淺議建筑結構設計中的抗震措施

關鍵詞 建筑結構設計措施 探討  

　　近些年來，四川的汶川地震、青海的玉樹地震以及最近的日本地震都造成了巨大損失，這都是有目共睹的。因此在建筑結構設計中是否充分考慮抗震問題、是否合理的運用了相關的抗震措施是事關人民生命財產安全的重要問題。建筑結構中的抗震設計尤為重要。下面分別敘述一下建筑結構中抗震設計的措施。 

　　1、 建筑結構中減震措施 

　　減震措施主要是借助建筑物意外的部件來增加建筑物的阻尼，消耗地震傳遞給建筑物結構的能量，避免建筑物因地震而受到損害。不僅可用于新建結構的減震設計，對建筑物的基礎部分采用特殊處理之外，還可以借助消能減震裝置或者元件削弱地震對建筑物的作用力，保護人們的生命財產安全；也可用于現結構的抗震加固，在對建筑物的地基或基礎進行隔震設計時，我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設計的措施，完成相應的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當中，在建筑物的關鍵部位設置特殊的隔震裝置。然而，建筑物建成以后，如果想對其進行抗震加固，就要采用增加阻尼的辦法，在建筑物的結構上重新添加消能減震裝置。從適用的部位來說，也是很廣泛的，它不僅可以應用于建筑物的上部結構，也可用于建筑物的隔震夾層。消能減振技術是用特別設置的機構和元件將地震動的能量加以吸收耗散，以保護主體結構的安全。 　　 

　　2、建筑結構的主要隔震措施 

　�。�1） 建筑物地基采用特殊材料隔震 

　　建筑物基礎隔震，主要是對建筑物的基礎部分進行特殊處理，削弱地震時的地震波，從而減少地震對建筑物的損害。傳統(tǒng)上是在建筑物的基礎部分交替鋪上粘土和砂子，或者直接設置粘土或砂子墊層。以前曾經有人以糯米為原材料，在建筑物的基礎部分設置墊層，減少地震對建筑物的損害。目前在這方面已經有新的進展，以瀝青為原料研究出一種特殊材料，以此設置隔震層效果更好。 

　　（2）基礎隔震 

　　基礎隔震是在基礎與上部結構之間設置隔震裝置，減小地震動往上部結構傳遞，降低上部結構的地震反應。該種隔震方法適用于體形規(guī)則的低層或多層建筑結構，用于高層建筑結構的效果較差(隔震結構延長了結構的自振周期)�；�礎隔震包括粘彈性隔震、滾軸(珠)滑移隔 

　　震、摩擦擺隔震、摩擦滑移隔震等多種形式，隔震裝置有夾層橡膠墊隔震裝置、基底滑移隔震裝置、混合隔震裝置等等。 

　�。�3）建筑結構的層間隔震措施 

　　層間隔震是結構隔震與抗震相結合的一種方法，它是在原結構上安裝由質量和隔震支座組成的耗能減震裝置，地震時，耗能減震機構吸收并消耗地震能委，減小結構的地震反應。這種方法主要適用于舊房改建，在施工方面具有簡單、易操作的特點。與建筑物基礎部分設置隔震裝置的辦法相比，層間隔震的效果不是非常明顯，減震的效果可以達到1／10―3／10的范圍。雖然層間隔震的效果不如基礎隔震，但它可利用結構的加層或原結構的隔熱層，做適當的改建而達到減震的目的，簡單易行，隔震裝置采用橡膠支座。在上海，幾棟高層建筑用此方法控制結構的第二振型反應，收到很好的效果。 

　�。�4）懸掛隔震措施 

　　懸掛隔震是將結構的全部或大部分質量懸掛起來，使地面運動傳遞不到主體質量，產生不了慣性力，從而起到隔震作用。當地震來臨時，地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結構，從而達到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結構，大型鋼結構總是采用鋼結構懸掛體系，以此隔震。大型鋼結構一般分為主框架和子結構：主框架同―般框架結構：子結構采用索或吊桿懸掛，分布有主要質量，此體系可以有數地隔離主框架和子結構，減少地震作用的傳遞，控制結構的地震反應。地震的能量到達這個部位的時候就會削弱，不至于傳遞到子結構產生慣性力。 

　　3、 建筑物走向設計抗震問題 

　　地震是由于地殼的運動而引起的，與地質結構有非常重要的關系。房屋例塌和震向密切相關。所謂的震向，即地震發(fā)生以后，導致房屋震動的方向。因此，我們在建筑物選址的時候，應該充分考慮當地地質條件，分析當地地震的震向，讓建筑物的走向與地震震向垂直，盡量避免兩個走向平行。從剛剛發(fā)生的四川汶川地震和玉樹地震的實際情況來看，與地震震向平行的建筑物的倒塌率更高，與之相反，與地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究發(fā)現，與地震震向平行的建筑物，在地震發(fā)生時。隨地震波運動的幅度更大，因此更容易倒塌。 

　　4 、無粘結支撐體系減震問題 

　　無粘結支撐體系是建筑物結構減震體系中最為機敏的一種，在內核鋼支撐和外包鋼管之間不粘結，或者在內核鋼支撐和外包鋼筋混凝土或鋼管混凝土之間涂無粘結漆形成滑移界面。在支撐中段設置外包層，在支撐兩端適當部位露出內核鋼支撐，再用高強度螺栓與框架結構連接，以保證壓力和拉力都只由內核鋼支撐承受�；�移界面的材料和幾何尺寸需要精心設計和施工，以允許內核鋼和外包層之間相對滑動，同時約束內核鋼支撐的橫向變形，防止內核鋼支撐在壓力作用下發(fā)生整體屈曲和局部屈曲。在地震發(fā)生時，通過內外鋼之間的配合作用而消耗地震能量。但是，這種設計的弊端是在設計和有關部件的計算方面要求非常嚴格。在這個體系中，建筑物的重最主要由內鋼來承擔，外鋼主要起到配合和輔助作用，還可以防止內鋼彎曲變形。 

　　5 、蹺動振動控制減震設計 

　　蹺動減震設計有兩種方法：一種是整個上部結構與下部基礎在豎向不緊固；另一種是結構中地震力較大的柱、豎向連續(xù)墻、支撐等部分構件與下部基礎不緊固。前―種方法適用于高寬較大的建筑物在強烈地震作用下會產生很大豎向拔力的情形。