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摘要:地震灾害是对人类造成杀伤性最大的自然灾害之一,尤其是对于人口密集的城市商场来说,一旦发生地震灾害,如果不能做好建筑物的抗震设计来抵御,那么后果将不堪设想,近些年随着高层建筑的不断涌现,让抗震设计显得更加重要,只有做好超高层的隔震方面的结构设计工作,才能避免在地震中最大程度的减少受影响程度,甚至可以避免受到灾害波及。在此主要浅谈一下商业建筑室内地震应急避难场所空间设计相关的技术类问题,以供参考。
关键词:超高层;隔震;结构设计
随着社会城市化進程不断加加快,各种商业建筑层出不断,而近几年高层建筑,特别是商业建筑中的地震等突发事件和灾害给人们带来很大危害,考虑到建筑的抗震性能,并根据相关规范的要求,建筑高度超过54m,应该设置应急避难间。
1抗震设计概述
地震也被人们称之为地动,是地壳快速释放能量的过程中所造成的振动现象,在这期间极容易产生一定的地震波,进而形成自然灾害。由于我国位于太平洋地震带和欧亚地震带上,因此我国每年都有大量的地震发生,其中更是产生了许多让人难以忘记的血腥事件,给我们带来了沉痛的记忆。如唐山大地震、汶川地震和玉树地震等。
2隔震技术
隔震技术不仅在新建工程中获得应用,而且已用于现有建筑的抗震加固改造。隔震装置可安装在结构的防火层或设备层,隔震层可设置在结构的不同部位,如基础、中间层等,也可设置在房屋的顶层,同时起到结构加层和抗震加固的目的。由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解,故较难达到强度和延性的合理匹配。采用隔震技术对结构进行加固改造,通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置,将地震变形集中到隔震装置上,相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言,隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反应明显降低。
3商业建筑隔震层设计
隔震结构的实质是隔离地震,最佳的解决办法是使建筑物悬浮起来,以避免地震的干扰,显然这种办法操作并不容易。因此,出现了隔震层这一概念。隔震层是通过叠层橡胶垫将建筑主体与地面分割起来,以粘滞性阻尼器抑制地震的水平位移。为了设计应急避难场所,需要对商业建筑隔震层进行设计。隔震层具有较强的抗震性能,比较适合用于高烈度地区的商业等建筑。
首先对隔震层的层数进行确定,隔震层的层数不能过高,过高对结构安全性能存在影响,并且需要的建筑资金也会过高,同样不能过低,过低会导致日后的检查和维修。在本文中将隔震层的梁底和地面之间的距离设计为不超过8m。
然后对隔震层的位置进行设定,商业建筑一般都会有地下室或地下车库,将隔震层设置在负一层,将隔震支座放于隔震层内墙的任意位置,具体还要根据负一层的实际使用功能,对隔震层支座的位置进行确定。依据相关的建筑资料和经验得知,将隔震层支座放在股一层的墙顶,这样可以避免单独支墩的物力和财力支出,可以保证建筑的经济性,但是在实际设计中,应该注重负一层的墙需要承担隔震层的剪力,还有负一层上不整体结构竖向荷载和隔震层发生位移引发的P?△效应。若将隔震层支座放置在墙顶,这样会导致支墩变得粗大,对负一层的空间使用率造成影响,因此需要将墙体下部支墩做成牛腿形状,或是在墙体底部支墩顶端设置拉梁。
下一步将对人防工程隔震层的位置进行确定,应相关要求,人防工程隔震层的位置需要设置在人防地下室的上一层,隔震体系和人防体系之间互不干扰。
最后对隔震层整体进行调整,隔震层支座尽量放置在高处,以避免隔震支座造成相关构造的复杂,给整体设计和操作带来麻烦。对于商业建筑而言,可以将每个隔震支座的顶部都设置在同一个高度上。总体来看,隔震层的位置还是要依据具体实际情况进行分析,按照结构形式、有无地下室和周边环境以及建筑内业主的要求来设定。
4商业建筑室内应急避难所的室内防震规划设计
根据相关规定分析,城市应急避难所的室内布局应该遵循如下规则:以人为本、安全性能、可操作性、可通达性、综合备灾性和平灾原则。设计出商业建筑室内应急避难所的空间设计如下:
4.1避难所功能区的划分
