高層建筑結構中的基礎隔震技術分析論文
摘要：我國經濟發(fā)展水平的不斷提升，在促進各行各業(yè)發(fā)展的同時，也使得人們對于建筑安全性及穩(wěn)固性的要求越來越高。建筑行業(yè)的發(fā)展，高層建筑規(guī)模的擴大，使高層建筑結構的設計問題成為一項重點問題。而目前，在高層建筑結構設計的過程中，基礎隔震技術的應用十分重要，其能夠在很大水平上提升高層建筑抵抗地震的能力。文章首先基于高層建筑的結構與設計的理念，對高層建筑結構設計中存在的特殊性進行了分析，并在此基礎上對其基礎隔震技術進行了研究與探討，僅供參考。
關鍵詞：高層建筑；建筑結構；基礎隔震技術
在建筑行業(yè)中，其經濟效益與市場競爭力的提高與建筑的經濟性、適用性及美觀性有著十分重要的關系。也就是說，一個好的建筑能夠在很大程度上使人們的需求得以滿足的同時，還能夠使建筑行業(yè)的整體實力得以增強。隨著高層建筑的不斷發(fā)展，建筑的高度不斷增加，在此背景下，人們對于高層建筑的耐用性與安全性提出更高的要求，對此，在高層建筑結構中應用基礎隔震技術有著十分重要的現實意義。
1高層建筑的結構與設計理念
現如今，在建筑領域中，對于高層建筑的美觀性追求愈加強烈，因此，高層建筑變得越來越纖細，此類建筑與傳統(tǒng)體積比較大的多層高層建筑而言，其產生更大側移的可能性更大。從某種意義上來說，建筑的樓層越多，建筑越高，自然界所產生重力荷載、風力荷載、地震荷載就越大，因此，在高層建筑設計的過程中，采取某種措施來對自然界所產生的這些荷載進行抵消十分必要。高層建筑對側向荷載的動力反應，可以通過對結構系統(tǒng)進行改進或者是建筑形式進行有效的選擇來對其進行控制。所以，結構的有效性能夠在很大程度上對高層建筑的形式產生影響，從而對建筑的經濟效益產生決定性的作用。通常來說，我們可以把建筑抵抗側移的能力和承受荷載的能力視為建筑的結構性能，同時，也能夠對建筑各體量的組成產生影響。
建筑師在對建筑物的初始方案進行設計的時候，在詳細確定其具體結構的過程中需要同時更加留意建筑物的空間組成特點。然而，在建筑物中，從其空間形式的整體設想方面上來說，建筑師需要對建筑形式中與抗力及荷載之間關系中存在的某些準則與規(guī)定進行綜合的考慮，主要可以從以下幾點進行了解：
第一，所設想的空間形式上，應當在地面上進行固定。
第二，對于所設想的空間形式來說，要必須能夠對水平風力作用等進行抵抗。因此，建筑師在對高層建筑進行設計的時候，其基本的工作任務要從兩個方面進行：一方面，是要加強與建筑結構工程師及其他工程技術人員的合作與協(xié)調力度；另一方面，需要與建筑的功能要求、場地情況、建筑立面、外力特征、施工條件等方面相結合，來對最為科學合理、最為經濟的建筑方案進行選擇。
2高層建筑結構設計中存在的特殊性
第一，水平荷載與高層建筑結構設計之間有著十分重要的關系。主要從以下幾點表現出來：首先，在豎向構件中，樓房自重及樓面的使用荷載形成的`軸力及彎矩的數據與建筑高度的一次方之間的關系是正比例的，結構受到水平荷載形成的傾覆力矩和軸力與建筑高度的平方之間的關系是正比例的。其次，從總體上來說，對于一些高層建筑，其豎向荷載一般是定值，而隨著結構動力特性的變化，水平荷載中的荷載以及地震的作用也會隨之出現比較大的變化。
第二，結構側移在高層建筑結構設計中是一項關鍵性的存在。隨著建筑高度的不斷增加，水平荷載作用下會出現比較大的結構側移變形現象，促使在水平荷載的作用之下，在某一個限度內應該采取措施來制約結構位移。
第三，在建筑結構設計中，結構延性是最為重要的指標，同時其對于建筑結構的設計也有著關鍵性的作用。與較低的建筑物相比來說，在發(fā)生地震的時候，高層建筑更容易出現較大的變形。為了能夠使建筑結構在塑性變形的階段中避免發(fā)生倒塌的問題，可以采取一定措施來改善其構造，促使結構能夠使延性性能得以一定的發(fā)揮。
