复合周期钢结构随机地震动波响应与控制

复合周期钢结构随机地震动波响应与控制

王晓莎

130429198712074682

摘要：社会的全面发展，城市建设的稳步推进，很多城市的高层建筑占比也越来越高，所以在当前高层建筑结构设计中优化隔震减震显得越来越重要。而在隔震减震技术的运用中存在若干问题，包括如何有效规避现有的设计缺陷、保障设计的安全性和有效性，利用高新技术对现有隔震减震技术进行改造提升、扩大高素质从业人员在隔震减震工程中的比例等。为保障高层建设工程住房安全性，建筑物结构设计的减震技术和防震措施需要进一步发展。通过解决现有技术中存在的一些问题，保障建筑物结构设计科学、合理，增强工程结构可靠性，这样才能保证建筑的稳定性和安全性。

关键词：复合周期钢结构；随机地震动波；响应与控制

引言

经过多年来地震灾害的灾后表现能够看出地震具有极强的破坏力，地震严重危害着人们的生命和财产安全。所以，建筑设计中的安全性和抗震性日益受到人们的重视。当前，能够有效降低地震对建筑破坏程度的有效措施即隔震与消能减震，在建筑结构设计中运用隔震与减震技术，对于降低地震造成的破坏效果十分显著，尽管运用该种技术手段会在一定程度上增加建筑成本，但是伴随着时代的改变与我国市场经济的不断提升，对于隔震减震技术的必要性与可应用型也在不断凸显。回顾过往建筑工程实施案例能够发现，消除器的使用可以有效加强建筑结构的阻尼，通过效能器使风荷载作用下的结构震动得以缓解，从而实现建筑消能减震的目标。

1建筑结构的隔震与减震技术

通常情况下，会通过巧妙运用建筑的阻尼和地震能量之间的关系实施建筑减震。建筑结构中阻尼的提升可以有效消耗地震中的能量强度，建筑减震手段正是精妙地运用了建筑阻尼的特性得以实现，从而尽可能降低地震对建筑本体的不利影响。对于效能部件数量的配置、具体位置配置和安排问题，需要对建筑物实际状况以及周边地理环境进行详细的分析与计算。一般会在建筑结构中两个主轴方位放置消能构件，从而强化两个方位的阻尼与刚度。少量状况下，在结构变形较为严重的部位放置消能结构，从而平衡建筑物的整体阻尼水平，从而避免地震能量集中于某一部分，有效地将地震能量得以疏散，进一步提升整体建筑结构的抗震特性，实现建筑物的安全目标。隔震举措具有时间限制，要求在建筑工程施工前夕将隔震设计规划完成，最迟不能超过建筑施工时，需要对部分重点位置实行隔震处理。采取隔震手段的部位具备相应的选择性，一般状况下，会选择在建筑结构的基础部位与重点部位实施隔震设计。减震举措不同于隔震举措，不受时间限制，它既可以在建筑工程施工前夕对建筑的基础部位实行减震措施，还能够在建筑施工完成后对其实行加固举措的功效，从而提升建筑阻尼水平，进而实现建筑物的减震目的。减震举措的运用范畴较为广泛，既包含了建筑物上层架构，还包含了设隔震夹层。作为减震技术，它的主要功效在于将建筑物架构实行相应元件的设置达到消能减震设备的附加，强化结构的阻尼比例，进一步对预判的建筑架构变形实行管理，当地震到来时，附加消能设备可以吸取地震能量中的局部能量，有效减弱地震暴发时的破坏力，达到对建筑物的保护功效，让建筑物尽可能地不受地震灾害的破坏。

2建筑结构设计中的减震隔震策略

2.1特殊材料隔震

传统的建筑结构材料如混凝土和钢材，其虽然在一定程度上能够满足抗震要求，但特殊材料通常具有更高的强度、韧性、耐久性等性能。例如，形状记忆合金能够根据外界温度和应力条件发生形状变化，从而在地震时吸收和分散地震能量，提高结构的抗震性能。纤维增强复合材料具有轻质高强的特点，能够在结构中有效增加刚度和承载能力。这些特殊材料的应用使得建筑能够更好地承受地震荷载，提高抗震能力。同时，较轻的自重意味着在地震时受到的惯性荷载较小，从而减小了地震对结构的影响。

