高層建築結構中的基礎隔震技術分析論文

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摘要:我國經濟發展水平的不斷提升,在促進各行各業發展的同時,也使得人們對於建築安全性及穩固性的要求越來越高。建築行業的發展,高層建築規模的擴大,使高層建築結構的設計問題成為一項重點問題。而目前,在高層建築結構設計的過程中,基礎隔震技術的應用十分重要,其能夠在很大水平上提升高層建築抵抗地震的能力。文章首先基於高層建築的結構與設計的理念,對高層建築結構設計中存在的特殊性進行了分析,並在此基礎上對其基礎隔震技術進行了研究與探討,僅供參考。

高層建築結構中的基礎隔震技術分析論文

關鍵詞:高層建築;建築結構;基礎隔震技術

在建築行業中,其經濟效益與市場競爭力的提高與建築的經濟性、適用性及美觀性有著十分重要的關係。也就是說,一個好的建築能夠在很大程度上使人們的需求得以滿足的同時,還能夠使建築行業的整體實力得以增強。隨著高層建築的不斷髮展,建築的高度不斷增加,在此背景下,人們對於高層建築的耐用性與安全性提出更高的要求,對此,在高層建築結構中應用基礎隔震技術有著十分重要的現實意義。

1高層建築的結構與設計理念

現如今,在建築領域中,對於高層建築的美觀性追求愈加強烈,因此,高層建築變得越來越纖細,此類建築與傳統體積比較大的多層高層建築而言,其產生更大側移的可能性更大。從某種意義上來說,建築的樓層越多,建築越高,自然界所產生重力荷載、風力荷載、地震荷載就越大,因此,在高層建築設計的過程中,採取某種措施來對自然界所產生的這些荷載進行抵消十分必要。高層建築對側向荷載的動力反應,可以通過對結構系統進行改進或者是建築形式進行有效的選擇來對其進行控制。所以,結構的有效效能夠在很大程度上對高層建築的形式產生影響,從而對建築的經濟效益產生決定性的作用。通常來說,我們可以把建築抵抗側移的能力和承受荷載的能力視為建築的結構效能,同時,也能夠對建築各體量的組成產生影響。

建築師在對建築物的初始方案進行設計的時候,在詳細確定其具體結構的過程中需要同時更加留意建築物的空間組成特點。然而,在建築物中,從其空間形式的整體設想方面上來說,建築師需要對建築形式中與抗力及荷載之間關係中存在的某些準則與規定進行綜合的考慮,主要可以從以下幾點進行了解:

第一,所設想的空間形式上,應當在地面上進行固定。

第二,對於所設想的空間形式來說,要必須能夠對水平風力作用等進行抵抗。因此,建築師在對高層建築進行設計的時候,其基本的工作任務要從兩個方面進行:一方面,是要加強與建築結構工程師及其他工程技術人員的合作與協調力度;另一方面,需要與建築的功能要求、場地情況、建築立面、外力特徵、施工條件等方面相結合,來對最為科學合理、最為經濟的建築方案進行選擇。

2高層建築結構設計中存在的特殊性

第一,水平荷載與高層建築結構設計之間有著十分重要的關係。主要從以下幾點表現出來:首先,在豎向構件中,樓房自重及樓面的使用荷載形成的`軸力及彎矩的資料與建築高度的一次方之間的關係是正比例的,結構受到水平荷載形成的傾覆力矩和軸力與建築高度的平方之間的關係是正比例的。其次,從總體上來說,對於一些高層建築,其豎向荷載一般是定值,而隨著結構動力特性的變化,水平荷載中的荷載以及地震的作用也會隨之出現比較大的變化。

第二,結構側移在高層建築結構設計中是一項關鍵性的存在。隨著建築高度的不斷增加,水平荷載作用下會出現比較大的結構側移變形現象,促使在水平荷載的作用之下,在某一個限度內應該採取措施來制約結構位移。

第三,在建築結構設計中,結構延性是最為重要的指標,同時其對於建築結構的設計也有著關鍵性的作用。與較低的建築物相比來說,在發生地震的時候,高層建築更容易出現較大的變形。為了能夠使建築結構在塑性變形的階段中避免發生倒塌的問題,可以採取一定措施來改善其構造,促使結構能夠使延性效能得以一定的發揮。

