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關(guān)鍵詞：住宅建筑，抗震設(shè)計(jì)，抗震施工，建筑隔震技術(shù)

Abstract: earthquake is human society of face one of the worst natural disasters, in this paper the traditional shock-isolation technology on the basis of the review, this paper introduces the construction of shock-isolation technology principle, advantage, design methods in the application of high intensity earthquake.

Keywords: residential building, seismic design, seismic construction, the building of shock-isolation technology

中圖分類號(hào)：TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1 引言

隨著人類生活水平的日益提高，人們對自身居住安全的重視程度也越來越高，特別是在高烈度地震區(qū)，防震、抗震工作顯得尤為重要。地震對建筑物的破壞，多數(shù)是由于地面的振動(dòng)頻率與建筑物主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自然頻率相偶合所致，它留給社會(huì)最慘烈的一幕莫過于建筑物的破壞和倒塌。近十年來，全世界平均每年約有1萬人在地震中喪生，50萬人無家可歸。目前，一種以柔克剛的新型抗震技術(shù)-隔震技術(shù)，正日益受到人們的關(guān)注。

2 建筑隔震技術(shù)

2.1 “基礎(chǔ)隔震”的基本原理

現(xiàn)代建筑“基礎(chǔ)隔震”概念的基本原理是在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置安全可靠的隔震柔性底層，使建筑物與基礎(chǔ)隔開。這樣，支撐在隔震系統(tǒng)上的整個(gè)建筑物在地震時(shí)便具有較大的剪切變形能力，使地震的各種破壞力對上部建筑物的直接拉力降至最小，減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)(一般可減小至1／5左右)，確保建筑物在任何突發(fā)強(qiáng)地震中不被破壞和倒塌，是一種立足于“隔”的以柔克剮、以隔減震的積極抗震的方法?？梢哉f，從“抗”到“隔”，是抗震設(shè)防策略的一次重大改變和飛躍。

2.2 一隔震體系的優(yōu)點(diǎn)。

2.2.1 明顯有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)

由地震模擬試驗(yàn)結(jié)果可知：隔震體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)(基礎(chǔ)固定)加速度反應(yīng)的l／3～1／10。這種減震效果是一般傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)所望塵莫及的。從而能非常有效地保護(hù)結(jié)構(gòu)物或內(nèi)部設(shè)備在強(qiáng)地震沖擊下免遭任何毀壞j

2.2.2 確保安全

在地面劇烈震動(dòng)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)仍能處于正常的彈性工作狀態(tài)。這既適用于一般民用建筑

結(jié)構(gòu)，確保居民在強(qiáng)地震中的絕對安全，也適用于某些重要結(jié)構(gòu)物和重要設(shè)備。

2.2.3 減低房屋造價(jià)

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示：采用隔震技術(shù)建造的房屋比傳統(tǒng)抗震房屋節(jié)省房屋土建造價(jià)：7度區(qū)節(jié)省3％-6％，8度區(qū)節(jié)省8％～14％，9度區(qū)節(jié)省15％～20％。并且安全度大大提高。

2.2.4 抗震措施簡單明了

抗震涉及的對象從考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)物的復(fù)雜的不明確的抗震措施轉(zhuǎn)變?yōu)橹豢紤]隔震裝置，簡單明了。結(jié)構(gòu)物本身與一般非地震區(qū)的做法無疑，設(shè)計(jì)施工大大簡化。

2.2.5 震后修復(fù)方便

地震后，只對隔震裝置進(jìn)行必要的檢查更換。而無需考慮建筑結(jié)構(gòu)物本身的修復(fù)，地震后可很快恢復(fù)正常生活或生產(chǎn)，這帶來極明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 建筑隔震橡膠支座隔震的基本原理

在眾多基礎(chǔ)隔震構(gòu)件中，建筑隔震橡膠支座是應(yīng)用比較廣泛的。隔震橡膠支座是由柔軟的薄橡膠板和堅(jiān)硬的薄鋼板分層交替疊合、模壓硫化而成。其中橡膠層與鋼板緊密黏結(jié)，當(dāng)橡膠支座承受上部結(jié)構(gòu)的自重和使用荷載時(shí)，橡膠層的橫向伸展受到鋼板的約束，豎向剛度增大，使橡膠支座具有足夠的豎向剛度和承載能力，有利于穩(wěn)定地支承建筑物；當(dāng)橡膠支座承受水平荷載時(shí)，其橡膠層的相對位移大大減小，使橡膠支座可達(dá)到很大的位移而不致失穩(wěn)，并且保持較小的水平剛度。

