建筑设计中土木工程结构相关减震措施

关键词：建筑设计；土木工程结构；减震 

　　在2008年5月12日，我国发生的7.8级汶川大地震，还有2016年初发生于台湾的地震等，损失惨重，造成了众多生命的消逝；另一方面，地震会破坏地面上的建筑物、各种生物等，而且，当这些建筑物或大型树木倒塌时，也会给人类带来严重伤亡，因此，对于人难以控制的领域应该防患于未然，采取远离的措施，而对于人类可控的范围，则应该采用防震技术进行预防，尤其应该加强对建筑结构中抗震结构设计的研究。 

　　一、概述 

　　在我国，建筑行业以《建筑抗震设防分类标准》为依据，进行具体的抗震设计，从而为建筑工程结构质量提供可靠保障；在抗震设计方面，会根据不同的区域、工程要求等，选择不同的抗震设计方案；其最终目的在于切实落实抗震标准要求，严格按照相关需要进行抗震结构设计，并将其运用到实际的施工之中。随着建筑新的建筑材料的发现与应用，在建筑设计中土木工程施工中的材料越来越向轻型、简型材料更新，因而相关减震的内容与减震措施也在跟随着材料的变化而变化，比如，在建筑场地的选择方面、在建筑空间布置设计方面、在技术参数方面，也都有了一些相应的变化。 

　　二、建筑设计中土木工程结构抗震设计内容 

　　首先，从建筑场地的选择方面看，设计师在具体的设计中，会更关注其平坦性、开阔性，并对地质的密度、硬性以及相关构成加以具体检测；也会增加对荷载承重的分析，同时会尽可能避开液化土层、软土地基等；尤其是对于自然灾害的预防，比如对易发生泥石流、滑坡等地段进行场地选择时的避免与预防，以及对地震断裂带的避开等，以此减少地震灾害。 

　　其次，在建筑结构平面空间、立体空间方面的设计方面，为了提高建筑结构自身的优越性，达到抗震性能的提升，会考虑选择稳定、科学、合理，符合数据计算标准要求的相对条件，以确保在均衡性方面、简单性方面、整体性方面做到切实有效。 

　　第三，即是对于参数技术的科学运用，比如，在延性系数设计方面以最大曲率为对象，对建筑结构抗震设计中的抗震数据进行具体运算，并根据它计算出最大曲率，通过对延性系数加以计算，可以弄清晰二者的关联，再依据需求的延性系数，设置抗震方案。设 为建筑抗震结构设计中的极限曲率， 为其屈服曲率； 是抗震构件的极限位移， 为曲线位移；则可以用公式表达为 

　　三、减震措施 

　　1、基础隔震设计 

　　首先，在建筑物方面，可以透过地震反应谱推断地震出刚度大、周期短、加速度大等特点，因此可以通过增加延长结构基本自振周期来达到有效预防，在延长的结构中，地震的作用力会随着逐渐的力的释放而得到缓解；具体来看，即是在建筑结构的底部、基础顶面之间，构建起一个隔震控制体系，将上部结构、基础加以分离，以一般的建筑物的圈梁地基抗震原理就可以理解这个控制体系的作用与原理；根据工程实践经验可以了解到，较为常用的有橡胶支座，这种设置是通过橡胶片、薄片增强钢板粘硫化加工形成，其特征表现在水平向度、垂直向度方面，一低一高能够有效的将地震引发的作用力承载，并传感到墩台，弹性好、适应性强，剪切变形功能可有效的满足上部构造水平位移。 

　　2、安装阻尼器 

　　安装阻尼器后，就可以使土木工程结构与之构成一个整体，共同发挥作用。比如在吸收、耗散地震输入能量方面，就可以起到很好的效果，而且小震、风载作用等，通过阻尼器的弹性功能皆可以得到化解；从工作原理方面看，根据不同的类型会有不同的工作方式，比如在粘弹性阻尼器类型中，通过粘弹性材料、约束性钢板的构成部分，可以利用剪切变形将能量耗散，减少结构受力；再如，在摩擦阻尼器类型中，就是直接利用摩擦力达到对地震输入能量的减少；至于粘滞阻尼器类型，则是根据空间结构节点、单元数目众多的特点，增加各部件间的联系能力，减少自由度大带来的各种风险，可广泛应用于大跨空间结构的土木工程。 

