建筑誕生之初就被認(rèn)為是技術(shù)與審美融合的產(chǎn)物。這意味著好的建筑物，經(jīng)得起適用性、經(jīng)濟(jì)性和美觀三重考驗(yàn)。而伴隨著高層建筑在我國(guó)的迅速發(fā)展和建筑高度的不斷增加，高層建筑的安全性，堅(jiān)固耐用性亦成為人們所追求的目標(biāo)。當(dāng)今世界自然環(huán)境生態(tài)平衡被嚴(yán)重破壞，自然災(zāi)害不會(huì)發(fā)生，為了人們的生活穩(wěn)定、家庭和諧，我們分析了高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，研究了高層基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)，為高層建筑抗震領(lǐng)域的研究提供了指導(dǎo)和幫助，減少了自然災(zāi)害對(duì)人類的傷害。

高層建筑的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)理念

現(xiàn)代高層建筑越來越纖細(xì)，發(fā)生更大側(cè)移的可能性比以往大體積的多層建筑大。建筑越高，自然界產(chǎn)生的重力負(fù)荷、風(fēng)負(fù)荷和地震負(fù)荷的影響越大。正因如此，抵消這些負(fù)荷的結(jié)構(gòu)作用成為高層建筑設(shè)計(jì)的重要方面。高層建筑對(duì)側(cè)負(fù)荷的動(dòng)力反應(yīng)可以通過改善結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和選擇有效建筑形式的措施來控制。因此，高層建筑的形式與結(jié)構(gòu)的有效性有很大關(guān)系，決定了建筑的經(jīng)濟(jì)性。建筑物的結(jié)構(gòu)性能可以定義為建筑物的負(fù)荷和抵抗側(cè)移動(dòng)的能力，同時(shí)也決定了建筑物各體量的構(gòu)成。

從表象層面看，建筑體現(xiàn)在空間方面的概念形式是體現(xiàn)整體環(huán)境。對(duì)于一個(gè)建筑物的第一個(gè)方案設(shè)計(jì)。建筑師多考慮空間構(gòu)成的特征，而不是詳細(xì)決定具體結(jié)構(gòu)。但是，關(guān)于空間形式的整體設(shè)想，也要求建筑師必須考慮建筑形式中有關(guān)荷載與抗力之間關(guān)系的某些準(zhǔn)則。即結(jié)構(gòu)概念。這包括以下幾方面：一是所設(shè)想的空間形式應(yīng)當(dāng)固定在地面上。二是所設(shè)想的空間形式必須能抗水平風(fēng)力作用的地震作用。因此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師的基本任務(wù)是與結(jié)構(gòu)工程師和其他工程技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作，同時(shí)根據(jù)建筑功能要求、建筑構(gòu)想、場(chǎng)所狀況、外力特征、施工條件和效率等要素，尋找最經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的建筑方案。

二高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性

（一）水平荷載成為決定因素。一方面。由于大樓的自重和大樓的使用負(fù)荷在垂直部件中引起的軸力和轉(zhuǎn)矩的數(shù)值，與大樓高度的一次方成正比，水平負(fù)荷對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的霸權(quán)轉(zhuǎn)矩和垂直部件引起的軸力與大樓高度的兩次方成正比，另一方面，對(duì)于某個(gè)高度的大樓，垂直負(fù)荷大致是定值，水平負(fù)荷的風(fēng)負(fù)荷和地震作用，其數(shù)值因結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性而大幅度變化。

(2)軸向變形不容忽視。在高層建筑中，垂直負(fù)荷數(shù)值大，柱中可引起大軸向變形，影響連續(xù)梁彎矩，減少連續(xù)梁中間支架的負(fù)彎矩值，增大跨中正彎矩和端支架的負(fù)彎矩值，影響預(yù)制部件的材料長(zhǎng)度，根據(jù)軸向變形計(jì)算值調(diào)整材料長(zhǎng)度另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。

(3)側(cè)移成為控制指標(biāo)。與低層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素。隨著大樓高度的增加，水平負(fù)荷下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因此結(jié)構(gòu)在水平負(fù)荷作用下的側(cè)移必須控制在一定程度以內(nèi)。

(4)結(jié)構(gòu)延展性是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。與低層建筑相比，高層建筑結(jié)構(gòu)更柔軟，地震變形更大。為了使結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別是在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)拇胧�，保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延展性。

