《我国建筑结构隔震技术和应用分析》
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作者简介：申志灵（1983-）,河南安阳人,硕士,工作于安阳工学院.
摘 要： 隔震技术的运用是未来建筑质量检验中的重要环节,当前我国建筑在修建过程中多运用基础隔震技术,隔震技术的运用如上文所诉.但是在实际的运用当中,由于隔震层对于高层建筑结构的防震性能提升不高,因此在未来的研究当前还需要对隔震层技术进行更深入的研究,从而提高建筑的防震质量,确保居民的生命安全与财产安全.建筑结构隔震技术对于建筑结构的使用质量有着重要的影响,在实际的施工过程中,需要根据建筑建设的实际情况应用隔震技术.
关键词： 建筑结构;隔震技术;研究;应用
【中图分类号】TU973.31【文献标识码】A【文章编号】1674-3733（2020）24-0243-02
引言：面对我国建筑结构数量增多、类型各样的状况,有关设计工作人员不得不考虑整个建筑对自然灾害的防御能力,尤其是隔震水平自然成为研究的重点.地震主要是由于地面运用激发了建筑强烈振动从而使建筑产生强烈的拉扯力,给建筑结构的稳定性造成损害.因此在建筑的修建过程中,需要在建筑物的上部结构与基础结构之间设置建筑层间的隔震层,从而降低地面运用对于建筑结构整体的影响.建筑隔震技术的综合性较强,但相应隔震装置的材料、精度等存有不足,相关人员需进一步跟进研究与探讨.
1建筑结构隔震技术
1、1建筑结构隔震技术的概念
建筑结构隔震技术主要是指在结构底部与建筑基础顶面之间通过科学的方式设置隔震装置,从而实现建筑物与地面运动相隔离的目的.在建筑结构隔震技术当中,主要将隔震设置分为三部分：上部结构、隔震装置以及下部结构基础.在实际的运用过程中,通过调整、改变建筑结构上的动力性能,达到隔震装置吸收、消耗地面运动能量的目的,减少地面运动能量对于上部结构的影响,从而保障建筑物与内部设备与人员的安全.
1、2建筑结构隔震技术的主要方式
目前,建筑结构隔震技术较为常用的方式有两种：一种是地基隔震方式,另一种基础隔震技术.其中地基隔震技术又分为绝缘与屏蔽两种方式,绝缘主要是通过地基层对地面运动的输入波能量进行吸收,从而达到隔绝能量的目的.屏蔽则是指在建筑物周围通过挖深沟或是埋屏蔽板的方式,实现对地面运动能量的阻断,此种方式可以有效的避免从偏斜方产生的地面运动能量,但是对于地下垂直方向上的地面运用能量无法有效的阻挡,因此实际的效果并不全面.基础隔震技术主要是通过在上部与基础顶面之间的建设隔震层实现阻碍地面运动能量的目的,基础隔震技术又分为能量吸收法、延长周期法等,其中能量吸收法,主要是通过隔震层对地面运用产生的能量进行吸收,仅使很少的一部分能量能够穿透隔震层到达上层结构当中,延长周期法主要是通过隔震层,实现对地面运动能量的延长,从而降低地面运用能量对于上层建筑结构的影响.
1、3建筑结构隔震技术的应用特点
（1）隔震特性.基础隔震体系中隔震器的水平强度是可变的.在小地震或大风的情况下,上部结构的水平位移较小,不会影响使用要求.在中度地震中,硬度低、水平滑动,不是产生冲击隔离系统的结构.在某种程度上,自然振动周期,上部结构的建设自然振动场和地面的影响,地面振动可以从根本上使顶部建筑物的振动响应可能会大大减少.一般来说,基础保温技术应用后,建筑结构使非隔震结构,减少到1/4至1/12.
（2）保护特性.基础隔震技术可以保护建筑物的上部结构.由于楼层间基本隔震技术的可变性较低,不会对建筑整体结构造成破坏,反而会使建筑结构的安装和布置处于良好的状态.因此,基础隔震通常用于精密仪器房、购物中心、宿舍等建筑工程.
（3）良好的竖向承载力.基础隔震技术的垂直承载力的隔离设备本身比较大,因此,建筑结构在正常使用中,所有的建筑支持上部结构承载力有一定的安全性,另外,安全系数的垂直承载力的孤立系统应该超过6,为使用建筑結构的安全要求,并提供保证.