3高層建筑結構隔震技術分析
3.1高層建筑隔震技術
隔震技術重點是采用隔震支座進而提高建筑當中結構抗震功能的技術，建筑應用的隔震支座重點包含滑動隔震支座以及橡膠隔震支座兩種類型，這當中的橡膠隔震支座還可以劃分為普通橡膠支座以及鉛芯橡膠支座兩種類型，普通橡膠支座重點是將鋼板以及橡膠層進行融合，進而提升建筑結構的承載能力、水平位移水平以及側向抗壓水平，但是，對于鉛芯隔離支座來說，其阻尼比較高，在能夠使地震對于建筑的不利影響得以很大程度上降低的同時，還能夠使隔離層出現位移的情況得以有效的避免，從而使高層建筑的穩(wěn)固性得以提高，延長建筑壽命。對于滑動隔離支座而言，其主要是通過對動力學原理進行利用，并結合內部存在的低摩擦系數的滑動材料，能夠在很大程度上使地震對高層建筑的不利影響得以降低。除此之外，也能夠通過對滑動隔離支座的隔震層摩擦力進行利用來對在發(fā)生地震期間建筑結構產生的振動能力得以消耗，使建筑結構中的阻尼得以加大，進而使在發(fā)生地震時候建筑的穩(wěn)固性得以極大地增強。
3.2隔震結構的基本原理和特性
對一般的房屋來說，其地基與上部結構是連接在一起的。在發(fā)生地震的時候，地面振動的能量經由地基能夠傳輸到房屋的上部結構當中，結構可以利用變形以及振動來耗費能量。隔離技術就是在房屋地基與上部結構之間增設了一層隔震裝備。在發(fā)生地震的時候，地震帶來能量的一部分可以被隔離裝備所損耗，這樣就能夠降低傳送到上層結構的能量，進而很好地維護了建筑當中的設備與人員。隔震裝置具備自動復位以及調整剛度的作用。如果建筑物受到了較輕的地震作用時，隔震設備能夠帶來一個充足的水平力來確保建筑物上部在受到地震沖擊的時候，可以維持相對地面沒有位移的情況；在發(fā)生中度地震的時候，隔震層的外形就會發(fā)生比較大的變化，這樣就能夠使得地震帶來的大多數能量被吸收，這樣一來相對于地面而言，建筑物的上部結構只有一些很小的位移，大體上是處在不動的情況。在發(fā)生地震之后，隔震裝置還能夠自動回到最初的情況，仍然可以正常利用，進而滿足建筑物正常使用的要求。
3.3高層建筑隔震結構設計要點
首先，在設計高層建筑基礎隔震結構的過程中可以對隔震系數與分離式計算方法進行采用，其中，隔震系數主要指的是建筑隔震結構中其樓層剪力與非隔震結構樓層剪力之間比較值的最大值。在高層建筑結構中，在對樓層剪力隔震結構進行考慮的同時還需要對樓層傾覆力矩的減震系數進行重視，在保證高層建筑隔震結構的減震系數與規(guī)定的標準相符合之后，在后續(xù)設計過程中可與對非隔震結構進行參照來進行，而在對橡膠隔震技術進行應用的過程中，在計算減震系數的時候，需要在對橡膠隔震支座的性能進行考慮的基礎上，來對高層建筑結構的減震系數值來進行適當地提高，如此一來，能夠使隔震結構設計的施工安全得以很大程度上的保證，而在具體計算減震系數期間，需要對時程分析法進行利用來對高層建筑隔震結構的減震系數進行確定，同時還可以在建筑結構受拉中對折線形彈性型的橡膠隔震支座模型進行應用，從而使建筑結構的抗張拉承載力和水平荷載以及建筑的穩(wěn)固性得以增強，并提高高層建筑結構的抗震能力，保障人們的居住安全。
4結語
在高層建筑結構中，應用基礎隔震技術能夠在很大程度上使建筑的抗震能力得以增強，意味著人類在地震多發(fā)區(qū)能夠更加安全的生活，其除了能夠在高層建筑領域中應用之外，還可以在城市生命線工程、防災指揮中心等工程中進行應用，在防震減災的事業(yè)中有著不可磨滅的突出作用。
參考文獻
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