從“基礎(chǔ)隔震”的基本原理和橡膠支座結(jié)構(gòu)功能分析可知，建筑隔震橡膠支座隔震的基本原理是在建筑物或構(gòu)筑物基底或某個(gè)位置上設(shè)置橡膠支座，利用橡膠支座水平柔性的隔震層，通過此層吸收和耗散地震能量，以集中發(fā)生在隔震層的較大相對位移為代價(jià)，阻止或減輕地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞，減輕了上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，最終達(dá)到減輕上部結(jié)構(gòu)遭受地震破壞的目。的。這種隔震技術(shù)不僅可以保證建筑物結(jié)構(gòu)的整體安全，并且能夠防止非結(jié)構(gòu)部件的破壞，避免建筑物內(nèi)部裝修、室內(nèi)設(shè)備的損壞及由此引發(fā)的次生災(zāi)害。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

建筑隔震橡膠支座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的主要參數(shù)有：

(1)形狀系數(shù)，第一形狀系數(shù)S1主要體現(xiàn)薄鋼板對橡膠板的約束效果，第二形狀系數(shù)S2主要反映橡膠支座在受壓時(shí)的穩(wěn)定性。根據(jù)國內(nèi)外研究成果和工程經(jīng)驗(yàn)，一般取S1≥15，S2=3～6。

(2)外形尺寸。已有研究結(jié)果表明：橡膠支座發(fā)生的水平變形在高達(dá)支座平面尺寸的60％時(shí)也是安全的，因此推薦的支座直徑為D=DT/O．6(DT為最大水平位移)。實(shí)際應(yīng)用中，一般取D=DT／O．55。橡膠支座的高度日可以根據(jù)形狀系數(shù)和其他有關(guān)參數(shù)設(shè)定，對于Φ400、Φ500、Φ600的支座，一般H分別采用150mm、175mm和200mm比較合適。

(3)夾層鋼板厚度。橡膠支座的破壞表現(xiàn)為夾層鋼板的斷裂，鋼板越厚，鋼板發(fā)生屈服強(qiáng)度和屈服的位移量越大。鋼板的厚度t。一般為2～4mm。

(4)膠層厚度及層數(shù)。在一定范圍內(nèi)，橡膠支座夾層鋼板與膠層厚度之比越大，則支座的豎向承載力越大。

(5)鉛芯直徑。鉛芯的大小直接影響到支座的阻尼，可以根據(jù)設(shè)計(jì)的阻尼性能選定。

3.2 性能設(shè)計(jì)參數(shù)

橡膠支座的性能設(shè)計(jì)指標(biāo)主要是指承載能力、剛度、阻尼特性等。

(1)豎向承載力。橡膠支座的S1越大，或者鋼板抗拉強(qiáng)度越高、鋼板與橡膠板的厚度比越大，則豎向承載力越大。

(2)壓剪承載力與水平位移。壓剪承載力是指橡膠支座在發(fā)生某一規(guī)定的水平變形下的豎向承載力。在豎向壓應(yīng)力為10～15MPa情況下，一般要求當(dāng)支座的極限水平剪切變形達(dá)到350％時(shí)，橡膠支座也不會(huì)出現(xiàn)壓剪破壞。

(3)水平剛度。橡膠支座的水平剛度KH．受橡膠材料性能、支座形狀系數(shù)及壓剪條件等諸多因素的影響。當(dāng)支座S1≥15，S2≥5，豎向壓應(yīng)力≥15MPa，設(shè)計(jì)剪切應(yīng)變≤350％時(shí)，可以按剪切情況計(jì)算KH。

(4)豎向剛度。為確保支座在使用中不產(chǎn)生過大的豎向壓縮變形，必須保證支座有足夠大的豎向剛度Kv，一般由建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)提出。影響Kv的主要因素有橡膠的硬度及彈性模量、支座形狀系數(shù)(S1、S2)，以及豎向壓應(yīng)力和水平剪切變形。

(5)阻尼特性(阻尼比)。橡膠支座的阻尼比基本上代表了隔震結(jié)構(gòu)體系的阻尼比。MRB、HD-MRB和LRB的阻尼比分別為3％～5％、10％～15％、20％～30％，因此LRB不需匹配阻尼器便可單獨(dú)使用。

3.3 橡膠與鋼板的黏合技術(shù)

