论文部分内容阅读
摘要：在本文中就房屋基础隔震技术的原理和施工技术要点做了详细和系统的介绍，并且通过比较将房屋基础隔震技术抗震性能好和节约成本等优越性展现出来。并详细分析高层膈震体系的特殊性，为高层建筑抗震领域的研究提供指导和帮助。
关键词：高层建筑；结构设计；隔震
建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物。这就意味着一个好的建筑，它必经得起适用性、经济性与美观性这三重考验。而伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加，高层建筑的安全性，坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。
一、高层建筑的结构与设计理念
现代的高层建筑变得越来越纤细，产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高，自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因为如此，抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应，可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形式的措施加以控制。因此，高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性有关，这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力，同时也决定着建筑各体量的组成。
从表象层面看，建筑表现为空间方面的概念的形式是表现总体环境的。对于某个建筑物最初方案设计.建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。但是，关于空间形式的整体设想，也要求建筑师必须考虑建筑形式中有关荷载与抗力之间关系的某些准则.即结构概念。所以，在进行高层建筑设计时，建筑师的基本任务是；一方面要与结构工程师及其他工程技术人员协调合作，另一方面要根据建筑功能要求、建筑立意，场地情况、外力特征，施工条件及效率等因素，寻找出最经济、合理、美观的建筑方案。
二、房屋基础隔震技术的基本原理
房屋基础隔震技术的基本原理就是在房屋的上部结构同地基之间实现柔性连接，一般是在上下结构的中间增加水平刚度低且具有适当的隔震和增加结构系统的柔性，使上部结构得以同可能造成破坏的地面运动分离，以达到降低房屋上部结构的地震能量加速，且提高房屋对于地震的抵抗能力的目的。可以说基础隔震技术通过“以柔克刚”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。当地震破坏程度较小时，“隔震装置的初始刚度足以使房屋屹立不动”，在遇到破坏性大的地震时这种设计就可以保持房屋的基本结构让房屋不至完全倒塌。
三、房屋基础隔震设计的优越性
1.抗震能力。基础隔震技术能让房屋的整体结构得到有效的保护，同时也因结构的震动得以保持在较为轻微的水品内而让房屋的内部设施。同时在地震时，应用了基础抗震设计的房屋能够保持上部结构的弹性工作状态的正常运作，这可以给某些重要的建筑物以可靠的保护。
2.节约成本。首先，房屋基础隔震可以有效的保护房屋内部的浮放设备，防止内部物品的破损，减少了受灾群众的经济损失和次生灾害的发生。其次，抗震措施简单明了，隔震设计仅考虑隔震装置，“这样就可以把设计、试验、制造的注意力集中到这些构件上”因此建筑结构的设计与施工得以简化。最后，地震后无需对隔震建筑进行过多的维修。
四、高层建筑结构设计的特殊性
1.水平荷载成为决定因素。一方面。因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续粱弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大，还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
3.侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
4.结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
五、高层基础隔震系统组成
基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层，将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层，大部分被隔震层的隔震装置吸收，仅有少部分传到上部结构，从而大大减轻地震作用，提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索，如今基础隔震技术已经系统化、实用化，它包括摩擦滑移系统，叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠，采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件，该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置，经过专门的硫化工艺粘合而成，其结构、配方、工艺需要特殊的设计，属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有：天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。
六、房屋基础隔震设计的应用方法
1.现阶段常用的隔震装置有：加铅芯的多层橡胶支座、橡胶隔震支座、摩擦滑动层隔震装置、阻尼器。这些隔震装置都各有其优缺点，具体什么选择还得按照房屋的总体设计需要来，但总的来讲要想隔震装置在地震中发挥作用，保证房屋整体的抗震性能和安全性，就必须就有适当的阻尼及消能能力基础隔震装置必须具有一定的阻尼、消能能力和竖向承载能力。
2.基础设计要点。当我们进行抗震设计的基础设计时可以不考虑隔震产生的减震效果，只需按原设防烈度着手设计即可。
3.隔震层设计要点。隔震层能在地震中起到应有作用是设计的根本，因而就必须确保整体隔震结构得以协调工作，这样一来我们在将具有合适刚度的梁板体系安排在隔震结构的项部的同时要做到让该层隔震装置的两种负荷——永久、可变负荷的“竖向平均压应力限值不超过相关规范规定，且在罕遇地震下不出现拉应力。”还有一点需要我们注意，就是虽然在前面已经列出了防烈度的相应系数，但是考虑到在遇到竖向地震是隔震层的相对无力，在上部结构设计是我们有必要把水平向换算烈度提高。基础隔震設计不是单靠哪一个部分就能够完成的，要想使得隔震设计的性能得到良好的发挥，就必须保证设计的每个部分都不能脱节，要重视连接点的重要性，从全局出发着手设计。
七、结语
