隔震技术在高层建筑中的设计和应用

隔震技术在高层建筑中的设计和应用

高层建筑层数多，产生的压力大，对其建设工程要求高，尤其是防震技术必须高标准、高精度，切实为保证住户的安全着想。文章在相关理论知识的引导下，对我国的高层建筑进行了实际考察，指出了有关问题并作出相应的对策，为以后的发展提供了借鉴意义。

标签：高层建筑；施工技术；防震设施；问题对策

1 关于高层建筑

高层建筑是经济和城市化发展到一定程度的产物，它是世界各个城市生产和消费发展到一定程度后，为了各方面因素的原因，必须要做出调整。高层建筑的好处有很多：第一，它可以集中人口，充分利用建筑本身的特性，建筑里的房间多、人口多、而且交通方便，方便人们交流和帮助，提高经济效率；第二，由于城市化进程过快，建筑使用的土地需求上升，高层建筑可以节省土地资源；最后，高层建筑的地基数量少，可以减轻建筑工人的压力，缩短建筑工期，提高建筑效率。

高层建筑的设计方案：

当高层建筑的层数和整体高度达到标准高度时，它的功能、适应环境和人群、技术应用以及经济可行方面都是建设者和设计者共同关注的话题，因此，相关的专业人员必须再这些方面多下工夫，切实解决现实问题。（1）建筑设计方面：第一，因为高层建筑的高度高，层数多，总平面设计要注意防火间距，一旦发生火灾危险，要减少损失，为人口疏散和车辆安全设计相关的通道和地方；第二，在功能满足程度上要符合统一化、规范化的要求，满足住户的需要；最后，要注重风力、地震温度等自然和人为环境对高层建筑的影响，提高它们的寿命。（2）结构设计方面：第一，要充分考虑到高层建筑因为遇到大风和地震力时带来的水平侧向力，导致建筑物整体发生倾斜的几率加大，因此要严格控制高层建筑高度和宽度比例，保证其稳定性。第二，使建筑平面、体型、立面的质量和刚度尽量保持对称和匀称，使整体结构不出现薄弱环节。妥善处理因风力、地震、温度变化和基础沉降带来的变形节点构造。考虑在重量大、基础深的地质条件下如何保证安全可靠的设计技术和施工条件问题。

2 高层建筑与防震设计

2.1 防震建筑的分类

由于地震带来的灾难和危害很大加上地震是地球自身释放能量的一种方式，非人力可以改变的，所以，我们不能改变地震发生的时间和地点，可以通过现有的技术和设备来减轻损失。一般来说，地震按照释放热量的强度和造成的危害可以分为8度，相当于6级多地震。为了应对不同程度的地震，我们可以把地震设

防标准分为：（1）甲类建筑，地震在该地区发生的频率高，造成的经济损失大，建筑防震应高于本地区抗震设防烈度的要求，按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。（2）乙类建筑，地震作用应符台本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。（3）丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为6度时不应降低。

2.2 关于地震的知识

地震的防范措施有很多种，从机理上来说，建筑抗震可以分为加固法、增大结构抗震能力加固法和多道防线抗震加固法。为了减少地震带来的不利影响可以在高层建筑外围增大建筑阻力，增大墙体防震能力，例如，增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固法；增大结构整体性的压力灌浆加固法、增设圈梁加固法、拉结钢筋加固法；通过增设抗震墙来降低抗震能力薄弱构件所承受地震作用的增设墙体法等。从结构抗震加固方法上来讲，抗震加固施工方法主要有外加固法，内加固法，夹板墙加固法。外加固法一般是从源头出发，在原材料和辅助材料商下功夫，例如：砖块的质量要经过层层筛选和检验，混凝土的制作方式和材料要区别于传统制作方式，利用新技术和新方法来设计新的混凝土制作步骤，按照实际需要来增加建筑外侧增加不同数量的构造柱，圈梁，以及保证构造柱、圈梁和抗震墙体协同工作的拉杆。内加固法基本原理是从建筑内部出发，在不改变建筑物本身的形状下，增设结构柱子，圈梁及拉杆，必要时可以在房间与房间的接触墙体上增设抗震墙体，增加墙体的抗震能力。

3 高层隔震体系的特殊性

高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比，具有特殊性。首先对高层隔震建筑，上部结构不能满足刚体运动的假定，高振型反应分量的影响不能忽视，不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应；二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大，在较大地震和强风作用下，隔震支座可能会有拉应力的出现，如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长，所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期，以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析，具有较高的研究价值和重大的工程意义。

4 高层基础隔震系统组成

基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层，将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构三部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层，大部分被隔震层的隔震装置吸收，仅有少部分传到上部结构，从而大大减轻

地震作用，提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索，如今基础隔震技术已经系统化、实用化，它包括摩擦滑移系统，叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠，采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件，该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置，经过专门的硫化工艺粘合而成，其结构、配方、工艺需要特殊的设计，属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有：天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。

5 高层基础隔震技术原理

传统的抗震结构是通过结构和构件来抵抗并消耗地震能量的，设计时将地震作用力作为一种外加荷载，与作用在结构上的其他荷载进行组合来设计和验算结构是否满足设计和使用要求。隔震建筑则增加了专门的变形和耗能装置：橡胶隔震支座和阻尼器（如铅阻尼器、油阻尼器、钢棒阻尼器、粘弹性阻尼器、滑板支座等）橡膠隔震支座具有提供竖向承载能力、弹性得位能力、良好的变形能力等特性.此外铅芯橡胶隔震支座同时还具有消耗地震能量的耗能特性。另一方面，传统的抗震结构体系中，低层震建筑的周期延长到2-5秒，有效地降低了结构的地震加速度反应。

参考文献

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