浅议建筑结构设计中的抗震措施

关键词 建筑结构设计措施 探讨  

　　近些年来，四川的汶川地震、青海的玉树地震以及最近的日本地震都造成了巨大损失，这都是有目共睹的。因此在建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题。建筑结构中的抗震设计尤为重要。下面分别叙述一下建筑结构中抗震设计的措施。 

　　1、 建筑结构中减震措施 

　　减震措施主要是借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼，消耗地震传递给建筑物结构的能量，避免建筑物因地震而受到损害。不仅可用于新建结构的减震设计，对建筑物的基础部分采用特殊处理之外，还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力，保护人们的生命财产安全；也可用于现结构的抗震加固，在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而，建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。从适用的部位来说，也是很广泛的，它不仅可以应用于建筑物的上部结构，也可用于建筑物的隔震夹层。消能减振技术是用特别设置的机构和元件将地震动的能量加以吸收耗散，以保护主体结构的安全。 　　 

　　2、建筑结构的主要隔震措施 

　　（1） 建筑物地基采用特殊材料隔震 

　　建筑物基础隔震，主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理，削弱地震时的地震波，从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子，或者直接设置粘土或砂子垫层。以前曾经有人以糯米为原材料，在建筑物的基础部分设置垫层，减少地震对建筑物的损害。目前在这方面已经有新的进展，以沥青为原料研究出一种特殊材料，以此设置隔震层效果更好。 

　　（2）基础隔震 

　　基础隔震是在基础与上部结构之间设置隔震装置，减小地震动往上部结构传递，降低上部结构的地震反应。该种隔震方法适用于体形规则的低层或多层建筑结构，用于高层建筑结构的效果较差(隔震结构延长了结构的自振周期)。基础隔震包括粘弹性隔震、滚轴(珠)滑移隔 

　　震、摩擦摆隔震、摩擦滑移隔震等多种形式，隔震装置有夹层橡胶垫隔震装置、基底滑移隔震装置、混合隔震装置等等。 

　　（3）建筑结构的层间隔震措施 

　　层间隔震是结构隔震与抗震相结合的一种方法，它是在原结构上安装由质量和隔震支座组成的耗能减震装置，地震时，耗能减震机构吸收并消耗地震能委，减小结构的地震反应。这种方法主要适用于旧房改建，在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比，层间隔震的效果不是非常明显，减震的效果可以达到1／10―3／10的范围。虽然层间隔震的效果不如基础隔震，但它可利用结构的加层或原结构的隔热层，做适当的改建而达到减震的目的，简单易行，隔震装置采用橡胶支座。在上海，几栋高层建筑用此方法控制结构的第二振型反应，收到很好的效果。 

　　（4）悬挂隔震措施 

　　悬挂隔震是将结构的全部或大部分质量悬挂起来，使地面运动传递不到主体质量，产生不了惯性力，从而起到隔震作用。当地震来临时，地震的能量不会传递给悬挂起来的结构，从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构，大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系，以此隔震。大型钢结构一般分为主框架和子结构：主框架同―般框架结构：子结构采用索或吊杆悬挂，分布有主要质量，此体系可以有数地隔离主框架和子结构，减少地震作用的传递，控制结构的地震反应。地震的能量到达这个部位的时候就会削弱，不至于传递到子结构产生惯性力。 

　　3、 建筑物走向设计抗震问题 

　　地震是由于地壳的运动而引起的，与地质结构有非常重要的关系。房屋例塌和震向密切相关。所谓的震向，即地震发生以后，导致房屋震动的方向。因此，我们在建筑物选址的时候，应该充分考虑当地地质条件，分析当地地震的震向，让建筑物的走向与地震震向垂直，尽量避免两个走向平行。从刚刚发生的四川汶川地震和玉树地震的实际情况来看，与地震震向平行的建筑物的倒塌率更高，与之相反，与地震震向垂直的建筑物就不太容易倒塌。研究发现，与地震震向平行的建筑物，在地震发生时。随地震波运动的幅度更大，因此更容易倒塌。 

　　4 、无粘结支撑体系减震问题 

　　无粘结支撑体系是建筑物结构减震体系中最为机敏的一种，在内核钢支撑和外包钢管之间不粘结，或者在内核钢支撑和外包钢筋混凝土或钢管混凝土之间涂无粘结漆形成滑移界面。在支撑中段设置外包层，在支撑两端适当部位露出内核钢支撑，再用高强度螺栓与框架结构连接，以保证压力和拉力都只由内核钢支撑承受。滑移界面的材料和几何尺寸需要精心设计和施工，以允许内核钢和外包层之间相对滑动，同时约束内核钢支撑的横向变形，防止内核钢支撑在压力作用下发生整体屈曲和局部屈曲。在地震发生时，通过内外钢之间的配合作用而消耗地震能量。但是，这种设计的弊端是在设计和有关部件的计算方面要求非常严格。在这个体系中，建筑物的重最主要由内钢来承担，外钢主要起到配合和辅助作用，还可以防止内钢弯曲变形。 

　　5 、跷动振动控制减震设计 

　　跷动减震设计有两种方法：一种是整个上部结构与下部基础在竖向不紧固；另一种是结构中地震力较大的柱、竖向连续墙、支撑等部分构件与下部基础不紧固。前―种方法适用于高宽较大的建筑物在强烈地震作用下会产生很大竖向拔力的情形。