隔震橡膠支座是由薄鋼板和薄橡膠板交互疊合、模壓硫化而成，鋼板與橡膠板的黏合強(qiáng)度關(guān)系到支座在承載時(shí)鋼板對膠層的約束效果及在發(fā)生地震時(shí)的變形能力，因此黏合強(qiáng)度極為重要。目前鋼板采用噴砂處理，涂上由含鹵聚合物彈性體、黏合增進(jìn)劑和偶聯(lián)劑等組成的熱硫化膠黏劑。雙涂比單涂更佳，黏合強(qiáng)度一般都在15kN?m-1以上。

4 結(jié)語

由于我國幅員遼闊，許多省、市都位于高烈度地區(qū)，所以抗震減災(zāi)的形勢非常嚴(yán)峻，防震、抗震工作量大。用橡膠支座進(jìn)行建筑物基礎(chǔ)隔震的技術(shù)已比較成熟，其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值已得到了驗(yàn)證。加快這一技術(shù)的推廣應(yīng)用，特別是在高烈度地震區(qū)的應(yīng)用具有重要意義，市場前景也十分廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；隔震

建筑的誕生之初就被認(rèn)為是技術(shù)與審美融合的產(chǎn)物。這就意味著一個(gè)好的建筑，它必經(jīng)得起適用性、經(jīng)濟(jì)性與美觀性這三重考驗(yàn)。而伴隨著高層建筑在我國的迅速發(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)。

一、高層建筑的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)理念

現(xiàn)代的高層建筑變得越來越纖細(xì)，產(chǎn)生更大側(cè)移的可能性比以往大體積的多層高樓要大。建筑愈高，自然界所產(chǎn)生的重力荷載、風(fēng)荷載和地震荷載的影響愈大。正因?yàn)槿绱耍窒@些荷載的結(jié)構(gòu)作用成為高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。高層建筑對側(cè)向荷載的動(dòng)力反應(yīng)，可以通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及選擇有效建筑形式的措施加以控制。因此，高層建筑的形式在很大程度上和結(jié)構(gòu)的有效性有關(guān)，這也就決定了建筑的經(jīng)濟(jì)性。建筑的結(jié)構(gòu)性能可以定義為建筑承受荷載以及抵抗側(cè)移的能力，同時(shí)也決定著建筑各體量的組成。

從表象層面看，建筑表現(xiàn)為空間方面的概念的形式是表現(xiàn)總體環(huán)境的。對于某個(gè)建筑物最初方案設(shè)計(jì).建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(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。所以，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，建筑師的基本任務(wù)是；一方面要與結(jié)構(gòu)工程師及其他工程技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作，另一方面要根據(jù)建筑功能要求、建筑立意，場地情況、外力特征，施工條件及效率等因素，尋找出最經(jīng)濟(jì)、合理、美觀的建筑方案。

二、房屋基礎(chǔ)隔震技術(shù)的基本原理

房屋基礎(chǔ)隔震技術(shù)的基本原理就是在房屋的上部結(jié)構(gòu)同地基之間實(shí)現(xiàn)柔性連接，一般是在上下結(jié)構(gòu)的中間增加水平剛度低且具有適當(dāng)?shù)母粽鸷驮黾咏Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)的柔性，使上部結(jié)構(gòu)得以同可能造成破壞的地面運(yùn)動(dòng)分離，以達(dá)到降低房屋上部結(jié)構(gòu)的地震能量加速，且提高房屋對于地震的抵抗能力的目的?？梢哉f基礎(chǔ)隔震技術(shù)通過“以柔克剛”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。當(dāng)?shù)卣鹌茐某潭容^小時(shí)，“隔震裝置的初始剛度足以使房屋屹立不動(dòng)”，在遇到破壞性大的地震時(shí)這種設(shè)計(jì)就可以保持房屋的基本結(jié)構(gòu)讓房屋不至完全倒塌。

三、房屋基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)的優(yōu)越性

1.抗震能力?；A(chǔ)隔震技術(shù)能讓房屋的整體結(jié)構(gòu)得到有效的保護(hù)，同時(shí)也因結(jié)構(gòu)的震動(dòng)得以保持在較為輕微的水品內(nèi)而讓房屋的內(nèi)部設(shè)施。同時(shí)在地震時(shí)，應(yīng)用了基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)的房屋能夠保持上部結(jié)構(gòu)的彈性工作狀態(tài)的正常運(yùn)作，這可以給某些重要的建筑物以可靠的保護(hù)。

2.節(jié)約成本。首先，房屋基礎(chǔ)隔震可以有效的保護(hù)房屋內(nèi)部的浮放設(shè)備，防止內(nèi)部物品的破損，減少了受災(zāi)群眾的經(jīng)濟(jì)損失和次生災(zāi)害的發(fā)生。其次，抗震措施簡單明了，隔震設(shè)計(jì)僅考慮隔震裝置，“這樣就可以把設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造的注意力集中到這些構(gòu)件上”因此建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工得以簡化。最后，地震后無需對隔震建筑進(jìn)行過多的維修。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特殊性

