高层建筑结构设计中的隔震减震措施

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1、高层建筑结构设计中的隔震减震措施摘要：地震是一种极具破坏性的自然灾害，会给建筑物结构造成不可挽回的 严重损害。如今，在经济的发展之下高层建筑越来越受欢迎，如何有效提高高层 建筑的抗震性能成为社会关注的问题。因此，本文从高层建筑结构概念及特征入 手，就高层建筑结构设计中的隔震措施阐述了自己的经验，希望能给同行的朋友 提供参考。关键词:高层建筑;结构设计;隔震;减震;措施在建筑结构的设计中，考虑到地震造成的损害，采取有效地减轻损害的对策 是抗震设计的课题。发生地震时，建筑物的安全性和稳定性非常重要，建筑设计 人员在建筑物的设计中，需要考虑各种各样的因素，可以使用隔震设计原理来进 行隔震设计，针对不

2、同的影响因素所使用的隔振措施也不同，本文针对高层建筑 结构中的隔振措施进行了详细的介绍，希望带来一定的指导性作用。1 高层建筑结构概念及特征1.1 高层建筑结构类型高层建筑结构按承重体系的不同可以分为框架结构、剪力墙结构、框架剪力 墙混合结构和筒状结构。此外，还可以根据所使用的建筑材料的不同分为钢结构 混凝土结构和组合结构。框架结构体系主要是由建筑的结构梁、柱和节点组成;框架结构平面布置相 对灵活，可获得较大的使用空间，但结构的侧移刚度较小，在水平荷载作用下的 侧移位移较大，对建筑物的正常使用会造成影响。剪力墙结构体系是将房屋的墙体进行垂直承重和抗横向力的结构体系;可以 在墙上打洞，孔洞越大，

3、就越接近框架。剪力墙结构的横向剪力和横向刚度较大 横向的变形会很小。房间的墙面和天花板平整，楼层的高度小，比较适合住宅和 宾馆等建筑，但其结构的自重比较大。剪力墙框架结构体系是将剪力墙结构的底部剪力墙或底部几层做成框架的结 构体系，这种结构也被称为带转换层高层建筑结构，在底部大空间剪力墙结构中 的墙壁，通常把落地剪力墙安排在两端或中间，同时与纵向和横向的墙面围成简 体。剪力墙框架结构具有剪力墙和框架的优点，大大提高了横向结构的水平承载 力和刚度，且剪力墙结构的布置灵活性更强。筒体结构系统是指具有 1 个或数个圆柱体作为垂直承重结构的高层建筑物结 构系统。筒体结构分为实腹筒、框筒和桁架管。1.2

4、 高层建筑的结构设计特征(1) 水平作用在高层建筑中起着决定性的作用。高层建筑的垂直构件具有较 大的轴向弯矩，与建筑高度成正比。水平力在结构上产生轴向力矩，轴向力矩与 建筑高度的平方成正比。一旦确定了建筑的高度，垂直扭矩也会达到一定的值， 但在水平方向上也受到风、地震等外部因素的影响。(2) 结构延性:在外部压力下，构造塑性变形的结构延性能力。随着建筑物外 部负荷的增加，为了防止建筑物的老化，建筑设计对施工的延展性提出了严格的 要求，要求确保构件，甚至整体结构不会受到损坏。建筑的延展性是建筑结构设 计的重要指标。(3) 水平位移:随着水平负荷的增加，水平位移也会增加。在高层建筑中，横 向位移是

5、设计的重要因素。随着建筑物高度的增加，受横向力驱动的建筑物的横 向运动不断增加，横向运动与高度的四次方成正比。为了保持建筑物结构的稳定 性，必须适当控制建筑物的横向位移。(4) 轴向变化:轴向变化往往是建筑物损坏的重要原因，因此轴向变化是建筑 物结构设计过程中应考虑的另一重要指标。建筑物的高度较高，带来的垂直负重 也很大，会增加轴变形的程度，会给连续的弯梁带来巨大伤害，导致连续梁中间 轴承支座的的负弯矩量变小，所以下料的实际长度要将轴向变形的具体数值考虑 在内；此外，还会影响构件的剪切力和横向运动。2 我国高层建筑结构设计现状随着建筑业的快速发展，我国建筑的高度也在提高，建筑的经济实用性和知

6、名度不断提高。钢筋混凝土结构和钢-混凝土混合结构在高层建筑设计中的应用 也越来越多。同时，随着产业化的发展，钢结构凭借具有强度高、自重轻、施工 速度快、抗震性能好等优点被广泛应用。钢结构易于安装和拆卸，从而有助于建 筑的二次优化设计工作。随着社会经济的快速发展，国家对高层建筑的抗震性能 提出了更严格的要求，传统的砖混结构逐渐被钢筋混凝土结构所取代，充分利用 了钢和混凝土各自的优点，因此，钢筋混凝土结构和钢-混凝土混合结构在高层 建筑中得到了广泛的应用。3 隔震技术应用意义当地震灾害发生时，巨大的自然外力对高层建筑会造成一定的损坏，使建筑 物发生扭曲、弯曲变形、横向摇晃等，严重时导致建筑物倒塌，