2.2中间层隔震

中间层隔震是在建筑原结构的基础上，在上部结构的中间层增设隔震层，以此来减弱地震时有基础向高层传导的地震波，有效保护建筑上层结构。中间层隔震一般应用于现有建筑抗震改造中，与基础隔震相比，中间层隔震无须挖开建筑基础，只需在上部结构中间层增设隔震设施，就可以起到良好的防震效果。在具体设计过程中，为防止建筑物隔震层出现移动变形，在建筑外墙设置水平缝，需考虑建筑的抗震效果和外观协调感。为提高隔震性能，中间层隔震层的设置需满足以下要求：中间隔震层水平刚度要足够高，在面对强烈的地震时，中间隔震层能够始终保持着初始刚度，防止中间隔震层出现明显的变形。中间隔震层水平位置与上部结构中心距离保持一致，以提升隔震层的作用力。中间隔震层具有较强的竖向承载力以及水平变形能力，在面对强大作用力时，对建筑物能起到有效的支撑作用。中间隔震层要具有良好的自动复位功能，当发生较强的地震后，中间隔震层能够复位到初始位置中。

2.3强化试验研究力度

根据建筑结构在设计过程的特点加以分析，很多隔震性能并未得到验证，其隔震方式与减震策略在具体的实施过程存在各种各样的问题，若要顺利进行隔震减震措施，应重视隔震结构模型计算，考虑水平方向产生的地震影响，在计算时，采取模拟设定和分级法减少现有的局限性，了解该措施是否能够发挥其真正的效果，避免计算出来的结果和具体的措施在地震实际中的差别。目前，导致地质灾害的因素较多，要根据施工各区域项目不同的情况，制定较为完善的施工计划，综合分析完成建筑结构设计工作。特别是实际遇到地震灾害的时候，还存在着竖向以及复杂地形造成的地震作用，现有的抗震结构又只能承载水平地震的影响。相关的工作人员应监测和完善应用隔震装置在实际中现有的较大的缺陷，为设计提供科学的基础，制定出针对性的方案，与施工方也要做好工作上的交流沟通，保证所有技术工作都能够依据规范开展，提高隔震装置的效果，避免出现单方面无法完成的问题，并将一些高新技术合理地融入到其中，充分发挥技术在工程项目建设中的优势与效果，提高隔震减震成果质量与效率。

2.4加固减震

传统的建筑施工中常常会忽视对于抗震结构的设计，所以，现代化建筑设计中必须要对大部分旧房的减震功能进行强化。其中，使用最为广泛的加固措施是在建筑结构中添加阻尼，在建筑结构接合处、钢结构、隔震夹层中添加消震设备，进而促进建筑整体的抗震功效提升。以植筋技术为例，该技术主要通过将混凝土包裹至钢筋外部，使得混凝土钢筋表层融合为一，进而实现更优质的承受力。植筋技术手段具有多样化，并不受限于某一种植筋种类，可以依据建筑物实际情况进行挑选，不仅能够在普通钢筋加固工序中添加锚筋，促进钢筋全面实现防震减震的目的，还能够在加固过程中依据建筑物需要挑选植筋胶。相较于传统加固手段而言，植筋加固技术具有显著的优势，在地震带得到普遍的运用。当前植筋加固手段多被运用于高层建筑、钢结构建筑、工业厂房建设中，其不仅不会对原有建筑体系造成影响，更不会导致建筑结构的变化，从而具备较强的发展前景。

结语

隔震减震策略在建筑结构设计中具有重要的研究意义。深入研究其原理、应用和优势，可以为建筑抗震设计提供新的思路和方法，提高建筑的抗震性能和稳定性，推动技术创新和发展，为城市的抗震减灾工作提供有力的支持。

参考文献

[1]王丁丁.建筑结构设计中隔震减震措施的实现及应用[J].城市建设理论研究（电子版），2023（23）：190-192.

[2]徐凯.建筑结构设计隔震减震技术探讨[J].砖瓦，2023（8）：55-57.

[3]黄伟.试论建筑结构设计中的隔震减震策略[J].低碳世界，2023（7）：118-120.