1.水平荷載成為決定因素。一方面。因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比，而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。

2.軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對連續(xù)粱彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大，還會(huì)對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對下料長度進(jìn)行調(diào)整。另外對構(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)。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。

4.結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

五、高層基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)組成

基礎(chǔ)隔震建筑體系通過在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，將建筑物分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層和下部結(jié)構(gòu)3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)過人們不斷的探索，如今基礎(chǔ)隔震技術(shù)已經(jīng)系統(tǒng)化、實(shí)用化，它包括摩擦滑移系統(tǒng)，疊層橡膠支座系統(tǒng)、摩擦擺系統(tǒng)等。目前工程最常用的是疊層像膠支座隔震系統(tǒng)。這種隔震系統(tǒng).性能穩(wěn)定可靠，采用專門的疊層橡膠支座作為隔震元件，該支座是由一層層的薄鋼板和橡膠相互盛置，經(jīng)過專門的硫化工藝粘合而成，其結(jié)構(gòu)、配方、工藝需要特殊的設(shè)計(jì)，屬于一種橡膠厚制品。目前常用的橡膠隔震支座有：天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等。

六、房屋基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法

1.現(xiàn)階段常用的隔震裝置有：加鉛芯的多層橡膠支座、橡膠隔震支座、摩擦滑動(dòng)層隔震裝置、阻尼器。這些隔震裝置都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，具體什么選擇還得按照房屋的總體設(shè)計(jì)需要來，但總的來講要想隔震裝置在地震中發(fā)揮作用，保證房屋整體的抗震性能和安全性，就必須就有適當(dāng)?shù)淖枘峒跋苣芰A(chǔ)隔震裝置必須具有一定的阻尼、消能能力和豎向承載能力。

2.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。當(dāng)我們進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮隔震產(chǎn)生的減震效果，只需按原設(shè)防烈度著手設(shè)計(jì)即可。

3.隔震層設(shè)計(jì)要點(diǎn)。隔震層能在地震中起到應(yīng)有作用是設(shè)計(jì)的根本，因而就必須確保整體隔震結(jié)構(gòu)得以協(xié)調(diào)工作，這樣一來我們在將具有合適剛度的梁板體系安排在隔震結(jié)構(gòu)的項(xiàng)部的同時(shí)要做到讓該層隔震裝置的兩種負(fù)荷——永久、可變負(fù)荷的“豎向平均壓應(yīng)力限值不超過相關(guān)規(guī)范規(guī)定，且在罕遇地震下不出現(xiàn)拉應(yīng)力。”還有一點(diǎn)需要我們注意，就是雖然在前面已經(jīng)列出了防烈度的相應(yīng)系數(shù)，但是考慮到在遇到豎向地震是隔震層的相對無力，在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是我們有必要把水平向換算烈度提高。基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)不是單靠哪一個(gè)部分就能夠完成的，要想使得隔震設(shè)計(jì)的性能得到良好的發(fā)揮，就必須保證設(shè)計(jì)的每個(gè)部分都不能脫節(jié)，要重視連接點(diǎn)的重要性，從全局出發(fā)著手設(shè)計(jì)。

篇3

【關(guān)鍵詞】房建工程；疊層隔振技術(shù)；監(jiān)理控制

中圖分類號(hào)： U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

引言

地震是一種危害極大的突發(fā)自然災(zāi)害，為了追求更高的抗震安全，專家們提出了在建筑物上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間設(shè)置隔離裝置，阻止強(qiáng)大地震能量向上傳遞，減少上部結(jié)構(gòu)的地震災(zāi)害。迄今，以疊層橡膠墊為隔震裝置的基礎(chǔ)隔震技術(shù)最為成熟，在許多新建、改建工程中得以采用，取得了良好防震減災(zāi)效果，因此《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001增加了有關(guān)隔震技術(shù)的內(nèi)容，對設(shè)計(jì)人員熟悉和掌握這種技術(shù)提供了保障。但由于目前還沒有這方面的施工及驗(yàn)收規(guī)范，對質(zhì)量控制的監(jiān)理人員來說，了解建筑隔震知識(shí)、掌握質(zhì)量控制要點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)非常重要。筆者結(jié)合工程實(shí)踐，談?wù)剬ΟB層橡膠墊隔震工程質(zhì)量監(jiān)理的一些認(rèn)識(shí)。