　　3、隔震装置与阻尼器的安装 

　　首先，在橡胶支座的安装中，要求先对支座轴向力进行精准计算，然后根据算得的直径进行平面布置，架梁、落梁要求根据梁型具体操作，以t型梁为例，需要使纵轴线、支座中心线相合，而板梁、箱梁则与其不同，以平行为宜；需要注意的事项是在架第一跨板梁、箱梁时，要做好十字中心位置的标记，确保重合，平面要统一于内，确保剪切变形功能的正常发挥。其次，对于阻尼器的安装，则要求选择结构中对地震反映最大或较大的位置，并以梁柱节点、梁节点位置为安装区域；可采用铰接、或自由滑动支座。 

　　4、注意事项 

　　首先，在均衡性方面，应该考虑地震来袭时的作用力，引发的应力、对空气冲击所形成的作用力等，所以，应该考虑多方面的作用力，从而保证平面主轴方面强度、刚度，从而通过强有力的稳定性能克服来自地震灾害的强大冲击； 

　　其次，通常而言，强度高、稳定性好，抵抗能力就越强；因而在结构的简单性方面，主要是考虑到建筑结构的稳定性，才选择此类结构，因为建筑结构设计的简单化，可以减少其它因素的影响，从而增加对建筑的加固建设，防止稳定性出现问题；还有在整体性方面主要是从整体抗震、部分抗震两个方向思考，确保整体上的抗震能力，又增加局部的抗震能力，从而将其消于无形之中，保障建筑工程的质量，防止因单一化造成灾难来临时的坍塌现象。 

　　第三，做好对结构减震措施的检验工作，能力普法集中用于设计好的抗震方案之中，重点分析抗震中的弹塑性问题、汇总抗震设计中的剪力、屈服位移；并且，在这种方法的运用之下，以变化曲线设计的方法，可以将加速度（Sa）、建筑位移（Sd）的关系清晰的表达出来；而且需要延性系数的参与；具体的公式如下 

　　其中，屈服位移（ ）与位移限值的比值（ ），就等于延性系数（ ）；而当不小于3时，抗震结构设计会有充足的延性空间，从而达到抗震的效果。 

　　结束语 

　　总之，在新的时代就要坚持与时俱进、因时制宜；由于自然灾害对人类的生存有巨大危害，科学研究表明现在的地球正处于地壳运动的活跃期，以地震最为严重与常见，加之人类科学到现在为止对于地震灾害的预测能力还非常有限，所以，应该增加对建筑结构中的抗震结构的研究与探析，做好防震措施，保障建筑施工的有效性，从而为建筑质量与预防地震提供重要保障；因而在建筑结构设计中，应该注重对抗震结构的设计；并通过安装阻尼器、隔震装置等满足当前的工程建设中对于抗震、减震的需求。 

　　参考文献 

　　[1]何文福，刘文光，杨骁等.高架桥与建筑新型复合减震结构地震反应参数影响分析[J].振动工程学报，2013（1）. 

　　[2]李春祥，王超，张丽卿等.基于Kanai-Tajimi地震模型不规则建筑AMTMD减震行为的研究[J].振动与冲击，2014（10）. 

　　[3]邓雪松，吴从晓，周云等.高位转换防屈曲支撑减震结构支撑简化设计方法研究[J].振动与冲击，2013（2）. 

　　[4]熊仲明，韦俊，权吉柱等.古建筑殿堂型结构耗能减震性能的有限元分析研究[J].振动与冲击，2015（12）. 

　　[5]吴从晓，周云，邓雪松等.高位转换粘滞阻尼减震结构阻尼器合理阻尼系数研究[J].振动与冲击，2014（3）.