2建筑结构隔震技术在实际运用中的主要问题
2、1隔震装置的耐久性
隔震层装置的耐久性,主要是隔震层装置的使用寿命,目前,大部分的建筑结构设计使用年限为50年,但是建筑的整体使用寿命至少在50年以上,建筑寿命与建筑隔震层使用寿命之间的差异性,将会直接影响建筑的使用质量,降低建筑后期的防震性能.因此在建筑结构隔震技术的实际运用当中,必须提高建筑隔震层的耐久性,缩小保建筑隔震层与建筑整体寿命之间的差距,提高建筑的使用质量.为提高建筑隔震层的耐久性,在设计的过程中,可以运用抗老化剂、阻燃剂等措施,提高建筑隔震层的使用寿命.
2、2隔震装置的力学性能
当前的隔震层设计当中,主要使用的材料为夹层钢板技术与橡胶层技术混合制作的隔震垫.橡胶支座基础隔震系统一般分为隔震器与阻尼器两大部分.在隔震层设计的过程中,其力学性能主要是通过第一形状系数以及第二形状系数决定.因此在实际的隔震层设计当中,橡胶的承压面积、表面积,承压直径与橡胶总厚度是影响隔震装置力学性能的主要因素,在隔震层的设计过程中需要认真选择橡胶与钢板材料,从而保障隔震装置的质量与抗震性能.
2、3隔震结构的地震波输入
在建筑结构防震设计过程中,选择不用的输入地震波将会对最终的计算数据产生较大影响,其中震源机制、局部场地条件以及传播媒介等因素对于计算结果的影响最大,因此必须合理的选择输地震波才能够提高计算结果的精准性,从而提高整体建筑结构的抗震性能.在隔震结构的设计过程中,输入地震波的周期对于隔震结构质量的影响较大,若输入地震波的短周期成分较多,隔震结构对应的反应值将会变小,若输入地震波的短周期成分较少,隔震结构对应的反应值将会变大.为提高隔震结构的质量,必须科学、合理的选择输入地震波.
2.4隔震结构的动力分析模型
隔震结构的动力分析模型主要分为单质点模型以及多质点模型.单质点模型主要是使建筑结构上部简化为一个刚体,忽视上部结构的层间位移,模型的建立主要是隔震层双线性恢复力模型的建立,在此模型中体系的刚度主要使用隔震层本身的刚度,体系的质量主要采用上部结构质量,不使用隔震层的质量.多质点隔震体系的建立主要是以隔震层为质点,将上部结构运用剪切模型,使其成为一个“串联多质点体系”.多质点隔震体系主要是将基础隔震层作为第一个基本单元,此模型中刚度主要是隔震支座的刚度.此外在多质点隔震体系当中,上部结构仍然是各楼层的质点之一.
3隔震技术的应用步骤
隔震技术的应用步骤主要分为六个步骤,在实际的运用当中,需要根据要求结合建筑结构的修建环境,依次设计制作隔震层.
第一步需要根据建筑物的高度、楼层数、建筑物周边环境对隔震层结构方案进行设计,一般情况下隔震层主要建设在具有建筑规律的低层建筑物当中,受自身建筑特点的影响,对于高层建筑的无法发挥明显的隔震效果.第二步对隔震层的位置进行确定,通常隔震层主要设立在受力比重较大的位置上.隔震层的规格、数量与分布情况都需要根据建筑的垂直承载力度进行计算,通过计算结构进行确定.并且在隔震层的设计过程中,需要重视隔震层在突发性的地震中能够保持一定的稳定性,避免隔震层受地面运用能量影响,出现严重的变形情况,影响隔震层的隔震效果.第三步需要对隔震层的隔震支座进行选型与布置,首先对隔震层上部结构中的基点对隔震支座的轴向力进行计算,其次对隔震支座的直径进行测量,通过这两项数据得出隔震支座的分布数据,在隔震支座平面布置的过程中,需要保证隔震支座的质量中心与刚度在同一个支撑点上.第四步计算建筑水平减震系数,以及在隔震层使用之后各层需要承担的能量,在计算过程中建筑构件的承载力必须具备0.5以上的安全储备空间.第五步计算隔震层的水平位移以及隔震支座的承载力,在计算过程中必须保障支座的水平剪力是根据支座相应刚度数据进行分配.第六步在隔震层设置完之后,为保证隔震层的使用质量,还需要对地震竖向的作用力进行验算,保证隔震层各项数据的准确性.并且还需要对隔震层顶部、拐角以及周边都进行加固加密设置,从而全面保障隔震层的隔震質量.
4结束语
隔震技术的运用是未来建筑质量检验中的重要环节,当前我国建筑在修建过程中多运用基础隔震技术,隔震技术的运用如上文所诉.但是在实际的运用当中,由于隔震层对于高层建筑结构的防震性能提升不高,因此在未来的研究当前还需要对隔震层技术进行更深入的研究,从而提高建筑的防震质量,确保居民的生命安全与财产安全.
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