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隔震减震控制技术在建筑结构设计中的运用分析

2024-03-28高茹茹

建材发展导向 2024年5期
关键词:控制技术支座建筑物

高茹茹

(山西华鼎建筑设计有限公司,山西 太原 030001)

在建筑工程中,隔震减震控制技术能够在一定程度上降低外界震动对建筑工程结构的影响,通过对隔震减震控制技术进行分析,结合建筑工程项目的实际需求找出相对更加适合的隔震减震方法,进而使建筑工程结构设计质量变得更好。因此,有必要对隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用进行分析,以此来让隔震减震控制技术真正实现价值优化。

1 建筑结构设计中隔震减震控制技术的价值分析

在建筑结构设计中,为了最大限度提高建筑物的安全性,就必须结合工程项目的实际需求,来加强对隔震减震控制技术的应用,通过分析隔震减震控制技术的潜在价值,使得隔震减震控制技术在实际应用中变得更加具有针对性。

1.1 减轻建筑结构变形

隔震减震控制技术在实际应用中,其最主要的价值就是解决由地震所带来的建筑风险问题。地震的发生不仅会对建筑物安全造成影响,还将严重影响建筑内居民的正常生活。随着建筑行业的不断发展,为了降低地震发生所带来的负面影响,因此我们在建筑工程结构设计中,往往会结合工程实际情况加入隔震减震控制技术。为了让建筑工程结构质量变得更好,就应该结合建筑工程的实际情况来加强对隔震减震技术的应用,隔震减震控制技术的合理应用可以很大程度上降低地震给建筑物主体造成的影响,进而将建筑结构变形带来的影响降至最低。

1.2 降低经济损失

在建筑工程中,抗震减震设备的核心价值就是让建筑工程结构变得更加牢固,提高建筑物在面对地震时的整体性能质量。隔震减震控制技术在应用期间对于抗震具有良好的效果,能够有效保障人们的生命财产安全。随着科技的不断发展,全新的隔震减震控制技术在应用期间可以有效降低设备维护与更换频率,进而达到提高经济性的目的。由于全新的技术设备所采用的材料与技术往往更加先进,因此即便经历了小规模地震,同样无需修改与更换,只要能够降低对设备频繁更换的依赖,就可以降低对资源的浪费,并提高建筑工程项目的经济性。

1.3 控制建筑工程成本

在传统建筑工程中,为了能够真正实现减震抗震,工程项目往往会增加抗震设备预算,而在实际工程中,因为隔震减震控制技术的特殊性,所以抗震设备所采用的资金往往普遍低于预算资金,如果施工单位未及时加强成本造价控制,就将导致工程造价有所上升。隔震减震控制技术在实际应用中,可以在一定程度上降低工程成本造价,因为以新兴技术为基础的隔震减震控制技术设备所采用的施工材料往往更加先进,所以隔震减震控制技术在应用期间可以避免使用过多的抗震设备,进而让建筑工程的成本节约效果变得更好。

2 建筑工程结构隔震减震控制技术的应用原理与类型分析

在建筑工程中,隔震减震控制技术能够有效降低地震带来的负面影响,通过分析隔震减震控制技术的思路与类型,才能结合工程项目的切实需求找到适合的隔震减震控制技术方法,进而让隔震减震控制技术在应用中变得更加具有针对性。

2.1 隔震减震控制技术的应用原理

隔震减震控制技术在实际应用中,可以选择的隔震减震思路大致可以分为3类,不同类别的隔震减震控制技术在应用中能够发挥的效果各不相同,隔震减震控制技术的主要原理如下:

消能减震在应用期间,可以通过增强建筑结构附加阻力值的防护窗来达到降低建筑结构地震反应程度的目的。特别是耗能结构元件,更是可以对建筑工程结构在遇到地震的情况下完成对地震能量波的消减与吸收,通过吸收地震能量波可以实现对建筑工程主体结构的保护。从隔震减震控制技术的角度进行分析,消能减震可以在建筑结构中,借助建筑上层结构的隔震层发挥消能效果。

机械减震绝大多数指的是无粘结钢支撑的减震系统,通过建筑工程结构的钢支撑与外包钢管的不粘结性,或是在内部钢支撑上涂抹足够的无粘结漆,可以有效生成滑移界面,通过在滑移界面中采用适合的机械材料并加强材料尺寸设计与施工,可以完成对内部与外包层的相对滑动,进而避免内部钢支撑结构在运行期间出现横向变形或整体、局部弯曲[1]。