基础隔震的概念早在1881年就已提出，但其真正开始在工程上运用是到上世纪20年代才开始。而我国却是到了60年代才开始有学者关注这一技术，我们应该重视推广基础隔震技术。
关键词：高层建筑；结构设计；隔震
建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物。这就意味着一个好的建筑，它必经得起适用性、经济性与美观性这三重考验。而伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加，高层建筑的安全性，坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。
一、高层建筑的结构与设计理念
现代的高层建筑变得越来越纤细，产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高，自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因为如此，抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应，可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形式的措施加以控制。因此，高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性有关，这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力，同时也决定着建筑各体量的组成。
从表象层面看，建筑表现为空间方面的概念的形式是表现总体环境的。对于某个建筑物最初方案设计.建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。但是，关于空间形式的整体设想，也要求建筑师必须考虑建筑形式中有关荷载与抗力之间关系的某些准则.即结构概念。所以，在进行高层建筑设计时，建筑师的基本任务是；一方面要与结构工程师及其他工程技术人员协调合作，另一方面要根据建筑功能要求、建筑立意，场地情况、外力特征，施工条件及效率等因素，寻找出最经济、合理、美观的建筑方案。
二、房屋基础隔震技术的基本原理
房屋基础隔震技术的基本原理就是在房屋的上部结构同地基之间实现柔性连接，一般是在上下结构的中间增加水平刚度低且具有适当的隔震和增加结构系统的柔性，使上部结构得以同可能造成破坏的地面运动分离，以达到降低房屋上部结构的地震能量加速，且提高房屋对于地震的抵抗能力的目的。可以说基础隔震技术通过“以柔克刚”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。当地震破坏程度较小时，“隔震装置的初始刚度足以使房屋屹立不动”，在遇到破坏性大的地震时这种设计就可以保持房屋的基本结构让房屋不至完全倒塌。
三、房屋基础隔震设计的优越性
1.抗震能力。基础隔震技术能让房屋的整体结构得到有效的保护，同时也因结构的震动得以保持在较为轻微的水品内而让房屋的内部设施。同时在地震时，应用了基础抗震设计的房屋能够保持上部结构的弹性工作状态的正常运作，这可以给某些重要的建筑物以可靠的保护。
2.节约成本。首先，房屋基础隔震可以有效的保护房屋内部的浮放设备，防止内部物品的破损，减少了受灾群众的经济损失和次生灾害的发生。其次，抗震措施简单明了，隔震设计仅考虑隔震装置，“这样就可以把设计、试验、制造的注意力集中到这些构件上”因此建筑结构的设计与施工得以简化。最后，地震后无需对隔震建筑进行过多的维修。
四、高层建筑结构设计的特殊性
1.水平荷载成为决定因素。一方面。因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续粱弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大，还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
3.侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
4.结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
五、高层基础隔震系统组成
基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层，将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层，大部分被隔震层的隔震装置吸收，仅有少部分传到上部结构，从而大大减轻地震作用，提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索，如今基础隔震技术已经系统化、实用化，它包括摩擦滑移系统，叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠，采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件，该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置，经过专门的硫化工艺粘合而成，其结构、配方、工艺需要特殊的设计，属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有：天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。
六、房屋基础隔震设计的应用方法
1.现阶段常用的隔震装置有：加铅芯的多层橡胶支座、橡胶隔震支座、摩擦滑动层隔震装置、阻尼器。这些隔震装置都各有其优缺点，具体什么选择还得按照房屋的总体设计需要来，但总的来讲要想隔震装置在地震中发挥作用，保证房屋整体的抗震性能和安全性，就必须就有适当的阻尼及消能能力基础隔震装置必须具有一定的阻尼、消能能力和竖向承载能力。
2.基础设计要点。当我们进行抗震设计的基础设计时可以不考虑隔震产生的减震效果，只需按原设防烈度着手设计即可。
3.隔震层设计要点。隔震层能在地震中起到应有作用是设计的根本，因而就必须确保整体隔震结构得以协调工作，这样一来我们在将具有合适刚度的梁板体系安排在隔震结构的项部的同时要做到让该层隔震装置的两种负荷——永久、可变负荷的“竖向平均压应力限值不超过相关规范规定，且在罕遇地震下不出现拉应力。”还有一点需要我们注意，就是虽然在前面已经列出了防烈度的相应系数，但是考虑到在遇到竖向地震是隔震层的相对无力，在上部结构设计是我们有必要把水平向换算烈度提高。基础隔震設计不是单靠哪一个部分就能够完成的，要想使得隔震设计的性能得到良好的发挥，就必须保证设计的每个部分都不能脱节，要重视连接点的重要性，从全局出发着手设计。
七、结语
基础隔震的概念早在1881年就已提出，但其真正开始在工程上运用是到上世纪20年代才开始。而我国却是到了60年代才开始有学者关注这一技术，我们应该重视推广基础隔震技术。