房屋建筑基礎(chǔ)工程抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、房屋建筑基礎(chǔ)工程抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)秦志榮廣州新城建筑設(shè)計(jì)院有限公司510700摘要:地震是一種對(duì)人類破壞極大的自然災(zāi)害,為了更好的保證人類的生命財(cái)產(chǎn),我們對(duì)現(xiàn)代的房屋建筑結(jié)構(gòu)的性能和功能提出了更高的要求。本文對(duì)房屋建筑的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了綜述,分析了房屋建筑基礎(chǔ)隔震的原理及特點(diǎn),提出了房屋基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意要點(diǎn),最終確立了現(xiàn)代房屋建筑基礎(chǔ)工程隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案,對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法是一種補(bǔ)充和完善,為減輕地震災(zāi)害的影響起到十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞:房屋建筑;基礎(chǔ)隔震;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前言建筑物抗震設(shè)計(jì)的原則就是盡可能減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響,并確保隔震支座的變形不超過極限變形范圍。與隔震層相比,上部結(jié)構(gòu)

2、吸收的能量是很小的,假如上部結(jié)構(gòu)能夠抵御與其剛體狀態(tài)相稱的地震,那么建筑物的建設(shè)就不在受其能量吸收能力的各種制約控制。此外上部結(jié)構(gòu)的能量及剛度偏心帶來的扭轉(zhuǎn)振動(dòng),可以利用隔震層的偏心基本得到消除。因此與傳統(tǒng)的建筑相比,隔震建筑的設(shè)計(jì)自由度更大。1.房屋建筑隔震結(jié)構(gòu)體系概述工程減震領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最廣和研究最早的技術(shù)就是隔震,在建筑物的基底或某個(gè)位置安裝控制裝置來隔離或消耗地震產(chǎn)生的能量,以減少或者消除其傳輸?shù)缴喜拷Y(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)減震的目的。通過對(duì)地震影響的實(shí)際研究,證明隔震體系可有效地削弱地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響?？偟膩碚f,隔震裝置應(yīng)該滿足下列要求:能夠充分上部結(jié)構(gòu)的重量;在大風(fēng)及小震的作用下,具有足夠的水平剛度

3、,整個(gè)結(jié)構(gòu)體系能保持在彈性范圍內(nèi),不影響正常的使用;強(qiáng)震作用下,能夠減少地震產(chǎn)生的能量,起到延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)體系自震周期的作用;具備優(yōu)良的耗能特性及地震作用后的自動(dòng)復(fù)位功能。2、房屋建筑基礎(chǔ)隔震的基本原理和特點(diǎn)2.1基礎(chǔ)隔震的基本原理“隔離避讓”、“以柔克剛”是隔震技術(shù)設(shè)防策略的立足點(diǎn)?；A(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的基本原理就是在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間安裝隔離設(shè)備(如隔震器、阻尼器等組成的系統(tǒng),在水平方向形成一個(gè)剛度較小的隔震層,用來對(duì)整個(gè)體系的剛度K和阻尼C進(jìn)行調(diào)整,從而使結(jié)構(gòu)的自震頻率發(fā)生改變,使結(jié)構(gòu)的自震周期延長(zhǎng),這樣就能夠使結(jié)構(gòu)的吸能和耗能的能力得到大幅提升,結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)大大減小,削弱地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的破

4、壞力。我們可以利用結(jié)構(gòu)的動(dòng)力微分方程對(duì)這一基本原理做出合理的解釋。2.2基礎(chǔ)隔震的特點(diǎn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)就是由于隔震層的安裝,整個(gè)結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能產(chǎn)生了很大的變化,主要起到兩個(gè)方面的作用:(1由于隔震層的剛度較小,這樣就使得地震作用產(chǎn)生的變形集中在隔震層,層間的變形大大減小,上部結(jié)構(gòu)呈“整體移動(dòng)”,使得上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件避免了因發(fā)生大變形而損壞;(2結(jié)構(gòu)自震周期T的延長(zhǎng),大大降低了上部結(jié)構(gòu)的加速度,這樣室內(nèi)人員就不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重不適的情況,同時(shí)防止室內(nèi)設(shè)施及物品大量的損壞,保障建筑物在震中及震后的使用,降低地震次生災(zāi)害發(fā)生幾率。3.基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)基礎(chǔ)隔震是目前使用最廣的一種隔震形式,也是最基本的

