對建筑物的抗震之隔震設計分析

1、<p>　　對建筑物的抗震之隔震設計分析</p><p>　　摘要:地震是具有隨機性、有難于把握的復雜性以及不確定性，要想準確的掌握和預測地震的特性和參數，科學界目前尚無法做到。而在建筑物的抗震結構設計設計方面，未能充分考慮到結構空間的空間作用、材料實效以及阻尼變化等因素，因此也存在著不準確性。綜上所述，結構的抗震設計應該立足于工程抗震的基本理論與長期的抗震經驗的總結，在這里我僅提出隔震設計。 <

2、/p><p>　　關鍵詞：結構設計;隔震設計 </p><p>　　Abstract: The earthquake is random, it is difficult to grasp the complexity and uncertainty, in order to accurately grasp and predict the earthquake characteristics

3、 and parameters, the scientific community is still unable to do. In summary, seismic design should be based on the basic theory of earthquake engineering and seismic experience, here I only present the isolation design.

4、</p><p>　　Key words: structural design; seismic isolation design </p><p>　　中圖分類號：TU973+.31 文獻標識碼：A文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　傳統(tǒng)的結構抗震設計是依靠增強結構本身的抗震性

5、能（例如強度、剛度、延性）即通過結構本身來儲存和消耗地震能量來抵抗地震的作用，這也就是說傳統(tǒng)的抗震設計是被動的、消極的抗震設計。隔震設計是建筑設計為減輕地震災害而采用的設計新技術，實踐證明，有條件的利用抗震技術來減輕地震造成的建筑災害是完全有可能的。 </p><p><b>　　隔震設計的概念 </b></p><p><b>　　1.1隔震設計 <

6、/b></p><p>　　隔震設計是在基礎與上部結構之間設置由隔振器、阻尼器等組成的隔振層，隔離地震能量向上部傳遞，減少輸入到上部結構的地震能量，降低上部結構的地震反應，以達到預期的防震要求。 </p><p>　　隔震設計與傳統(tǒng)抗震設計比較表 </p><p>　　傳統(tǒng)抗震 隔震設計 </p><p>　　結構體系 加強上部結構與基

7、礎的連接 削弱上部結構與基礎的連接 </p><p>　　設計思想 提高自身的抗震能力 隔離地震能量的輸入 </p><p>　　方法措施 強化結構強度和延性 濾波 </p><p>　　1.2隔震設計原理 </p><p>　　大家都知道，當建筑結構體系的總水平力超過結構基底的滑動摩擦力時，建筑結構體系就會產生滑動，反之，結構體系的總水平力

8、小于結構基底的滑動摩擦力時，結構體系就不會發(fā)生滑動。對于以剪切變形為主的建筑結構，地震作用可以通過結構的基底剪力來進行衡量。也就是說當F1/F2>1時(在這里F1表示采用滑動減震措施后的最大基底剪力，F(xiàn)2表示表示該結構不產生滑動的條件下地震時可以出現(xiàn)的最大基底剪力。)，表示結構雖然采用了隔震設計，但是結構本身未發(fā)生滑動，也就是說隔振措施未產生實際效果，這樣的效果等價于傳統(tǒng)的抗震設計。因此隔振措施起作用的先決條件是F1/F2<

9、1。 </p><p>　　隔震設計的原理是在建筑的上部結構與地基之間設置隔震系統(tǒng)，適當的增加結構的阻尼，延長結構的震動周期，以此來降低整個結構的加速度的反應程度，同時又使結構的位移集中于隔震層上，使得上部結構自身相對位移很小，就像剛體一樣，結構上基本處于原有的工作狀態(tài)，建筑物也就不會發(fā)生破壞或者倒塌。隔振系統(tǒng)一般具有豎向剛度大、水平剛度小等特點，且具有能提供較大阻尼的特點。但是該項技術有一個特殊限制條件就是：風

10、荷載以及其他非地震作用的水平荷載標準值產生的總水平力不宜超過結構自身總重力的10%。 </p><p>　　1.3隔震層的設置與選擇 </p><p>　　1.3.1其中，隔震層的設置最適宜選在結構第一層以下的位置，橡膠隔震層的支座間距最好不要過大，適宜設置在受力較大的位置，其規(guī)格、數量以及分布應該根據豎向承載力、阻尼的要求以及側向的剛度三者來通過計算確定，設置的要求是在罕見地震后，隔震層

11、不宜出現(xiàn)拉應力，不應該出現(xiàn)不可恢復的變形。 </p><p>　　我們可以通過公式Kh=∑Kj以及公式￠=∑Kj(tj)/Kh來進行計算，其中：Kh表示隔震層水平動剛度；￠表示與隔震層等效的阻尼比；Kj表示第j層支座（包括阻尼器）由實驗確定的水平動剛度；tj表示第j層的隔震支座由實驗確定的等效粘滯阻尼比，若單獨設置阻尼器時，以上公式應該包括相應阻尼器的相應阻尼比；對于Kj，若試驗中發(fā)現(xiàn)動剛度與和加載頻率有關時，這