一方面运用简洁规整的平面和立体布局,将多元入口的理念结合到住区空间的设置中,在住区室内留出较安全的通道,可以摆脱传统的箱式格局。将传统的砖结构隔墙转变成隔板、低柜或屏风等灵活的空间设计,将休息区安置在住区室内三角支撑结构的墙角,这样可以保证相对安全。另一方面可以按照国内古代建筑的格式,采用常见的矩形平面进行分区,令中间区域较大、两侧的区域依次减小,这样可以有效地减少在地震时发生扭矩的现象。由于地震后会发生一些次生灾害,尤其是火灾,因此在电气管线开关的设计中,应该注重防火。可以在住区室内的开阔处设计一个较明显联动开关,这样在发生灾害时,居住的人们可以及时的切断电源。
4.2避难所家具的布局
在避难所的抗震防范设计中,还需要注重家具的设计和布局。运用国内传统的榫卯结构,采用实木等天然有机材料设计出斗拱式框架结构。该结构不仅能够承受的荷载较大,还能在一定范围内允许变形,在发生地震时,可以通过变形吸收地震能量,降低结构的地震响应。将该结构运用在家具的设计中,可以增强家具整体结构的稳定性。采用实木材料构成的梁架结构和避难所室内的柱基础相结合的方式,可以有效地降低结构之间的摩擦力,从而起到隔震作用。
4.3避难所室内设计材料的选用
根据防震建筑中的基础隔震理念,设计室内隔断,将避难所室内的隔墙设计成钢骨架结合橡胶的柔性结构,可以增加整个结构的强度,控制结构变形以满足抗震的要求。运用钢结构的目的是为了增强结构的强度,在主受力墙面和柱体添加斜向支撑,在结构的顶部做水平拉结;采用钢板和碳素纤维包裹室内柱体可以增加控制整体结构的力度。
结束语
地震是目前最为常见的自然灾害和破坏性隐患之一,而我国又地处太平洋地震带附近,因此有着很强、很频繁的地震隐患。因此,在目前的建筑工程项目中,做好建筑防震设计十分关键和重要,是保证建筑结构整体性安全中最为关键和重要的环节。
参考文献:
[1] 贾红霞,谭术利.浅议建筑结构设计中的隔震减震措施[J].内蒙古石油化工,2013.
[2] 吴星海.建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨[J].科技风,2014.
[3] 王滢,曾坚,王强.日本城镇海啸避难所规划策略研究[J].国际城市规划,2017,32(6):84-90
[4] 顾惠娜,唐波.基于GIS的应急避难场所空间布局及优化——以河源市中心城区为例[J].华南地震,2017(3):35-40.
[5] 武田艳,宋璐璐,梁坤宇.基于SA算法的应急公共服务设施布局优化研究——以上海市长宁区应急避难场所为例[J].数学的实践与认识,2018,48(24):34-42
[6] 於家,温家洪,陈芸,等.基于应急疏散智能体模型模拟的城市避难所空间配置——以上海市静安区为例[J].地理学报,2017,72(8):1458-1475
(作者单位:云南省地震局)
关键词:超高层;隔震;结构设计
随着社会城市化進程不断加加快,各种商业建筑层出不断,而近几年高层建筑,特别是商业建筑中的地震等突发事件和灾害给人们带来很大危害,考虑到建筑的抗震性能,并根据相关规范的要求,建筑高度超过54m,应该设置应急避难间。
1抗震设计概述
地震也被人们称之为地动,是地壳快速释放能量的过程中所造成的振动现象,在这期间极容易产生一定的地震波,进而形成自然灾害。由于我国位于太平洋地震带和欧亚地震带上,因此我国每年都有大量的地震发生,其中更是产生了许多让人难以忘记的血腥事件,给我们带来了沉痛的记忆。如唐山大地震、汶川地震和玉树地震等。
2隔震技术
隔震技术不仅在新建工程中获得应用,而且已用于现有建筑的抗震加固改造。隔震装置可安装在结构的防火层或设备层,隔震层可设置在结构的不同部位,如基础、中间层等,也可设置在房屋的顶层,同时起到结构加层和抗震加固的目的。由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解,故较难达到强度和延性的合理匹配。采用隔震技术对结构进行加固改造,通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置,将地震变形集中到隔震装置上,相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言,隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反应明显降低。
3商业建筑隔震层设计
隔震结构的实质是隔离地震,最佳的解决办法是使建筑物悬浮起来,以避免地震的干扰,显然这种办法操作并不容易。因此,出现了隔震层这一概念。隔震层是通过叠层橡胶垫将建筑主体与地面分割起来,以粘滞性阻尼器抑制地震的水平位移。为了设计应急避难场所,需要对商业建筑隔震层进行设计。隔震层具有较强的抗震性能,比较适合用于高烈度地区的商业等建筑。
