隔震、减震控制技术在建筑结构设计中的运用分析.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 06 日 作者简介:郑朝曦(1991),男,汉族,河北石家庄人,大学本科,中级职称,研究方向为建筑结构设计。-37-隔震、减震控制技术在建筑结构设计中的运用分析 郑朝曦 中联合盛科技有限公司,河北 石家庄 050000 摘要:摘要:本文在阐述建筑结构隔震、减震控制技术基本原理的基础上,从隔震结构的特点、隔震控制技术应用原理以及隔震系统组成等方面分析了隔震技术在建筑结构设计中的具体应用;从结构耗能减震技术的特点、结构耗能减震装置的类型以及耗能减震结构对建筑设计的要求等方面分析了减震技术在建筑结构设计中的具体应用。对建筑结构隔震减震设
2、计提供了一种参考。关键词:关键词:建筑结构设计;隔震控制;减震控制;装置类型;应用分析 中图分类号:中图分类号:TU3 民用建筑为人类提供了必要的生活空间,也是人类追求美好幸福生活的必要载体。对于建筑设计人员和建筑施工人员来说,如何保证房屋建造质量、居住安全、建筑结构的稳定性以及高等级的抗震性能是其职业生涯中首要考虑的问题。随着城市化进程的不断加快,土地利用集约化的理念不断深入建筑设计和建筑规划人员的思想,在有限的土地资源上想要实现更多建筑空间,只能向高层建筑发展,所以城市建筑内高层建筑、超高层建筑如雨后春笋般拔地而起。高层建筑在给人类生活带来更佳体验的同时,其防震减震技术也也提出了更高的要求
3、,如何进一步有效提升高层建筑的抗震性能已是摆在建筑设计和建筑施工人员面前的一道不可回避的问题。基于此,本文深入探讨防震、减震控制技术在建筑结构设计中的具体应用,确保按照此理念设计和施工的建筑在地震来临时,能最大限度提升建筑结构的安全性能,保护建筑使用人员的生命财产安全1。1 建筑结构隔震、减震控制技术简述 建筑结构隔震、减震性能实际上是指建筑结构本身的整体强度、建筑结构整体刚度以及建筑结构整提的延性,通过对建筑结构整体刚度、强度以及延性的提升,可以有效增加建筑结构本体在地震灾害面前的结构稳定性,继而达到最大限度减少地震中人员伤亡和财产损失的目的。增加建筑结构本抵抗地震能量或者消耗地震能量的设计
4、思路属于被动抵抗地震灾害的设计思路,由于地震产生的能量波太大,波及范围太广,所以被动的提升建筑结构刚度和强度对抵抗地震能量有一定帮助,但是其在减少地震灾害带来的损失方面的效果不甚明显。与被动提升建筑结构主体强度和刚度的设计方法相比,在建筑结构内部通过系统性的分析调查和计算,在合理的位置增加隔震和减震系统,能更好的减低地震灾害对建筑结构的损害,也能更好的保护建筑使用者的人身安全和财产安全。根据建筑结构特点、建筑结构高度以及建筑结构的抗震等级等因素为基础,在建筑结构本体内预先设置控制装置来抵御地震能量波,将地震能量进行短暂存储和消耗,最大限度的减少地震能量对建筑结构本体的冲击,保护建筑结构安全。相
5、比被动抵抗地震能力的设计理念,此种设计理念称为“建筑结构隔震、减震控制理念”,在此减震理念下完成的建筑设计,可以有效的降低地震能量对建筑结构的冲击。建筑结构隔震、减震控制技术按照是否需要外部能量加持,划分为 4 种隔震、减震类型,如图 1 所示。从图 1 中可以看出,被动控制减震技术和半主动控制减震技术都不需要外部向建筑结构内部输入控制力来抵抗地震能量,被动控制技术在地震发生时,不但不需要外部输入控制力,也不需要外界干扰信息的加持,而半主动控制减震技术是需要外部干扰信息的加持。主动控制减震技术是需要一部分外部能源输入,当地震发生时,主动控制减震技术不但需要需要外部能量输入,还需要外界干扰信息加
6、持。主动控制减震系统由传感器、运算器以及施力作动器三类装置共同组成。主动控制技术是将地震控制理念融入自动控制技术的中国科技期刊数据库 工业 A-38-一种全新隔振、减震思维方法,可以对建筑结构所受到的地震能量冲击进行转化和储存,可以较好地保护结构安全性能。混合控制就是将图 1 中前三种控制模式进行两两混合后得到的组合控制模式并加以灵活运用。从图 1 中可以看出,隔震、减震技术还是属于被动减震技术范畴,但是这个被动减震范畴与我们上面提到的增加建筑主体结构刚度、强度以及延度的被动防御是两个概念。本文接下来将以从建筑结构隔震控制技术和建筑结构消耗地震能量减震控制技术两方面进行分析研究。图 1 建筑结
7、构隔振减震控制技术类型分类图 2 隔震、减震控制技术在建筑结构设计中的具体应用 2.1 隔震技术在建筑结构设计中具体应用 2.1.1 隔震控制技术概述 建筑结构隔震的具体操作是在基础和建筑上部结构之间设置一套具有隔震作用的装置或者一整套具有隔震功能系统,在建筑基础范围内形成隔震层。建筑基础隔离层相当于将建筑基础与建筑主体结构进行了有效隔离,当地震发生时,建筑基础结构承受了大部分地震能量,建筑基础结构隔离大部分地震能量的同时,也消耗了部分地震能量,减少了地震能量向上部建筑结构主体传输,继而较好的保护了建筑主体结构的安全,明显降低了建筑结构主体对地震能量的反应,在地震发生时,建筑结构主体在建筑基础
8、隔震系统的保护下,只会有轻微振感和轻微的结构变形,尽最大努力保护了建筑使用者的生命财产安全2。2.1.2 隔震控制技术应用原理 建筑结构基础隔震系统设置时,需要用到隔振器和阻尼器。隔振器和阻尼器在垂直方向上的刚度非常大,相比垂直方向巨大的刚度来说,隔振器和阻尼器水平方向的刚度较小。当地震发生时,地震能量是从下至上,以垂直的方式从建筑基础向上部建筑结构主体传递,而隔振器和阻尼器在垂直方向上的较大刚度增加了建筑隔震效果,隔振器和阻尼器的强度越大,建筑结构的减震效果越好。隔震控制技术的基本原理是通过隔振器和阻尼器等装置形成一整套完整的隔震控制系统,可以有效的阻隔地震传递的破坏力,有效延长建筑结构的使
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