在隔震减震控制技术的应用中,跷动减震非常重要。就目前而言,跷动减震可以实现对建筑工程上部与下部结构在竖向设计中的不紧固设计,其他减震方法则可以对建筑结构承受地震压力偏大的支撑结构的不紧固设计。

2.2 隔震减震控制技术类型分析

2.2.1 软基隔震

隔震减震控制技术的核心价值就是抗震,能够有效规避地震造成的严重危害。通过在地基工程中利用软材料进行隔震,可以对建筑工程建造期间实现地基质量最大化。隔震技术在应用期间必须开展高质量的隔震设计,隔震设计可以在地震发生的情况下降低建筑工程损失。在建筑工程中,地震隔离设计非常关键,隔震设计中,需要考虑建筑柔软的建筑隔震层,利用柔软材料进行施工,可以让建筑工程在施工结束后发挥出保护作用,进而降低地震波对建筑工程造成的损害。相较于传统砂砾等材料,这种柔软材料在实际应用中具有极强的隔震效果。

2.2.2 滑移面隔震

在建筑工程项目中,为了让隔震效果变得更好,就应该在建筑物的基础上加设隔震设施,隔震设施的应用能够明显降低地震造成的损害,隔震设施还可以避免建筑结构被破坏。在实际应用中,可以借助滑移面来加强隔震效果,通过在上部结构与建筑物基础位置设置滑移面,并在滑移面上使用更多具有较高摩擦系数的材料,这样就能够在遇到地震时,让建筑物在整体水平移动中通过滑移面的摩擦来耗费地震能量,这样能够有效阻止地震传输,进而让隔震质量变得更好[2]。

2.2.3 层间隔震

在层间隔震中,层间隔震可以在建筑物层间设置隔震设备,通过在层间位置处安装可以实现耗能减震的设备,可以在地震出现之后,有效降低地震带来的负面影响,并完成对地震能量波的吸收。层间隔震可以降低地震对建筑物的损害,因此对于建筑施工方而言,层间隔震是1种简单且容易实现的隔震效果,隔震技术在应用期间,能够在低成本的情况下最大限度提高抗震效果。通常情况下,层间隔震在旧建筑物结构改造期间能够实现效果最大化,而在全新的建筑工程项目中,层间隔震却无法发挥出应有的效果。

2.2.4 悬挂式隔震

悬挂式隔震在应用期间,可以通过铁链与其他悬挂物将建筑结构悬挂到大型钢架中,在出现地震后,通常只有极少数地震能量能够传输至悬挂结构中,地震能量传输在悬挂结构之后,建筑物的工程结构不会受到影响。所以,悬挂式隔震能够有效提高人身财产安全性。需要注意的是,悬挂式隔震在应用期间具有一定程度的弊端,悬挂式隔震往往只能在钢结构中得到应用,所以在很多建筑物中往往存在施工限制的情况。

3 隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用

隔震减震控制技术的应用能够降低地震灾害带来的负面影响,通过以隔震减震控制技术为基础,对建筑物加强防护,可以有效保障人们的生命财产安全性,通过加强地震能量波的吸收,能够将地震带来的负面影响降至最低。

3.1 工程概况

A市某体育馆建筑工程项目整个建筑平面为八角形,南北纵向长度为88.25m,东西横向长度为76.19m,屋顶高度为27.56m,体育馆占地面积为7 868.24m2,建筑面积为17 864.25m2。体育馆下部基础为桩基础,上部承重结构为预制柱与现浇梁共同组成的装配式框架。体育馆项目于2004年正式投入运行,随着时间推移,如今体育馆的隔震减震效果已经逐渐无法满足实际需求,因此需要通过对隔震减震控制技术进行分析,以此来实现对体育馆隔震减震系统的改造与优化[3]。

3.2 建筑结构设计中隔震减震控制技术的应用策略

在建筑结构设计中,隔震减震控制技术需要从上部结构、隔震体系与下部基础3个环节来提高隔震减震效果。其中上部结构可以通过隔震层来实现对基础之间的连接,建筑工程同样会选择采用刚性连接,所以在建筑工程中进行隔震减震结构设计时,需要注意切断上部结构与基础之间的连接,并通过针对性处理来加强上部切割面的水平刚度参数,这样便可以满足工程项目对于上部结构水平刚度的实际需求。