首先对隔震层的层数进行确定,隔震层的层数不能过高,过高对结构安全性能存在影响,并且需要的建筑资金也会过高,同样不能过低,过低会导致日后的检查和维修。在本文中将隔震层的梁底和地面之间的距离设计为不超过8m。
然后对隔震层的位置进行设定,商业建筑一般都会有地下室或地下车库,将隔震层设置在负一层,将隔震支座放于隔震层内墙的任意位置,具体还要根据负一层的实际使用功能,对隔震层支座的位置进行确定。依据相关的建筑资料和经验得知,将隔震层支座放在股一层的墙顶,这样可以避免单独支墩的物力和财力支出,可以保证建筑的经济性,但是在实际设计中,应该注重负一层的墙需要承担隔震层的剪力,还有负一层上不整体结构竖向荷载和隔震层发生位移引发的P?△效应。若将隔震层支座放置在墙顶,这样会导致支墩变得粗大,对负一层的空间使用率造成影响,因此需要将墙体下部支墩做成牛腿形状,或是在墙体底部支墩顶端设置拉梁。
下一步将对人防工程隔震层的位置进行确定,应相关要求,人防工程隔震层的位置需要设置在人防地下室的上一层,隔震体系和人防体系之间互不干扰。
最后对隔震层整体进行调整,隔震层支座尽量放置在高处,以避免隔震支座造成相关构造的复杂,给整体设计和操作带来麻烦。对于商业建筑而言,可以将每个隔震支座的顶部都设置在同一个高度上。总体来看,隔震层的位置还是要依据具体实际情况进行分析,按照结构形式、有无地下室和周边环境以及建筑内业主的要求来设定。
4商业建筑室内应急避难所的室内防震规划设计
根据相关规定分析,城市应急避难所的室内布局应该遵循如下规则:以人为本、安全性能、可操作性、可通达性、综合备灾性和平灾原则。设计出商业建筑室内应急避难所的空间设计如下:
4.1避难所功能区的划分
一方面运用简洁规整的平面和立体布局,将多元入口的理念结合到住区空间的设置中,在住区室内留出较安全的通道,可以摆脱传统的箱式格局。将传统的砖结构隔墙转变成隔板、低柜或屏风等灵活的空间设计,将休息区安置在住区室内三角支撑结构的墙角,这样可以保证相对安全。另一方面可以按照国内古代建筑的格式,采用常见的矩形平面进行分区,令中间区域较大、两侧的区域依次减小,这样可以有效地减少在地震时发生扭矩的现象。由于地震后会发生一些次生灾害,尤其是火灾,因此在电气管线开关的设计中,应该注重防火。可以在住区室内的开阔处设计一个较明显联动开关,这样在发生灾害时,居住的人们可以及时的切断电源。
4.2避难所家具的布局
在避难所的抗震防范设计中,还需要注重家具的设计和布局。运用国内传统的榫卯结构,采用实木等天然有机材料设计出斗拱式框架结构。该结构不仅能够承受的荷载较大,还能在一定范围内允许变形,在发生地震时,可以通过变形吸收地震能量,降低结构的地震响应。将该结构运用在家具的设计中,可以增强家具整体结构的稳定性。采用实木材料构成的梁架结构和避难所室内的柱基础相结合的方式,可以有效地降低结构之间的摩擦力,从而起到隔震作用。
4.3避难所室内设计材料的选用
根据防震建筑中的基础隔震理念,设计室内隔断,将避难所室内的隔墙设计成钢骨架结合橡胶的柔性结构,可以增加整个结构的强度,控制结构变形以满足抗震的要求。运用钢结构的目的是为了增强结构的强度,在主受力墙面和柱体添加斜向支撑,在结构的顶部做水平拉结;采用钢板和碳素纤维包裹室内柱体可以增加控制整体结构的力度。
结束语
地震是目前最为常见的自然灾害和破坏性隐患之一,而我国又地处太平洋地震带附近,因此有着很强、很频繁的地震隐患。因此,在目前的建筑工程项目中,做好建筑防震设计十分关键和重要,是保证建筑结构整体性安全中最为关键和重要的环节。
参考文献:
[1] 贾红霞,谭术利.浅议建筑结构设计中的隔震减震措施[J].内蒙古石油化工,2013.
[2] 吴星海.建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨[J].科技风,2014.
[3] 王滢,曾坚,王强.日本城镇海啸避难所规划策略研究[J].国际城市规划,2017,32(6):84-90
[4] 顾惠娜,唐波.基于GIS的应急避难场所空间布局及优化——以河源市中心城区为例[J].华南地震,2017(3):35-40.
[5] 武田艳,宋璐璐,梁坤宇.基于SA算法的应急公共服务设施布局优化研究——以上海市长宁区应急避难场所为例[J].数学的实践与认识,2018,48(24):34-42
[6] 於家,温家洪,陈芸,等.基于应急疏散智能体模型模拟的城市避难所空间配置——以上海市静安区为例[J].地理学报,2017,72(8):1458-1475
(作者单位:云南省地震局)