建筑結構設計抗震措施的分析
時間:2022-08-21 11:00:39
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1.建筑結構的隔震原理與技術
建筑結構設計中對隔震技術的運用,不僅能減弱突發地震對建筑上層部位的破壞,還可以使建筑物室內的裝飾物、各種大型生活用具、家電設備得到較好的保護,減少地震發生時造成的經濟損失。根據國際通用的建筑結構隔震技術,我們通過對建筑不同位置的分析,將隔震原理分為以下四種。(1)地基隔震指建筑的隔震層設置在建筑基礎下的地基當中,通過使用砂墊層、糯米墊層、軟粘土等方式,使地震在發生時其能量波在建筑地基當中被多次吸收、反復吸收,從而達到減弱地震能量的效果。(2)基礎抗震指建筑的隔震層設置在建筑基礎與上層結構部分之間,采用夾層橡膠墊隔震、基底滑移隔震、混合隔震等裝置,使用粘彈性隔震、滾軸滑移隔震、摩擦擺隔震、摩擦滑移隔震等形式,達到衰減地震能量波向建筑上層部分的傳遞總量,從而減弱建筑上層部分在地震發生時產生的搖擺、破裂等地震反應。(3)層間隔震這種方式是將建筑結構的隔震技術與抗震技術相互結合,通過在建筑結構上安裝耗能減震裝置,減弱地震發生時產生的能量,吸收地震能量波,從而降低建筑結構的地震反應強烈程度。(4)懸掛隔震通過將建筑結構進行懸掛設計和建造,減低地震發生時產生的能量波對建筑主體結構的沖擊,減弱地震作用時的能量傳遞,起到控制建筑結構的地震反應程度,從而得到建筑結構的隔震作用。
2.建筑結構的減震原理與技術
建筑結構的減震原理與技術可按照減震方式的不同分為以下三類。(1)消能減震建筑結構設計中對減震原理與技術的應用,是憑借建筑結構附加阻力值的提高來減弱建筑結構地震反應程度。使用特別制造的加注結構元件對地震發生時產生的能量波進行消減和吸收,從而達到保護建筑主體結構的安全與穩定。建筑結構減震技術的使用范圍是比較廣泛的,可以用在新建建筑結構的減震消鎮設計中,可以用在已有建筑的抗震防震加固上,可以用于鋼結構建筑結構建造中,可以用于建筑上層結構的隔震層中。關于消能減震的裝置,劃分出來的種類是比較多的,如摩擦阻力器、粘滯阻力器、形狀記憶合金阻力器、塑性阻力器等。(2)機械減震這里主要指無粘結鋼支撐減震體系,通過利用建筑結構內部鋼支撐和外包鋼管之間的不粘結性或是在內部鋼支撐與外包鋼筋、鋼管混凝土上涂抹無粘結漆,從而形成滑移界面。在滑移界面建造中所使用的機械材料,在材料尺寸上要精心設計、施工,形成內部和外包層之間的相對滑動,防止內部鋼支撐結構發生橫向變形、整體彎曲或局部彎曲。(3)蹺動減震在蹺動振動控制減震設計上,目前采取兩種方法,一種是對建筑上部結構與下部基礎在豎向上的不緊固設計;另一種是對建筑結構中承受地震能量較大的柱、支撐等結構與建筑下部基礎的不緊固設計。
二、雅安地震后關于建筑結構設計的反思
1.建筑結構設計與抗震措施的重要性
2013年4月20日早8點,中國四川省雅安市蘆山縣發生7.0級地震,造成眾多房屋倒塌,人員傷亡慘重。在這場自然災難中,我們發現蘆山縣老城區99%的房屋倒塌。但新建房屋相對保存完好,這是一個值得反思的問題。我們知道,自2008年“5.12”大地震發生后,國家對新建建筑的抗震要求明確規定,就是為了以防萬一。通過這場災難,我們的建筑結構工程研究專家們應該更加積極努力的根據實際情況,制定和規劃建筑結構。可以向地震高發的日本在建筑結構方面進行學習和交流,盡可能的通過建筑結構的改良來減少不必要的人員傷亡。國家在統一規劃市縣以下建筑建設的工作中,需要明確提出建筑結構的設計要求和建造要求。在民用居住的房屋中,設計在地震發生時,可以進行躲避的防震空間。這點想法是因為,很多較高層的人在地震發生逃跑中確實不知道躲在何處,為什么不能在家中就建造保留一個可避難的空間?希望我國的建筑結構研究者重視這方面的問題,國家政策也要對此大力支持。這樣一來,地震損失才能盡可能的減少。
2.蘆山縣人民醫院抗震技術探析
此次四川雅安地震中,蘆山縣人民醫院門診綜合樓在地震中表現出了良好的隔震效果。經歷7.0級強震后,除了少許墻面乳膠漆層脫落,建筑內部梁柱和墻構件竟沒有出現任何裂紋,就連窗戶的玻璃沒有任何毀壞,成為震后地震區搶救傷員的主要醫院之一。它也因此被網友譽為“樓堅強”,成了中國首幢經過強震考驗的隔震建筑。根據專家解析,該樓的無損秘密就在于“彈簧隔震”技術,該建筑結構抗震設防烈度7°。通過分析與設計,采用83個直徑為500mm和600mm的橡膠隔震支座。橡膠隔震技術,就是在上部結構和下部結構之間設置一層水平較柔的橡膠隔震支座,以隔離或耗散地震輸入的能量,從而確保建筑結構在地震作用下的安全。用北京清華城市規劃設計研究院建筑分院結構工程師徐珂的話來說,隔震相當于在建筑物下面做了一個彈簧,用這個彈簧把地震的作用給隔開,類似自行車車座下的彈簧作用。一般抗震是指建筑靠本身的結構來抵抗地震的作用,如果無法抵抗,建筑會坍塌。是采用傳統抗震結構,還是采用隔震結構,并沒有特別規定。但我們知道,隔震技術比普通正常的抗震技術的建筑造價要高10%~50%左右。
三、結語
經歷過汶川大地震、玉樹地震、雅安地震后,國家對民用居住建筑、商用建筑、政府辦公建筑、醫療科研建筑的結構設計和建造必然會更加重視抗震措施這一方面,抗震結構設計必然會成為今后建筑結構設計的主流和重心。我國的建筑結構設計者要根據實際情況和自身經驗,加大對建筑抗震性能的研究,不斷總結創新建筑結構設計中的抗震理念。國家在建筑結構設計的整體方向上,要制定相關國家政策,嚴格把控建筑結構的抗震能力。做好上述方面的工作并通過多建筑結構的抗震設計,相信一定能減少地震帶來的建筑損害,確保建筑結構的整體安全性和穩定性,保障人們的生命安全。
本文作者:朱慧袁明星工作單位:中國市政工程中南設計研究總院有限公司
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