1疊層隔震技術(shù)原理及特點(diǎn)

目前應(yīng)用最廣泛的疊層隔震技術(shù)主要是疊層橡膠支座隔震技術(shù)，其主要原理是疊層橡膠隔震支座主要組成部分有下預(yù)埋板、支座、上預(yù)埋板以及連接螺栓等等，支座是其組成的核心部分，主要組成部分是上下連接板和橡膠層，大多由多層鋼板和多層橡膠以及其他材料交替疊置結(jié)合而成。能夠形成一種豎向承載力極大而水平剛度較小的裝置，能夠具有較大的水平側(cè)移容許值，能夠承受豎向地震作用和有效化解水平地震作用。

疊層隔震技術(shù)具有很多特點(diǎn)，應(yīng)用此技術(shù)的房建工程具有足夠的豎向承載力和豎向剛度以及明顯穩(wěn)定的隔震效果，其水平剛度足夠小，能夠保證建筑物的基本周期延長，達(dá)到2―3秒或3秒以上。房屋建筑工程還能具有恰當(dāng)?shù)淖枘岜?，能夠很快地吸收地震能量，將上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)減到最少。應(yīng)用這種技術(shù)還能使房建工程的彈性復(fù)位功能趨于穩(wěn)定，也就是說能夠保證其在多次地震中自動(dòng)瞬時(shí)復(fù)位。此技術(shù)構(gòu)造簡單，能夠很方便地進(jìn)行安裝檢測以及修復(fù)，并且具有足夠的耐久性，一般能保證房建工程的正常使用壽命為60年。很多工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，應(yīng)用這種技術(shù)的房建工程能夠很好地經(jīng)受真實(shí)地震的考驗(yàn)，提高房屋的安全度，能夠使得建筑物抗震安全系數(shù)提高4―8倍以上。

2主要監(jiān)理內(nèi)容及技術(shù)關(guān)鍵

主要監(jiān)理內(nèi)容：了解疊層橡膠隔震支座的基本原理和作用，主要做好疊層橡膠隔震支座的預(yù)埋、安裝和檢測的監(jiān)理工作保證滿足橡膠隔震支座的高精度要求。

技術(shù)關(guān)鍵：一是做好疊層橡膠隔震支座的準(zhǔn)確定位的監(jiān)理;二是疊層橡膠隔震支座的下預(yù)埋板頂面標(biāo)高的控制三是疊層橡膠隔震支座的下預(yù)埋板頂面水平度的控制;四是水平變形觀測及分析。

3監(jiān)理主要控制措施

3.1 前期準(zhǔn)備

首先要對參與房建工程疊層隔震施工的監(jiān)理人員和檢測人員進(jìn)行培訓(xùn)，使得相關(guān)工作人員對疊層隔震技術(shù)的工藝流程和基本原理有個(gè)充分的認(rèn)識(shí)和了解，此外還要對施工圖紙非常熟悉，以便能夠做好對房建工程疊層隔震技術(shù)施工方案的監(jiān)理審批。在質(zhì)量檢測單位和生產(chǎn)廠家的選擇上，也要嚴(yán)格審查其資質(zhì)，做好充分的準(zhǔn)備。

3.2 嚴(yán)把材料關(guān)

在材料方面，首先要保證疊層隔震技術(shù)相關(guān)材料必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定以及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，要有相應(yīng)的原材材質(zhì)書及復(fù)試報(bào)告，以及有資質(zhì)單位全數(shù)檢測報(bào)告或者是出廠質(zhì)量證明書。在材料進(jìn)場時(shí)，要按照程序規(guī)定對其進(jìn)行檢驗(yàn)，保證疊層隔震技術(shù)裝置的上下預(yù)埋板、隔震支座以及錨栓的總高度符合要求，零配件準(zhǔn)備齊全，并做好定位標(biāo)志。在進(jìn)行施工前，還要進(jìn)行復(fù)核以及施工技術(shù)交底，才能進(jìn)行材料的使用和安裝。

3.3 要嚴(yán)格控制房建工程疊層隔震技術(shù)的每道工序，控制其施工要點(diǎn)