12、時最好采用與相應的隔振體系基本自振周期相應的動剛度值。當隔震支座由實驗確定設計參數時，豎向荷載應保持表一的橡膠隔振支座平均壓力限值。對多地震驗算，宜采用隔震支座的剪切變形為50%的水平剛度和等效粘滯阻尼比且水平加載頻率為0.3hz。對于罕見的地震，當直徑小于600mm時，隔震支座宜采用水平加載頻率為0.1hz且隔震支座剪切變形為大于等于250%的水平動剛度與等效粘滯阻尼比；當隔震支座直徑不小于600mm時可采用水平加載頻率為0.2hz且

13、隔震支座剪切變形為100%的水平動剛度和等效粘滯阻尼比。 </p><p>　　表一：橡膠隔振支座平均壓力限值 </p><p>　　1.3.2隔震層以上的隔振措施應當符合如下隔振措施要求規(guī)定：首先，上部結構和地面之間，必須設置明確的水平隔振縫，這時若不能確定水平隔縫時，至少應設置水滑移墊層；其次，隔震層以上結構應至少滿足不阻尼阻礙隔震層在罕見地震下所采取的隔振措施，也就是說上部結構的周圍

14、應當設置防震縫，縫的寬度大于等于隔震支座在最大的地震作用下的最大位移的1.2倍；最后，對丙類建筑物在隔震層以上的抗震措施而言，當水平方向減震系數為0.75時，不應當降低非隔振時的有關抗震措施。當水平方向減震系數小于等于0.5時可適當降低相應要求，但是，這時候抵抗豎向力的抗震設施標準必須不能降低。 </p><p>　　比如，根據設計驗算隔震后現(xiàn)澆混凝土結構的抗震等級應該如下表所示： </p><

15、;p>　　隔震后現(xiàn)澆混凝土結構的抗震等級 </p><p>　　二、其他相關設計規(guī)定 </p><p>　　2.1隔震支座和阻尼器的連接構造要求。 </p><p>　　對于隔震支座和阻尼器的安裝設計，應當在便于檢修人員施工的部位。對于隔震支座上部以及基礎結構之間的連接件，應具有傳遞罕見地震下支座的水平剪切力的能力，抗震墻下的隔震支座的間距小于或等于2.0m。

16、最后，外露的預埋件應具有可靠地防腐措施，其中預埋件的錨固鋼筋應要與鋼板焊牢固，錨固筋的錨固長度不宜大于20倍的鋼筋直徑而且不應當小于250mm。 </p><p>　　2.2隔震層部構造連接要求 </p><p>　　在隔振層頂部應當設置梁板式樓蓋，并且應符合如下要求：當采用裝配式或現(xiàn)澆混凝土板時，配筋現(xiàn)澆面層厚度不應小于50mm，現(xiàn)澆板的厚度應當大于等于140mm。隔振支座的縱向以及橫向

17、梁應采用現(xiàn)澆混凝土結構；隔震層頂部梁板的剛度以及承載力，最好大于一般樓面梁板的剛度和承載力設計要求。 </p><p><b>　　2.3特殊要求 </b></p><p>　　為使得設計的隔震機構能夠達到預期的隔震目標，除了要滿足一般的使用要求外，還應滿足：能夠穩(wěn)定的支撐建筑物，水平剛度適中，能夠適應建筑物與地基之間的相對位移，在強震的作用下，當隔震系統(tǒng)發(fā)生大變形時

18、不產生是問現(xiàn)象。 </p><p>　　隔振結構的使用范圍。 </p><p>　　1.醫(yī)院、銀行、保險、通訊、消防、電力等重要建筑物；2.首腦機關、指揮中心以及放置貴重設備、物品的書房等；3.紀念性的建筑物、一般工業(yè)與民用建筑。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　抗震設計的原則為頻繁地震

19、作用下，建筑物基本上不產生損壞；在罕見地震的作用下，建筑物允許產生破壞但是不倒塌。經過抗震設計的建筑物，不能避免地震時的強烈晃動，當遭遇強大地震時，雖然可以保證人身安全，但不能保證建筑物及其內部設備及設施的安全，而且建筑物由于受到嚴重破壞時常常會遇到不可修護的境遇，若采用隔振就可以避免這些的發(fā)生。建筑結構設計是合理運用可行性方案，合理的選擇構建的組成材料，做到社會與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，美學、技術、適用的有機集合。運用新思想、新策略打造建筑結

20、構設計第一品牌。真正做到建筑物的適用性。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]趙新銘.工程結構設計原理.科學出版社.2007.3. </p><p>　　[2]熊丹安.建筑結構.華南理工大學出版社.2009.1. </p><p>　　[3]董曉峰.房屋建筑學.武漢理工大學出版社.