新型隔震技术在高层建筑中的应用研究

罗建辉

摘    要：目前，常见的隔震技术通常只关注高层建筑物本身的延性结构体系，却忽略了建筑的结构舒适度。本文提出了一种新型隔震技术体系，即双层隔震技术体系。这种隔震技术包含两道隔震层，在高层建筑结构应用这种新型隔震技术可以克服了高层建筑中原有的简单的隔震体系的缺点，有效地避免高层建筑在地震发生时的结构破坏。此外，这种新型隔震结构能够分散和减少地震产生的能量，因此，在未来高层建筑中的应用前景被普遍看好，必将会越来越多的应用于高层建筑的抗震防护中。

关键词：新型隔震;技术;高层建筑;应用

1  引言

通过历史资料和相关研究发现，在地震发生时，普通的高层建筑最容易受到破坏。因而造成大量的損失。全球高层建筑的不断增多对高层建筑物的隔震性能提出了更高的要求。根据传统隔震技术来说，结构本身的塑性和延性是用来抵御地震能量的，但这种被动的方式已经开始落伍，在高层建筑中的隔震效果不是很理想。本文提出的新型隔震技术--双层隔震技术体系克服了传统隔震技术的缺陷，完善了隔震效果。在这种新型隔震技术中，新增加的两道隔震层可以吸收和分散地震能量，并且减弱高层建筑所遭受的地震荷载力。对于这种适应高层建筑隔震体系的新隔震技术的研究十分有意义。

2  讨论

在优化传统隔震技术和提高隔震能力的基础上，本文提出了新型隔震技术--双层隔震体系。这种新技术的提出解决了传统隔震技术中存在的大拉应力的问题。地震力被分配给了两个隔震层，从而消耗地震能量。

2.1  隔震的基本原理

本文提出了新型隔震技术--双层隔震技术，其原理为：在隔震结构中，利用阻尼单元耗散掉地震能量，将地震能量提前吸收。然后在隔震层进行释放。这样上部结构没有发生任何变动。所以几乎感受不到任何不适。

2.2  隔震技术的优势

与传统隔震技术相比，新型隔震技术具有成本低、花费少、减震效果明显等特点。而且它的技术成熟度高，应用范围大，能有效地阻止地震能量的传输。上部结构可以维持在弹性状态下。此外，隔震层可以降低和吸收结构的地震力。这样高层建筑的上部结构可以多样化设计。

2.3  单层隔震体系的缺点

在传统的隔震技术中，常常将隔震层放置于基础和层间位置，这样导致隔震层变形和承载力要求极高。传统的单层隔震体系包括基本的隔震和层与层之间的隔震。根据研究，分析传统的单层个阵体系的缺点如表1所示。

3  新型隔震技术在高层建筑中的工程实例研究

3.1   工程概况

本高层建筑为16层钢筋混凝土框架结构，设防烈度9度，基本地震加速度峰值为0.21g，属于乙类建筑。本建筑高度50m，宽 20m。该高层建筑结构层高为3.8m，隔震层层高0.35m。隔震层设置采用新型隔震技术。

3.2  新型隔震技术中隔震支座的现场布置

在本高层建筑结构中，角柱最大计算直径为615.33mm，边柱最大直径为551.07mm.通过计算，我们可以判断出：在本高层建筑结构的底部，我们需要布置直径为 720mm 的橡胶隔震支座。这样才能达到承载力的要求范围。

3.3  隔震支座的类型和设置方法

为了实现隔震的目的，隔震支座是必不可少的装置，其主要类型包括：普通橡胶隔震支座;铅芯橡胶隔震支座;摩擦滑移隔震支座;高阻尼橡胶隔震支座。其中，承载力特性、隔震特性、复位特性和阻尼消能特性是隔震支座的基本特征。

在隔震结构设计中，隔震支座的数量的确定及直径大小的设计是首要的。对于隔震支座设置，目前方法主要是依据隔震结构的上部承压面积来对柱体的荷载能力进行计算，对需要布置的截面面积进行估算。另一种方法是通过软件进行计算，求得每个柱体底部的反力，用于调整柱子和隔震支座。本文综合了两种方法，进行隔震支座的设计，取得了很好的效果。

3.4  引起高层建筑产生扭转效应的主要因素

隔震技术是一种控制隔震层的偏心率的有效方法，是使结构的扭转效应降低的主要方法。高层建筑产生扭转效应主要因素包括：（1）地震波本身的扭转分量因素;（2）高层建筑造型因素;（3）质量和刚度未重合因素;（4）偏心距因素。其中，如何控制因结构布置不当引起的扭转变形是主要研究对象。

3.5  新型隔震技术的隔震效果分析对比

通过分析，我们可以看到传统隔震体系的自振周期和新型隔震体系的自振周期都在增加，对于新型隔震体系来讲，它的中间层位置如果接近下方，它的结构比较缓和，可以远离结构自振周期降低地震能量。通过研究不同位置的新型隔震体系的减震效果，我们发现处于三层的中间隔震层的新型隔震体系的隔震效果是最理想的。我们能得到最小的减震系数和振幅。隔震支座能够有效地使高层建筑的主题结构处于弹性从而更好地控制结构扭转，避免高层建筑的整体结构被破坏。通过与传统隔震结构相比较，本文提出的新型隔震体系在三层隔震时的位移比最小化效果明显。隔震层消耗掉了大部分的进入到结构中的地震能量。

4  结论

本文通过传统隔震技术的对比分析，提出了新型的隔震技术。相比于传统隔震结构体系，采用新型隔震技术的高层建筑结构更加经济实用。首先介绍新型隔震技术的基本原理和优势，并结合工程案例分析了新型隔震技术体系是否能适合在高层建筑应中。综上所述，在新型隔震体系结构中，在中下部布置隔震层可取得最好的隔震效果。因此，本文提出的新型隔震技术--双层隔震体系在高层建筑减震的有效性得到了充分的验证，为下一步研究提供了参考。

参考文献：

[1] 徐至钧，陈祥福，李景.建筑隔震技术与工程应用[M].北京：中国标准出社，2013.