浅析 高层建筑结构隔震设计

浅析 高层建筑结构隔震设计

王睿涵

淮北市建筑勘察设计研究院有限公司 安徽淮北 235 000

摘要:地震是一种极具破坏力的自然灾害,其对建筑结构所造成的破坏是不可逆的。在城市高速发展的今天,如何有效提高高层建筑结构的抗震性成为了社会关注的热点。本文主要以某高层建筑工程项目隔震设计为工程案例，系统化地研究了高层建筑物整体结构隔震设计。从而能更为全面地把握高层建筑物整体结构隔震设计要点，开展科学合理的高层建筑物整体结构隔震设计专项工作，全面提升高层建筑物整体结构隔震设计效果，以能够提高高层建筑物整体结构的隔震性，凸显高层建筑物整体结构隔震设计的现实意义。

关键词：高层建筑；结构；隔震设计

1项目基本情况

以某高层建筑工程项目隔震设计为本次实践研究的工程案例，该工程项目整体建筑结构为钢筋混凝土框架结构，建筑物实际抗震等级为乙类。该高层建筑工程项目为28层，建筑总面积24600m²。那么，以该高层建筑工程项目隔震设计为工程案例，对高层建筑物整体结构隔震设计，开展实践研究工作，以能够更好的提升高层建筑物整体结构隔震设计效果，保证高层建筑物整体结构的安全性。

2设计原理

在高层混凝土建筑中，其隔震设计指的是进行隔震层的设计，在地震作用力下隔震层能够发生水平变化，从而使其产生的作用力无法对上边的高层建筑带来影响。比如隔震支座和隔震层与上部结构连接设计，可以使上部和地基中间产生的共振越来越少，并且能够吸收振动能量。高层建筑结构设计中的减震措施则较为多样化，具体减震方式可以分为三类：①消能减震。主要是对混凝土建筑结构附加阻力值的利用，如果阻力值不断上升，达到最高，那么就会使建筑的抗震能力减弱。这个方式在建筑结构的很多地方，进行耗能元件的设置，产生振动的情况下，就会造成滞回变形，消耗能量，例如摩擦力电阻器和金属的阻力器等。②跷动式减震。它可以将上下两部分结构进行脱离，并且晃动上部结构，实现隔震效果。和过去的隔震技术不同的是，它在对转动约束起到放松作用，而不是水平约束。③机械式的减震。这种方式常常是利用在高层混凝土建筑中，在其内部使用钢支撑，和外部钢管不粘结。

3设计分析

3.1参数设计。高层建筑物整体结构抗震的设防烈度参数设定为8.0度；场地属于Ⅱ类三组类型，特征周期参数为Tg=0.45s；多遇地震期间，加速度的峰值参数设定为700cm/s2，其设防烈度的加速峰值参数设定为200cm/s2。针对罕遇地震，其加速峰值参数设定为400cm/s2；该高层建筑项目整体结构隔震设计目标参数为：通过隔震设计来确保该高层建筑物上部结构水平的地震相应有效降低，改善建筑物整体结构抗震性，并有效增加建筑物整体结构安全系数，提升高层建筑物整体的稳固性及安全性。

3.2隔震构造设计。

关于高层建筑物结构隔震构造的设计，主要包含着两个方面，即为设计水平的隔震沟、设计水平的隔离缝。在设计水平的隔震沟时，需在高层建筑周边进行设置，设计者需充分考虑到罕遇地震的最大水平位移情况，择选600mm设备管线设计水平的隔震沟；在设计水平的隔离缝时，设计需自在高层建筑物通风井、隔墙等这些上部分及下部分结构之间，设计水平的隔离缝。结合实际的计算分析结果，确定好该水平的隔离缝实际高度，通过柔性材料实施填充。同时，还需在相应位置处设计分缝及隔离井，防止出现碰撞情况，以提升高层建筑隔震构造整体设计效果。

3.3隔震设计的关键点。

3.3.1隔震的支座设计。隔震支座需放置于建筑物结构基础上部，上部形心需与建筑物上部结构柱截面的形心重合在一起。对于隔震支座的顶面标高设计，设计者需确保规格不同的相应隔震支座顶面均能够处于相同标高之上，由一层建筑物地面结构的标高减去其隔震层处梁板最大梁高度；在隔震支座的底面表面设计方面，需由该隔震制作的顶面标高参数值减去两块相互连接的钢板厚度，再减去该制作高度，最后参数值便是该隔震支座的底面实际标高值；隔震层净空需为1.0m-1.8m左右，以方便更好该隔震支座空间，提高隔震设计效果；该隔震层需在耐火使用空间内部设计，隔震支座均需与其它部件结合实际使用空间耐火的等级适当采取防火措施。那么，针对于本高层建筑项目工程，最适宜采用橡胶式的隔震支座，且在该隔震层当中所有橡胶式隔震支座竖向压的应力必须保证均匀；隔震支座实际极限水平的变位必须超过有效直径0.55倍以上，还需超过支座内部的橡胶厚度3倍以上；该隔震层处于罕遇地震的作用之下，必须维持着稳定性状态，不可有变形情况出现，也不能够有拉应力存在。倘若一部分隔震支座有拉应力存在时，设计者需将该拉应力控制在1MPa范围内。

3.3.2隔震层其与上部结构连接设计。在开展高层建筑物整体结构隔震设计专项工作期间，隔震层其与上部结构连接设计，属于关键性的设计内容。在设计隔震层其与上部结构连接期间，在该高层建筑物整体结构隔震层的顶部，需设计梁板式的楼盖，该隔震支座相关部位，需利用混凝土的现浇梁板式结构，可对该高层建筑物整体结构隔震层整体性起到一定增强作用，现浇板实际厚度应当在160mm以上范围；隔震层的顶部梁及板实际刚度、承载，均需超过常规楼盖的梁板刚度及承载力。针对高层建筑物整体结构隔震支座周边梁与柱，均需计算分析出局部的承压及冲切，实施箍筋加密设计，再结合高层建筑物整体结构隔震设计要求及相关标准，进行网状钢筋的设计。

3.3.3梁柱的节点设计。梁柱的节点设计，也是高层建筑物整体结构隔震设计专项工作的关键步骤。在设计梁柱的节点期间，为确保高层建筑物整体结构隔震支座整体设计效果，需在隔震支座的上部位置设计梁柱的节点，实际设计尺寸需结合实际情况予以合理设计及调整。梁柱节点实际高度，设计者应当至少选取隔震层的最大梁高度。

4结语

综上所述，为了能够更加有效地凸显出高层建筑物整体结构隔震设计现实意义及价值，需要设计者积累更多的实践经验，不断提高专业素质及技能，更好地把握及应用高层建筑物整体结构隔震设计要点，通过高层建筑物整体结构隔震设计，设计出安全系数较高的高层建筑物整体结构环境，为现代建筑业的稳定发展奠定基础。

参考文献:

[1]侯湛.高层建筑隔震减震结构设计分析[J].住宅与房地产,2018(34):58.

[2]赵静超.高层建筑结构设计中的隔震减震措施解析[J].居舍,2017(31):54.