三高層隔震系統(tǒng)的特殊性

高層、超高層隕石系統(tǒng)與傳統(tǒng)的隔震系統(tǒng)相比具有特殊性。首先對(duì)高層隔震建筑，上部結(jié)構(gòu)不能滿足剛體運(yùn)動(dòng)的假定，高振型反應(yīng)分量的影響不能忽視，不能簡(jiǎn)單地以結(jié)構(gòu)第一振型為主確定上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)；二是由于高層、超高層結(jié)構(gòu)的水平地震力產(chǎn)生的傾覆力矩比較大，在較大地震和強(qiáng)風(fēng)作用下，隔震支座可能會(huì)有拉應(yīng)力的出現(xiàn)，如何避免和控制隔震支座的拉應(yīng)力是一個(gè)問題。三是高層、超高層的自振周期都比較長(zhǎng)，所以必須進(jìn)一步延長(zhǎng)高層、超高層隔震建筑的基本周期，以達(dá)到更好的隔震效果。具有較低彈性、較大變形能力的隔震支座研發(fā)和性能研究是在強(qiáng)震和強(qiáng)風(fēng)作用下的各種分析，具有較高的研究?jī)r(jià)值和重大工程意義。

四高層基礎(chǔ)隔振系統(tǒng)組成

基礎(chǔ)隔振建筑系統(tǒng)通過在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔振層，將建筑物分為上部結(jié)構(gòu)、隔振層和下部結(jié)構(gòu)三部分。地震能量經(jīng)由下部分結(jié)構(gòu)傳到隔震層，大部分被隔震層的隔震裝置吸收，僅有少部分傳到上部結(jié)構(gòu)，從而大大減輕地震作用，提高隔震建筑的安全性。經(jīng)過人們的探索，現(xiàn)在基礎(chǔ)的隔震技術(shù)系統(tǒng)化、實(shí)用化，包括摩擦滑動(dòng)系統(tǒng)、疊層橡膠支架系統(tǒng)、摩擦擺動(dòng)系統(tǒng)等。目前，工程中最常用的是重疊橡膠支架的隔震系統(tǒng)。這種隔震系統(tǒng)。性能穩(wěn)定可靠，采用專用層疊橡膠支架作為隔震部件，該支架由薄鋼板和橡膠層疊放，經(jīng)專用硫化技術(shù)粘接，其結(jié)構(gòu)、處方、技術(shù)需要特殊設(shè)計(jì)，屬橡膠厚產(chǎn)品。目前常用的橡膠隔震支架有天然橡膠支架、鉛芯橡膠支架、高阻尼橡膠支架等。

五高層基礎(chǔ)隔震技術(shù)原理

傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)是通過結(jié)構(gòu)和部件來抵抗和消耗地震能量的，設(shè)計(jì)時(shí)將地震作用力作為外載荷，與作用在結(jié)構(gòu)上的其他荷載相結(jié)合，設(shè)計(jì)和檢查結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)和使用要求。隔震建筑增加了特殊的變形和能源消耗裝置:橡膠隔振支架和減震器(鉛減震器、油減震器、鋼棒減震器、粘彈性減震器、滑板支架等)橡膠隔振支架具有提供垂直承載能力、彈性得到能力、良好的變形能力等特性。另外，鉛芯橡膠隔震支架具有消耗地震能源的能源特性。另一方面，在傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系中，低層地震建筑的周期延長(zhǎng)到2~5秒。有效地降低了結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)。

采用隔震技術(shù)，上部結(jié)構(gòu)的震動(dòng)作用一般可減少3-6倍，震動(dòng)時(shí)建筑物上部結(jié)構(gòu)的反應(yīng)以第一振動(dòng)型為主。類似于干剛體的平移，幾乎沒有反應(yīng)擴(kuò)大作用，通過隔振層的相對(duì)較大位移降低上部結(jié)構(gòu)受到的地震負(fù)荷。根據(jù)較高的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和采用基礎(chǔ)隔震措施后，地震時(shí)上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)小，結(jié)構(gòu)部件和內(nèi)部設(shè)備不會(huì)破壞或失去正常的使用功能，在家里工作和生活的人不僅不會(huì)受傷。強(qiáng)烈的搖晃也感覺不到，強(qiáng)烈的震動(dòng)發(fā)生后，人員不需要避難，房子不需要修理，也不需要一般的修理。保證建筑物的安全，避免設(shè)備、裝修破壞、破壞等二次災(zāi)害。

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