此技術(shù)裝置的主要監(jiān)理工作流程及質(zhì)量控制措施工藝流程為：預(yù)埋鋼板焊錨筋定位、安裝并固定下預(yù)埋鋼板支墩模板支立隱預(yù)檢澆注支墩混凝土養(yǎng)護(hù)至80％強(qiáng)度對號(hào)安裝橡膠支座及上預(yù)埋鋼板，并防護(hù)專檢綁扎上部結(jié)構(gòu)鋼筋支模隱預(yù)檢澆注上部結(jié)構(gòu)混凝土拆除模板……（結(jié)構(gòu)完成后）拆除臨時(shí)防護(hù)板涂刷防腐材料正式防護(hù)。質(zhì)量控制措施建筑隔震支座的安裝重點(diǎn)是控制好下預(yù)埋板的水平度（其精度要求在邊長／500以內(nèi)），其安裝難點(diǎn)是如何保證隔震支座上下預(yù)埋板錨筋與結(jié)構(gòu)梁沖突問題。首先是預(yù)埋鋼板焊錨筋，要確保施工單位是按圖紙要求進(jìn)行施工的，可以采用旁站監(jiān)理的方式審查其鋼筋的數(shù)量，并確保其長度、規(guī)格及焊縫長度、寬度、焊條種類等等都符合圖紙要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。下預(yù)埋鋼板的定位、安裝以及固定要控制好其定位標(biāo)志，并且控制好下預(yù)埋板的水平度，可以采用旁站監(jiān)理的方式進(jìn)行監(jiān)理控制，進(jìn)行多次復(fù)線，確保其符合圖紙要求，并且要確保每道工序完成后才能進(jìn)行下一道工序。

3.4 對模板及混凝土工程的監(jiān)理控制

模板工程以及混凝土工程的監(jiān)理主要控制內(nèi)容是控制好鋼筋及預(yù)埋件的質(zhì)量，保證其驗(yàn)收合格后并且通知測量工程師檢查復(fù)線以及質(zhì)檢站會(huì)同設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)收無誤后才能進(jìn)行封模工作。在進(jìn)行混凝土澆筑的過程中，要對施工單位進(jìn)行嚴(yán)格的要求，保證下預(yù)埋板的位置及標(biāo)高，一旦發(fā)現(xiàn)有走位或者異?，F(xiàn)象，監(jiān)理工程師有權(quán)要求施工單位暫停施工，并且馬上將混凝土清楚掉，并及時(shí)將情況報(bào)告給監(jiān)理技術(shù)負(fù)責(zé)人及總監(jiān)，要求施工單位重新定位后方可繼續(xù)進(jìn)行。這個(gè)過程的監(jiān)理工作最適合采用旁站監(jiān)理的方式進(jìn)行，保證混凝土工程的質(zhì)量符合要求?；炷翝仓戤吅螅€應(yīng)該對混凝土的養(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行監(jiān)理，通過檢查相關(guān)資料的方式，檢查同條件試塊強(qiáng)度的檢驗(yàn)報(bào)告，確?；炷琉B(yǎng)護(hù)至80％強(qiáng)度，才能材料工程師簽署拆模令，進(jìn)行支墩模板的拆除。

4監(jiān)理還須注意的幾個(gè)問題

4.1 下預(yù)埋鋼板安裝準(zhǔn)確后，必須與下部結(jié)構(gòu)的鋼筋點(diǎn)焊牢固，澆注混凝土?xí)r不得發(fā)生任何方向的位移。

4.2 上下預(yù)埋鋼板與橡膠墊的連接鋼板之間涂黃油做隔離劑，以便維修時(shí)方便更換橡膠墊。

4.3 橡膠墊運(yùn)到施工現(xiàn)場按型號(hào)堆放，采取有效保護(hù)措施防止碰撞、劃傷，防火。安裝后在進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)也要采取防護(hù)措施。

4.4 橡膠墊連接鋼板和外露連接螺栓均要采取防銹保護(hù)措施。

4.5 上部結(jié)構(gòu)施工過程中，上部結(jié)構(gòu)、隔震層部件與周圍固定物應(yīng)脫開，脫開距離須滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6 橡膠隔震層安裝完成后，對每個(gè)橡膠支座的初始高度進(jìn)行測量，以后上部結(jié)構(gòu)每增加一層測量一次，并做好測量記錄。

4.7 室外臺(tái)階、散水等與上部結(jié)構(gòu)連接部位和穿過隔震層的管線都須采用柔性連接，保證上部結(jié)構(gòu)在地震時(shí)不受約束。

4.8 質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)資料要齊全、真實(shí)可靠。驗(yàn)收資料包括：疊層橡膠墊供貨企業(yè)的合法性證明，出廠合格證書，出廠性能檢驗(yàn)報(bào)告，現(xiàn)場抽檢報(bào)告，隱蔽工程驗(yàn)收記錄，預(yù)埋件及隔震橡膠支座的施工安裝記錄，結(jié)構(gòu)施工全過程中隔震支座豎向變形觀測記錄，隔震結(jié)構(gòu)施工安裝記錄，上部結(jié)構(gòu)與周圍固定物脫開距離的檢查記錄等。