7、给人们的生活带 来严重的危害。高层建筑通过使用隔震技术，能够减少自然外力对建筑造成的影 响，避免建筑物发生倒塌，确保人民的生命财产安全。在现代建设工程过程中，应根据高层建筑的实际要求设计基础隔震技术、层 隔震技术、悬架隔震技术等其他隔震技术。想要进一步提高高层建筑建筑的稳定 性，提高建筑物抗震指数，应采取科学合理的应对技术方案。4 高层建筑结构设计中的关键问题4.1 长期减震问题高楼大厦本身就有很长的使用时期。根据相关的说明来看长周期建筑物的情 况是，实施隔震措施之前和之后的地震剪切力没有太大差异，因此实际的地震吸 收效果较弱。高层建筑高度达到 100 米时，原来的项目为 2.5 秒，借助建设

8、工作 周期可延长约 1 秒。但是在实际应用和理论内容上，它们之间有很大的差异。想 象一座 20层以上的楼房高约 90 米，有的位置最高可达 100 米。使用等值解法可 使施工前后的等值位移增加约50%，延长约2s。例如，在超高层建筑工程中，利 用等效线性方程和动态时间资历解释的组合来达到相应的隔离效果。最终实验结 果表明，合理设计的高层隔离构筑物可以获得更明显的减震效果。4.2 结构延性问题建筑防震设计中，要注意结构的延展性。首先提出整体结构不同阻尼比的加 速度响应，然后通过各向同性线性化的形式得到相应的数据，从而得到建筑物的 位移和剪切力。然后利用非线性解释模式，掌握了整个结构的位移和各层的

9、剪切 力。在此期间，要尽量用多种方法分析计算，以降低错误率。建筑物的延性是指 整体结构及其构件在承受力波动的基础上保持的变形能力。在高层建筑中，弯曲 构件将根据实际承载能力发生变形，这样其他结构连接形成缺口，在严重的情况 下还会导致非弹性变化，导致结构中的钢筋的变形，弯曲结构本身的负面影响， 形成恶性循环。产生弯曲部分的主要原因是整个结构本身的变形程度。因此，结 构延性对于建筑本身存在着关键的作用，如果达到抗震水平，结构的延性有助于 整体上降低结构破坏程度，有效地降低地震能量，降低建筑整体倒塌的概率，避 免严重的人员伤亡，提高抗震效果。5 建筑结构设计中的隔震措施探讨5.1 地基隔震地基隔震是

10、常用的隔震措施之一，由于地震时建筑物与地震首先发生接触的 是地基，也是接触最大的区域，因此地基的抗震设计和施工必须保证到位，同时 要确保施工完成后地基隔震已达隔震技术的要求，进而使建筑物整体抗震效果更 加强大。在建筑地基的特殊处理中，根据建筑隔震技术的设计要求，可以在地基处铺 设一定厚度的垫层，确保垫层能最大限度地减少外界地震波的影响，保证建筑的 基本安全。在以往地基垫层处理的相关工程中，大多数采用砂土和粘土。随着技 术的发展，出现了一种新的材料，即沥青施工，技术人员发现沥青作为基础垫层 具有优异的抗冲击隔离效果。在高层建筑的隔震措施设计中，沥青材料使作为基 础避震层的首选。5.2 基础隔震在

11、高层建筑的防震结构设计中，如果只采用地基隔震是不能满足建筑抗震要 求的，因此必须同时采用基础隔震技术等不同的隔震技术。由于不同建筑的隔震 层位置不同，通常存在的差异也较大，因此有必要对基础隔震进行合理、严格的 设计。当局部地震波的外应力通过基础传递到建筑物主体时，建筑物的基础隔震 可以不断吸收地震波产生的应力，使其不对建筑产生影响，最终保证高层建筑的 质量和人们的安全。在实际施工中，隔震技术还存在一些技术缺陷。由于基础隔 震技术设计特点的限制，主要适用于多层建筑和地下工程，能有效发挥基础隔震 技术的优势。在对高层建筑进行施工时，如果没有采取适当的隔震措施，将会使高层建筑 的自振周期延长，建筑物

12、被损坏的可能性也增加了。在高层建筑的结构设计中， 可以采用其他的隔震技术，如摩擦滑隔震、滚柱滑隔震等，这些技术可以很好的 提高建筑的整体抗震效果。在建筑结构隔震技术设计中，工作人员要根据建筑周 围的实际情况和施工环境选择合适的隔震技术，把隔震技术的优势全部发挥到建 筑工程上，最终提高建筑工程整体的安全水平。5.3 悬挂隔震当前，在高层建筑工程中，为了有效提高建筑整体的隔振效果，一般采用悬 架隔振技术。悬架隔震技术是建筑结构设计中主要的隔震技术之一，建筑结构的 大部分结构连接处都设计为悬架连接，进而可以把悬架隔震技术的优势更好的发 挥出来。在钢框架结构设计中，合理应用悬架隔震技术，可以有效抵消地

