探讨高层建筑结构设计中的基础隔震

探讨高层建筑结构设计中的基础隔震

邝新宇

邝新宇（广西广立连邦建设工程有限公司，广西南宁530022）

摘要：随着当前社会发展的过程中，各种技术要求日益增加，在建筑施工的过程中人们对各种施工工艺要求不断的提高。建筑结构设计的变化在当前施工过程中是主要的施工管理措施和控制方法，更是当前建筑管理分析的前提和关键。建筑作为城市化发展的衡量标准和依据随着当前社会科学技术的发展飞速的发展。本文结合高层建筑的结构设计及特点，就高层建筑结构施工中基础隔震的组成原理和施工工艺进行分析与探讨，为高层建筑体系在设计过程中的基础隔震提供理论依据和指导措施。

关键词：高层建筑；结构设计；隔震体系；技术

建筑是衡量一个时代发展的主要依据和标准。在当前社会发展中，随着经济体制和社会的不断进步，人们对建筑物要求不断的发展，建筑结构的变化逐步成为当前社会发展的关键。随着当前社会发展过程中，各种技术手段和设备在建筑施工中的不断利用，建筑结构形式随着当前人们审美观念的变更日益变化，建筑结构的要求日益提高。建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物，是结合当前美术学和建筑学位一体的发展流程。在当前，建筑施工要求不仅仅是对各种施工方式和施工措施的提高和转变，更是在当前对施工质量和结构形式要求的变更。在建筑结构设计中，基础隔震是保证施工质量的前提和关键，更是其在发展过程中保证建筑安全性和美观性的主要措施，更是提高当前建筑经济社会效益的关键手段。

1高层建筑的结构与设计理念

在当前社会发展中，高层建筑已成为城市化发展的主要形式，其建筑规模和建筑高度也在不断的提升。使得在发展的过程中产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。在建筑高度不断增加的过程中，楼层的荷载能力和各种自然因素的抵抗要求也在日益的增高。对自然界所产生的各种重力荷载，风力荷载和地震荷载的抵抗要求不断的提高是当前建筑物质量的保证。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。随着当前建筑施工过程中各种技术手段的应用，在当前建筑施工过程中各种管理措施和管理手段的方法也在不断地提高，为其发展奠定了基础前提，是理应相应的技术结构进行改变，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。在高层建筑结构和形式的设计过程中是利用相应的技术手段，进行基础隔震层的设计和施工，这也就决定了建筑的经济性。

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。这包括以下几方面。

一是所设想的空间形式应当固定在地面上。

二是所设想的空间形式必须能抵抗水平风力作用的地震作用。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。

2高层建筑结构设计的特殊性

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

3高层隔震体系的特殊性

高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比，具有特殊性。

首先，对高层隔震建筑，上部结构不能满足刚体运动的假定，高振型反应分量的影响不能忽视，不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应。

二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大，在较大地震和强风作用下，隔震支座可能会有拉应力的出现，如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。

三是高层、超高层的自振周期都比较长，所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期，以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析，具有较高的研究价值和重大的工程意义。

4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、隔震层和下部结构三部分。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。

5高层基础隔震技术原理

传统的抗震结构是通过结构和构件来抵抗并消耗地震能量的，设计时将地震作用力作为一种外加荷载，与作用在结构上的其他荷载进行组合来设计和验算结构是否满足设计和使用要求。隔震建筑则增加了专门的变形和耗能装置：橡胶隔震支座和阻尼器(如铅阻尼器、油阻尼器、钢棒阻尼器、粘弹性阻尼器、滑板支座等)橡胶隔震支座具有提供竖向承载能力、弹性得位能力、良好的变形能力等特性。此外铅芯橡胶隔震支座同时还具有消耗地震能量的耗能特性。

结束语

随着当前社会发展过程中，人们对高层建筑施工要求的不断提高，对建筑结构设计过程中的各种技术手段和方式的要求也在日益的提升。在高层建筑结构不断变化的过程中，提高结构的抗震抗压能力是当前设计的重点，基础隔震的设计是保证建筑施工安全的关键，其在设计的工程中是结合当前各种技术手段进行分析和设计的过程，是保证建筑施工安全和建筑质量的主要手段。