3高層建築結構隔震技術分析

3.1高層建築隔震技術

隔震技術重點是採用隔震支座進而提高建築當中結構抗震功能的技術,建築應用的隔震支座重點包含滑動隔震支座以及橡膠隔震支座兩種型別,這當中的橡膠隔震支座還可以劃分為普通橡膠支座以及鉛芯橡膠支座兩種型別,普通橡膠支座重點是將鋼板以及橡膠層進行融合,進而提升建築結構的承載能力、水平位移水平以及側向抗壓水平,但是,對於鉛芯隔離支座來說,其阻尼比較高,在能夠使地震對於建築的不利影響得以很大程度上降低的同時,還能夠使隔離層出現位移的情況得以有效的避免,從而使高層建築的穩固性得以提高,延長建築壽命。對於滑動隔離支座而言,其主要是通過對動力學原理進行利用,並結合內部存在的低摩擦係數的滑動材料,能夠在很大程度上使地震對高層建築的不利影響得以降低。除此之外,也能夠通過對滑動隔離支座的隔震層摩擦力進行利用來對在發生地震期間建築結構產生的振動能力得以消耗,使建築結構中的阻尼得以加大,進而使在發生地震時候建築的穩固性得以極大地增強。

3.2隔震結構的基本原理和特性

對一般的房屋來說,其地基與上部結構是連線在一起的。在發生地震的時候,地面振動的能量經由地基能夠傳輸到房屋的上部結構當中,結構可以利用變形以及振動來耗費能量。隔離技術就是在房屋地基與上部結構之間增設了一層隔震裝備。在發生地震的時候,地震帶來能量的一部分可以被隔離裝備所損耗,這樣就能夠降低傳送到上層結構的能量,進而很好地維護了建築當中的裝置與人員。隔震裝置具備自動復位以及調整剛度的作用。如果建築物受到了較輕的地震作用時,隔震裝置能夠帶來一個充足的水平力來確保建築物上部在受到地震衝擊的時候,可以維持相對地面沒有位移的情況;在發生中度地震的時候,隔震層的外形就會發生比較大的變化,這樣就能夠使得地震帶來的大多數能量被吸收,這樣一來相對於地面而言,建築物的上部結構只有一些很小的位移,大體上是處在不動的情況。在發生地震之後,隔震裝置還能夠自動回到最初的情況,仍然可以正常利用,進而滿足建築物正常使用的要求。

3.3高層建築隔震結構設計要點

首先,在設計高層建築基礎隔震結構的過程中可以對隔震係數與分離式計算方法進行採用,其中,隔震係數主要指的是建築隔震結構中其樓層剪力與非隔震結構樓層剪力之間比較值的最大值。在高層建築結構中,在對樓層剪力隔震結構進行考慮的同時還需要對樓層傾覆力矩的減震係數進行重視,在保證高層建築隔震結構的減震係數與規定的標準相符合之後,在後續設計過程中可與對非隔震結構進行參照來進行,而在對橡膠隔震技術進行應用的過程中,在計算減震係數的時候,需要在對橡膠隔震支座的效能進行考慮的基礎上,來對高層建築結構的減震係數值來進行適當地提高,如此一來,能夠使隔震結構設計的施工安全得以很大程度上的保證,而在具體計算減震係數期間,需要對時程分析法進行利用來對高層建築隔震結構的減震係數進行確定,同時還可以在建築結構受拉中對摺線形彈性型的橡膠隔震支座模型進行應用,從而使建築結構的抗張拉承載力和水平荷載以及建築的穩固性得以增強,並提高高層建築結構的抗震能力,保障人們的居住安全。

4結語

在高層建築結構中,應用基礎隔震技術能夠在很大程度上使建築的抗震能力得以增強,意味著人類在地震多發區能夠更加安全的生活,其除了能夠在高層建築領域中應用之外,還可以在城市生命線工程、防災指揮中心等工程中進行應用,在防震減災的事業中有著不可磨滅的突出作用。

參考文獻

[1]宋玉旺.房屋基礎隔震技術應用分析[J].經營管理者,2011(19).

[2]劉昱彤.基礎隔震技術在建築結構中的應用探討[J].山西建築,2011(09).

[3]劉娟,馬玉巨集,趙桂峰,譚平,羅佳潤,鄒勤.高層基礎隔震結構基於性態的抗震設防標準研究[J].科學技術與工程,2013(26).