結(jié)束語

疊層橡膠墊建筑隔震體系對隔震層的施工要求比較嚴(yán)格，只有對隔震層的精確安裝，使隔震層的位移不受任何約束和干擾，才能保證地震時(shí)隔震層的水平運(yùn)動(dòng)并瞬時(shí)復(fù)位，充分發(fā)揮隔震的作用，真正提高整個(gè)建筑物的安全度。這需要參與建設(shè)各方的共同努力，相互配合，才能達(dá)到滿意的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]鳳俊,王國平.橡膠隔震支座在房屋隔震工程中的應(yīng)用[J]. 山西建筑. 2009(09)

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關(guān)鍵詞：抗震技術(shù)；房屋結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；措施

1、抗震性對于房屋結(jié)構(gòu)的重要性

地震作為一種常見的自然災(zāi)害，具有破壞力大、不易預(yù)測的特點(diǎn)，一旦發(fā)生如果房屋沒有抗震技術(shù)的應(yīng)用，很可能會(huì)遭受毀滅性的打擊，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來重大影響。因此，抗震性對于房屋結(jié)構(gòu)的重要性不言而喻。國家抗震規(guī)范中對于建筑的抗震要求是“小震不壞、中震可修、大震不倒”，按照這個(gè)要求我國的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在抗震性上有了很大的發(fā)展，抗震技術(shù)的應(yīng)用也越來越成熟，有效的降低了地震所帶來的損害，但在現(xiàn)如今人們對生活質(zhì)量要求越來越高，房屋裝飾越來越豪華的大背景下，避免人員傷亡的同時(shí)盡最大可能的保護(hù)房屋成為了抗震技術(shù)應(yīng)用層面一個(gè)新的課題。

2、抗震技術(shù)的基本原理

地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，巨大的能量會(huì)被釋放出來，以能量波的形式向周圍傳遞，來影響建筑物，使建筑物隨之發(fā)生震動(dòng)，進(jìn)而遭到破壞。而建筑物在地震中震動(dòng)的程度則取決于建筑物自身的阻尼，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的建筑物阻尼較大時(shí)，就能有效化解地震釋放出來的能量波所引起的震動(dòng)，降低建筑物的受損程度，因此，抗震技術(shù)的基本原理就是在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，滿足其他需求的同時(shí)，盡可能的增大房屋自身的阻尼。

3、抗震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1） 房屋結(jié)構(gòu)水平和垂直布局設(shè)計(jì)。構(gòu)件的水平和垂直兩個(gè)方向上的合理布置，是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)性內(nèi)容，因?yàn)榭拐鹦阅芎艽蟪潭壬鲜軌Α⒅乃胶痛怪蔽灰频挠绊?。所以，在房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要想提高其抗震性能，則應(yīng)當(dāng)遵循以下原則： 水平和垂直方向上的構(gòu)件都要簡潔整齊，且其質(zhì)量與剛度的中心應(yīng)當(dāng)重合。在垂直方向的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)盡可能的使構(gòu)件的中心靠下，杜絕上重下輕的情況出現(xiàn)，同時(shí)嚴(yán)格控制其剛度和均勻性。

2） 提高房屋結(jié)構(gòu)整體抗震性的設(shè)計(jì)。a.科學(xué)合理的選擇地基。地基的好壞是影響房屋結(jié)構(gòu)抗震性的基礎(chǔ)性因素，在設(shè)計(jì)初一定要經(jīng)過充分的調(diào)查研究，科學(xué)合理的選擇地基，特別注意避免地基的變形情況。b.連續(xù)性設(shè)計(jì)。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要想提高抗震性能，應(yīng)當(dāng)保證房屋結(jié)構(gòu)在整體上的連續(xù)性，確保房屋的各個(gè)構(gòu)件的連接可靠，使房屋結(jié)構(gòu)是一個(gè)完整的整體，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，房屋依靠其結(jié)構(gòu)上的整體性，能有效的化解和分散地震產(chǎn)生的能量。c.規(guī)則性設(shè)計(jì)。房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中規(guī)則性對于抗震性的影響也很大，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)最大可能的采用規(guī)則設(shè)計(jì)，憑借對稱性的結(jié)構(gòu)來抵御地震，避免一些損害。盡量不采用一些不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，如考慮到美觀等方面的因素，無法避免一些不規(guī)則結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的設(shè)置抗震縫，讓不規(guī)則結(jié)構(gòu)單獨(dú)成為一個(gè)整體，最大限度的提高房屋整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3） 減小地震對房屋結(jié)構(gòu)破壞作用的設(shè)計(jì)。a.隔震層。隔震層是減小地震對房屋破壞作用的有效手段。一般來說，隔震層都會(huì)安裝在地基與結(jié)構(gòu)主體的連接部分，使用諸如摩擦隔震元件和橡膠隔震支座等構(gòu)件，地震發(fā)生時(shí)能夠起到有效的緩沖作用，同時(shí)還能有效減小房屋內(nèi)部物體移動(dòng)、倒塌帶來的二次破壞。b.反擺。反擺設(shè)計(jì)是一種比較新型的減少地震破壞作用的設(shè)計(jì)，目前還不是十分的成熟，一般設(shè)置在房屋結(jié)構(gòu)的頂部，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，反擺會(huì)產(chǎn)生阻尼運(yùn)動(dòng)，能夠減小地震所引發(fā)的房屋的加速度，使房屋結(jié)構(gòu)的震動(dòng)變小，從而降低地震對房屋結(jié)構(gòu)的破壞作用。