13、震引起的外 应力对建筑造成的损失，提高建筑的整体稳定性。当地震灾害发生时，地震不会 直接对建筑造成破坏，在一定程度上有效降低了地震波对结构的最大冲击，能有 效提高建筑的安全和质量。通过对悬挂隔震技术的研究和分析，可以看到悬挂隔震技术主要适用于钢结 构的建筑设计，因为悬挂隔震技术非常好地改变了钢结构的连接方式，有效的改 善了建筑的抗震指数。5.4 层间隔震在高层建筑隔震结构设计中，层间隔震技术是楼层之间应用最多的，该隔震 技术设计需要安装相应的层间隔震设备，能够有效地提高建筑的整体抗震效果， 减少地震对建筑物的破坏，避免对人们及财产安全造成伤害。层间隔震施工技术相对其他隔震技术来说简单快捷，施工

14、成本相对较低、施 工便利。然而，层间隔震技术在实际应用中，其隔震效果并没有达到预期的效果 只能承受地震时带来的较少冲击，不能承受更高强度地震带来的影响。因此，在 高层建筑中应用层间隔震技术时，技术人员需要综合分析建筑结构的外部条件， 检测是否可以使用层间隔震技术，以确保层间隔震技术能够在高层建筑中实现隔 震的作用。5.5 建筑结构抗震加固措施在建筑工程正式施工前，相关人员需要根据隔震技术的设计要求做好相应的 准备工作，防止在施工过程中以及施工完成后出现问题，可以对问题及时的处理 不会影响工程的中场使用。同时，为了提高建筑整体结构隔震设计的可行性，技 术人员需要根据实际的施工条件，加强对隔震技术

15、的加固，不断的优化和调整建 筑结构的抗震加固。在具体的建设施工过程中，应严格执行隔震技术建设方案，同时，对一些特 定的薄弱建设部件应进行强化和加固性能质量检测。为保证建筑物的整体抗震性 能，有效提高主楼的整体安全性。建筑物主体完工后，要用专业设备测试建筑物 的耐震性能。试验数据报告表明耐震性能合格才能保证建设项目的整体安全性和 可靠性。6 隔震减震构造的维护及保养措施在隔震结构施工完成后，要有及时的制度和措施供工作人员对减震构造进行 维护和保养。同时对高层建筑结构隔振层的稳定性和实时的状态要给予及时的测 试，能够为日常的维修、地震后的重建过程提供比较直观且能确保及时的依据。当建筑物长时间未使用

16、或地震后，应定期检查隔震的上部结构，看它是否限 制了地震水平位移中存在的障碍。在建筑物入口处或隔离结构楼层、电梯、楼梯 的垂直隔离接缝处设置隔离警示标志，提醒业主和其他人员，高层建筑隔震减震 结构及隔震减震场所的维护和监督，并应有明确的规定和明显的标志。在建造建 筑物的隔离和吸收结构期间，其他人和业主不得堆积或填塞任何其他碎片。地震 发生时，在隔震结构上放置或放置任何物体都会影响隔震层的水平运动或影响隔 震结构运行的任何其他作用。结束语总之，通过上述分析和讨论，了解到高层建筑整体结构隔震技术的设计要点 因此，为了更有效地实现高层建筑整体隔震设计的现实意义和价值，设计人员还 需要不断加强高层建筑

17、整体结构隔震设计的实际工作，在实践中积累经验，并不 断提高自己的专业技能。能够更好地将隔震设计要点应用到高层建筑整体结构中 提高高层建筑的整体安全系数，为现代建筑业的可持续发展奠定了坚实的基础。参考文献:1 王鑫博高层建筑结构设计中的隔震减震措施J.住宅与房地产，2018,33:65.2 赵雪飞，卢小玉.浅谈建筑结构设计中“隔震减震控制技术”的应用和发 展趋势J.建材与装饰，2019，02:127-128.3 吴昊.浅谈高层建筑结构设计中的隔震减震措施J.工程建设与设计，2018，18:10-11.4 罗强军，谈燕，郭明星，潘凯云，商黔建，高国家.昆明天湖景秀棚改项目百米高住宅隔震结构设计J.建筑结构，2018, 4611:33-38.5 吴桂昌.高层建筑钢结构工程质量控制研究J.工程建设与设计，2019， 406(8):232-233.6 赵振鑫，梁爽.高层建筑结构隔震设计过程中常见问题分析J.建筑建材 装饰，2017(4).