建筑设计论文建筑物抗震结构设计方向论文范文
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摘要:地震是具有随机性、有难于把握的复杂性以及不确定性，要想准确的掌握和预测地震的特性和参数，科学界目前尚无法做到。而在建筑物的抗震结构设计设计方面，未能充分考虑到结构空间的空间作用、材料实效以及阻尼变化等因素，因此也存在着不准确性。综上所述，结构的抗震设计应该立足于工程抗震的基本理论与长期的抗震经验的总结，在这里我仅提出隔震设计。
关键词：结构设计,隔震设计
引言
传统的结构抗震设计是依靠增强结构本身的抗震性能（例如强度、刚度、延性）即通过结构本身来储存和消耗地震能量来抵抗地震的作用，这也就是说传统的抗震设计是被动的、消极的抗震设计。隔震设计是建筑设计为减轻地震灾害而采用的设计新技术，实践证明，有条件的利用抗震技术来减轻地震造成的建筑灾害是完全有可能的。
一、隔震设计的概念
1.1隔震设计
隔震设计是在基础与上部结构之间设置由隔振器、阻尼器等组成的隔振层，隔离地震能量向上部传递，减少输入到上部结构的地震能量，降低上部结构的地震反应，以达到预期的防震要求。
隔震设计与传统抗震设计比较表
传统抗震隔震设计
结构体系加强上部结构与基础的连接削弱上部结构与基础的连接
设计思想提高自身的抗震能力隔离地震能量的输入
方法措施强化结构强度和延性滤波
1.2隔震设计原理
大家都知道，当建筑结构体系的总水平力超过结构基底的滑动摩擦力时，建筑结构体系就会产生滑动，反之，结构体系的总水平力小于结构基底的滑动摩擦力时，结构体系就不会发生滑动。对于以剪切变形为主的建筑结构，地震作用可以通过结构的基底剪力来进行衡量。也就是说当F1/F2>1时(在这里F1表示采用滑动减震措施后的最大基底剪力，F2表示表示该结构不产生滑动的条件下地震时可以出现的最大基底剪力。)，表示结构虽然采用了隔震设计，但是结构本身未发生滑动，也就是说隔振措施未产生实际效果，这样的效果等价于传统的抗震设计。因此隔振措施起作用的先决条件是F1/F2<1。
隔震设计的原理是在建筑的上部结构与地基之间设置隔震系统，适当的增加结构的阻尼，延长结构的震动周期，以此来降低整个结构的加速度的反应程度，同时又使结构的位移集中于隔震层上，使得上部结构自身相对位移很小，就像刚体一样，结构上基本处于原有的工作状态，建筑物也就不会发生破坏或者倒塌。隔振系统一般具有竖向刚度大、水平刚度小等特点，且具有能提供较大阻尼的特点。但是该项技术有一个特殊限制条件就是：风荷载以及其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构自身总重力的10%。
1.3隔震层的设置与选择
1.3.1其中，隔震层的设置最适宜选在结构第一层以下的位置，橡胶隔震层的支座间距最好不要过大，适宜设置在受力较大的位置，其规格、数量以及分布应该根据竖向承载力、阻尼的要求以及侧向的刚度三者来通过计算确定，设置的要求是在罕见地震后，隔震层不宜出现拉应力，不应该出现不可恢复的变形。
我们可以通过公式Kh=∑Kj以及公式￠=∑Kj(tj)/Kh来进行计算，其中：Kh表示隔震层水平动刚度；￠表示与隔震层等效的阻尼比；Kj表示第j层支座（包括阻尼器）由实验确定的水平动刚度；tj表示第j层的隔震支座由实验确定的等效粘滞阻尼比，若单独设置阻尼器时，以上公式应该包括相应阻尼器的相应阻尼比；对于Kj，若试验中发现动刚度与和加载频率有关时，这时最好采用与相应的隔振体系基本自振周期相应的动刚度值。当隔震支座由实验确定设计参数时，竖向荷载应保持表一的橡胶隔振支座平均压力限值。对多地震验算，宜采用隔震支座的剪切变形为50%的水平刚度和等效粘滞阻尼比且水平加载频率为0.3hz。对于罕见的地震，当直径小于600mm时，隔震支座宜采用水平加载频率为0.1hz且隔震支座剪切变形为大于等于250%的水平动刚度与等效粘滞阻尼比；当隔震支座直径不小于600mm时可采用水平加载频率为0.2hz且隔震支座剪切变形为100%的水平动刚度和等效粘滞阻尼比。