5、隔震結(jié)構(gòu)形式,其設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾個(gè)方面的事項(xiàng):(1由于隔震層部分要比建筑物基礎(chǔ)大,因此周邊的場(chǎng)地要充足。(2隔震層外圍設(shè)檔土墻,其上部還存在墻外狹道等,所以必須保證不會(huì)因?yàn)樯喜拷Y(jié)構(gòu)在地震時(shí)的移動(dòng)產(chǎn)生其他問題。(3隔震建筑物和周圍建筑物的聯(lián)系通道必須適應(yīng)相對(duì)變形,保證通暢無礙。(4隔震裝置的安裝位置要方便檢查和更換。(5一般情況下需采用柔性連接,或球型接點(diǎn),保證隔震層的變形和位移不影響設(shè)備管線,同時(shí)安放裝置及檢修空間也要考慮。4.建筑基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1隔震支座的選型與布置隔震結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件就是隔震支座,通常選用疊層橡膠支座。它是由橡膠和鋼板交互疊置在一起的。由于橡膠的彈性模量很小,可以將

6、其做成薄層,利用鋼板來限制軸向壓力引起的橫向膨脹,不但減小軸向變形,還能產(chǎn)生很強(qiáng)的抗壓能力。假如受到水平作用力,疊層橡膠支座就會(huì)按照自身的彈性模量變形,從而形成一個(gè)水平柔軟、豎向堅(jiān)固的支座。疊層橡膠支座的水平變形能力很重要,為了保證其水平變形的能力,可以加厚橡膠層,但其縱向支撐力會(huì)有所下降,水平剛度的軸力相關(guān)性會(huì)變大。假如在底層車庫(kù)的柱底安裝隔震支座,由于是半地下車庫(kù),因而應(yīng)留較大的空間在房屋的四周,確保橡膠墊變形空間充足。所以隔震支座的安裝地點(diǎn)選在底層車庫(kù)頂板,在車庫(kù)車庫(kù)層柱的柱頂四周布置。4.2水平向減震系數(shù)的概念減震系數(shù)其實(shí)就是指與不采用隔震技術(shù)相比,采用隔震技術(shù)后,建筑物受到地震影響降

7、低程度的一個(gè)系數(shù)。結(jié)構(gòu)隔震與非隔震建筑物各層最大層間剪力的比值可以反映減震系數(shù)。表一水平向減震系數(shù)劃分隔震與非隔震層間剪力的計(jì)算,采用多遇地震作用下的時(shí)程分析比較合適。時(shí)程分析法計(jì)算層間剪力時(shí),可利用用剪切型結(jié)構(gòu)模型。假如上部結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜,那么扭轉(zhuǎn)變形的影響也應(yīng)該考慮進(jìn)來。4.3隔震結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)預(yù)期的位移控制要求和水平向減震系數(shù)進(jìn)行隔震層的設(shè)計(jì),選取合適的隔震支座、阻尼器及為支撐風(fēng)載荷和地基微振動(dòng)提供初始剛度的部件組成。隔震層頂部需設(shè)置平面內(nèi)剛度足夠大的梁板體系,確保隔震層能整體協(xié)調(diào)工作。隔震支座上方的梁體系必須現(xiàn)澆,為增強(qiáng)頂部梁板平面內(nèi)剛度,可以配加強(qiáng)筋或者增大梁的截面尺寸。由于考慮

8、到隔震支座附近的梁、柱受力情況比較復(fù)雜,因而需要加密箍筋,情況特殊時(shí),可采用網(wǎng)狀鋼筋。5.結(jié)論抗震設(shè)計(jì)的目的就是減輕地震引發(fā)的各種損失和災(zāi)害,為了實(shí)現(xiàn)這一目的,我可以采取設(shè)置隔震層的方法。本文提出的就是現(xiàn)代房屋建筑基礎(chǔ)工程的隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過設(shè)置柔性隔震層,改變結(jié)構(gòu)的頻率,增大結(jié)構(gòu)的自震周期,避免與周圍場(chǎng)地發(fā)生共振,降低結(jié)構(gòu)受水平地震的影響,特別對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)。此外,從投入成本分析,隔震技術(shù)也是經(jīng)濟(jì)可行的。參考文獻(xiàn):1GB500112001,建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S.2楊迪雄.李剛,程耿東.隔震結(jié)構(gòu)的研究概況和主要問題C.力學(xué)進(jìn)展,2003.33(3:302 312.3祁皚,林于東.改進(jìn)的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震作用簡(jiǎn)化計(jì)算方法J.地震工程與工程振動(dòng),2006, 26.4陳尚鴻,祁皚,陳紅媛.關(guān)于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)中隔震影響系數(shù)的研究J.福州大學(xué)學(xué)報(bào), 2005,33(增刊:245250.5劉文廣譯,日