目前現階段來看有很多的減震裝置主要就是為了防范后期地震所帶來的危害而產生的,換句話說就是為了彌補前期防震功能的不足,這在一定程度上其自身的抗震效果就大大弱于隔震層。2)已建成建筑物的抗震加固措施。在對建筑物進行建筑的過程當中,建設減震措施一定要在施工剛開始就建設,如果超出了這個期限,所建設出來的減震措施往往不能滿足實際的抗震需求,達不到減震的效果,并且如果在建筑物都建造完成之后再進行相應的抗震減震設計,也會導致其自身的抗震效果大打折扣。面對這種情況就可以在建筑工作進行的過程當中適當的增加阻力和效能減震裝置來減少地震所帶來的危害。因此這就需要相關的設計工作人員能夠在設計開展的過程當中不斷地加強這方面的分析,積極的進行事前準備,而不是事后彌補,從而讓建筑物的性能得以大幅度提升。
3.4做好建筑物的體型設計
建筑物的體型設計包括平面形狀和立體形狀設計,結合地震之后建筑物受到破壞的情況,如果建筑物的平面形狀不規則,比如有明顯的凹陷或者凸起,就容易在地震之后出現損壞。如果建筑物的平面形狀比較單一,以及一些比較規則的建筑物,在地震之后受到破壞的可能性就非常小,如果地震等級比較低,甚至不會受到任何破壞。所以,在進行建筑物的體型設計時,應該優先考慮形狀更加簡潔的體型,例如采用圓形、長方形、正方形等形狀進行設計,避免由于建筑有不規則的凸出部分或者凹陷部分降低建筑的抗震能力。其次,還要避免建筑物的結構不均衡,防止側翼過長引起建筑物的損壞。因此在設計時,應該結合建筑物的藝術性和安全性,確保建筑物的體型結構滿足要求。
3.5強化試驗研究力度,完善檢測
就目前的現狀來看,我國建筑結構在設計的過程當中仍然存在著各種各樣的問題,很多隔震性能并沒有得到驗證。在對建筑物的隔震結構進行設計的過程當中,模型計算只是其中的一個小方面,采取模擬的方式來進行設定,而在應用的過程當中采取分級法,這一方法主要就是針對水平方向產生的地震影響進行的考慮,因此這就導致在對結構進行設計的過程當中存在著非常大的局限性。這也就導致計算出來的結果和具體的模式在地震發生的實際中是否能夠發揮出其真正的效果也成為了未知元素。在研究工作開展的過程當中需要考慮的因素包含多個方面,并且還需要對不同區域進行不同對待。目前,隔震裝置的應用存在著比較大的缺陷,相關的工作人員在對這些技術進行應用的過程中也應當不斷的進行監測和完善,將一些現代化技術合理的融入到其中,從而為我國的建筑行業發展提供有力的幫助。
4結語
建筑結構設計隔震減震措施的應用對于防范地震來說具有非常重要的意義。高層建筑結構設計中的隔震減震措施應用具有較高的現實意義。因此在實際工作開展的過程當中相關的工作人員一定要不斷地加強這方面的研究,積極的采取一些現代化的手段,才能夠有效改善建筑結構中有可能存在的一些安全隱患,能夠讓人們的生命財產安全得到一定的保障。
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作者:李曉霞 單位:山西省建筑安裝技工學校