3.2.1 基础设计

在工程项目中,为了利用隔震减震技术实现建筑物加固,就必须在分析建筑结构的同时,了解传力情况,只有这样才能了解隔震结构受力体系对于建筑物加固的切实需求。通常情况下,随着建筑物传力途径的改变,需要针对建筑物基础开展加固处理,而扩大基础则是建筑工程相对最为常见的加固方式。如单独柱基加固可以采用底面四边扩大加固,条形基础更加适合双面加宽,只有结合工程项目的实际情况找出适合的加固施工方法,才能让加固施工质量变得更好。在基础施工中,为了让混凝土连接效果变得更好,应该在混凝土浇筑前开展凿毛清理,必要时可以每间隔一段距离设置一段锚固钢筋。

3.2.2 下支墩施工设计

因为基础隔震结构将会改变建筑物的原有传力模式,原有墙上的荷载往往会以均布荷载的方式实现传递,通过打造基础隔震结构,需要将荷载集中至隔震支座,所以必须在加固改造中重点关注下支墩承载力情况。在面对已经实现加固改造的基础时,需要结合轴心受压柱来进行加固计算,施工期间需要注意开展凿毛处理,钢筋施工阶段需要加强预埋件放置,通过重点关注新旧结构的连接情况,可以让施工效果变得更好。

3.2.3 托墙梁与隔震缝施工设计

在托墙梁施工中,需要结合建筑结构特点来选择适合的托换方法,双夹梁托换在应用中可以借助墙体两侧夹梁与横向拉梁来实现辅助施工,施工期间可以结合整体移位托梁来完成施工处理[4]。

在隔震缝施工时,必须确保混凝土强度满足设计值,施工期间需要针对隔震支座周围进行预留空间,只有这样才能在地震出现后确保建筑物的上部结构能够有可能完成水平位移。

3.2.4 隔震支座安装规划设计

隔震支座工序简单,技术要求相对较高,作为隔震加固中的重要环节,隔震支座安装质量将会直接影响到工程项目的整体隔震效果。隔震支座施工期间,需要优先开展下支墩作业,在隔震支座就位后方能开展上支墩预埋板施工。在隔震支座施工期间,应该重点关注施工材料质量,只有在材料采购、验收阶段加强针对性管理,才能让后续施工变得更加顺利。在选择橡胶隔震支座的情况下,必须重点关注施工平整性,平整性将会对橡胶隔震垫的性能造成严重影响。在连接板的组装阶段,需要安排2个施工人员进行对称施工,避免因为施工受力不均匀而影响到安装质量。在吊装环节需要对吊点进行控制,吊点控制可以避免隔震支座与连接板出现错位的情况。除此之外,在施工中还需要加强隔震支座的保护措施,以此来达到提高施工质量的目的。

3.2.5 框架柱隔震托换与基础移位施工设计

在隔震支座上支墩施工期间,应该重点分析新旧混凝土界面的协调性,并针对钢筋锚固等环节进行加强处理,通过对施工细节进行优化,可以让施工效果变得更好。在安装隔震支座时需要注意防护,在施工上部托梁以及楼板处要加强收缩管理,在绑扎上托梁时,需要在托换范围结合柱高设置焊接箍筋。如果托换柱荷载过大,可以通过托换牛腿纵筋来保证施工效果。

隔震技术在建筑工程中应用为了实现应用效果最大化,就必须主动克服施工阶段可能遇到的难点情况。在移位施工环节,新基础与上部结构需要重点关注隔震构件的植入情况。在新基础工程中,需要在隔震下支墩顶面预设连接板并留下凹槽,此时可以覆盖木板以及其他保护措施来加强连接板保护能力。施工上轨道梁与加固底盘同样需要在上支墩与隔震支座上设置预埋板。在建筑物移位至设计区域后,需要针对预埋板与隔震支座进行校正,并通过机械连接等方式来加强连接能力。施工全程需要针对隔震支座进行保护性处理,只有这样才能让施工效果变得更好[5]。

A市某体育馆工程项目,通过在加固施工中加强对隔震减震控制技术的应用,并以建筑结构设计为基础来实现工程规划,成功在规划设计阶段满足了工程需求,通过严格结合设计方案加强工程加固施工,A市某体育馆最终加固效果得到了保障。

4 结语

在建筑工程项目中,隔震减震控制技术的重要性毋庸置疑,通过在建筑结构设计中加强隔震减震控制技术的应用,可以在提高工程质量的同时增强工程项目安全性。相信随着更多人意识到隔震减震控制技术的价值,建筑隔震减震控制技术将会变得更好。

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