表一：橡胶隔振支座平均压力限值
建筑类别甲类建筑乙类建筑丙类建筑
平均压力限值（Mpa）101215
1.3.2隔震层以上的隔振措施应当符合如下隔振措施要求规定：首先，上部结构和地面之间，必须设置明确的水平隔振缝，这时若不能确定水平隔缝时，至少应设置水滑移垫层；其次，隔震层以上结构应至少满足不阻尼阻碍隔震层在罕见地震下所采取的隔振措施，也就是说上部结构的周围应当设置防震缝，缝的宽度大于等于隔震支座在最大的地震作用下的最大位移的1.2倍；最后，对丙类建筑物在隔震层以上的抗震措施而言，当水平方向减震系数为0.75时，不应当降低非隔振时的有关抗震措施。当水平方向减震系数小于等于0.5时可适当降低相应要求，但是，这时候抵抗竖向力的抗震设施标准必须不能降低。
比如，根据设计验算隔震后现浇混凝土结构的抗震等级应该如下表所示：
隔震后现浇混凝土结构的抗震等级
结构类型7度8度9度
框架高度（m）<20>20<20>20<20>20
一般框架四三三二二一
抗震墙高度（m）<5>5<5>25<25>25
一般框架四三三二二一
二、其他相关设计规定
2.1隔震支座和阻尼器的连接构造要求。
对于隔震支座和阻尼器的安装设计，应当在便于检修人员施工的部位。对于隔震支座上部以及基础结构之间的连接件，应具有传递罕见地震下支座的水平剪切力的能力，抗震墙下的隔震支座的间距小于或等于2.0m。最后，外露的预埋件应具有可靠地防腐措施，其中预埋件的锚固钢筋应要与钢板焊牢固，锚固筋的锚固长度不宜大于20倍的钢筋直径而且不应当小于250mm。
2.2隔震层部构造连接要求
在隔振层顶部应当设置梁板式楼盖，并且应符合如下要求：当采用装配式或现浇混凝土板时，配筋现浇面层厚度不应小于50mm，现浇板的厚度应当大于等于140mm。隔振支座的纵向以及横向梁应采用现浇混凝土结构；隔震层顶部梁板的刚度以及承载力，最好大于一般楼面梁板的刚度和承载力设计要求。
2.3特殊要求
为使得设计的隔震机构能够达到预期的隔震目标，除了要满足一般的使用要求外，还应满足：能够稳定的支撑建筑物，水平刚度适中，能够适应建筑物与地基之间的相对位移，在强震的作用下，当隔震系统发生大变形时不产生是问现象。
三、隔振结构的使用范围。
1.医院、银行、保险、通讯、消防、电力等重要建筑物；2.首脑机关、指挥中心以及放置贵重设备、物品的书房等；3.纪念性的建筑物、一般工业与民用建筑。
结语
抗震设计的原则为频繁地震作用下，建筑物基本上不产生损坏；在罕见地震的作用下，建筑物允许产生破坏但是不倒塌。经过抗震设计的建筑物，不能避免地震时的强烈晃动，当遭遇强大地震时，虽然可以保证人身安全，但不能保证建筑物及其内部设备及设施的安全，而且建筑物由于受到严重破坏时常常会遇到不可修护的境遇，若采用隔振就可以避免这些的发生。建筑结构设计是合理运用可行性方案，合理的选择构建的组成材料，做到社会与环境的和谐统一，美学、技术、适用的有机集合。运用新思想、新策略打造建筑结构设计第一品牌。真正做到建筑物的适用性。
参考文献
[1]赵新铭.工程结构设计原理.科学出版社.2007.3.
[2]熊丹安.建筑结构.华南理工大学出版社.2009.1.
[3]董晓峰.房屋建筑学.武汉理工大学出版社.2009.2.
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