4、房屋結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)

房屋的剛度對于房屋結(jié)構(gòu)的抗震性來說是至關(guān)重要的，因此在選用建筑材料時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮鋼筋和混凝土的型號(hào)。尤其是用于雙層加固的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)事先確定已有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，保證上下兩層結(jié)構(gòu)在阻尼比和剛度上的一致性。另外需要注意的就是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不讓房屋整體結(jié)構(gòu)的剛度過大，因?yàn)檫^大的剛度會(huì)使房屋在地震中承擔(dān)過多的外力，一旦超越其承載力，后果會(huì)不堪設(shè)想。而如果剛度不足，則會(huì)導(dǎo)致房屋整體結(jié)構(gòu)容易發(fā)生變形，地震中也會(huì)遭受很大破壞。因此，房屋結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)要科學(xué)，不能過大，也不能太小，要在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，這樣才能有效的提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。

5、進(jìn)一步提高我國房屋結(jié)構(gòu)抗震性能的措施

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能有了很大的發(fā)展，但是一次次的重大地震災(zāi)害讓我們不能滿足于此，必須進(jìn)一步的提高房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1） 進(jìn)一步提高房屋質(zhì)量。加強(qiáng)房屋施工質(zhì)量管理，嚴(yán)格按照有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行施工。制定相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇施工材料，盡量選用強(qiáng)度大且質(zhì)量小的材料，諸如草纖維板、石棉纖維板等，確保房屋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。另外，混凝土的配制也要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，嚴(yán)格把控澆筑過程，避免氣泡和不均勻的現(xiàn)象產(chǎn)生。

2） 加強(qiáng)對抗震技術(shù)應(yīng)用的監(jiān)管力度。要加強(qiáng)對抗震技術(shù)實(shí)實(shí)在在落實(shí)到房屋建設(shè)當(dāng)中的力度，營造良好的監(jiān)管氛圍，對每個(gè)環(huán)節(jié)，包括施工質(zhì)量、技術(shù)以及文件資料都要認(rèn)真監(jiān)理審查。將抗震技術(shù)納入監(jiān)管范圍，可以采取隨機(jī)抽查和定期抽查相結(jié)合的方式，監(jiān)督施工企業(yè)對于抗震技術(shù)應(yīng)用落實(shí)的情況，發(fā)現(xiàn)不合格者嚴(yán)肅處理。

3） 開發(fā)新型的抗震材料： 彈性混凝土。彈性混凝土是一種新型的建筑材料，它是將諸如橡膠粒、纖細(xì)聚合纖維等材料添加到混凝土當(dāng)中，使其張力變的很大，能夠有效的緩解地震所釋放出來的巨大能量，我國在這方面的研究也開展的很多。未來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，彈性混凝土必將在房屋結(jié)構(gòu)抗震性能上開辟出一片新天地。

結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)抗震近幾年來在我國引起了越來越多的關(guān)注，幾次重大的地震災(zāi)害更是揪起了全國人民的心。因此，房屋結(jié)構(gòu)的抗震性也就受到了廣泛的關(guān)注。作為房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素，抗震性能無疑是保障房屋結(jié)構(gòu)安全的基石。如今，我國的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本都考慮到了抗震性，抗震技術(shù)的應(yīng)用有了大幅的發(fā)展，實(shí)實(shí)在在的確保了廣大人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，確保了社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。本文通過對各方調(diào)查研究，對抗震性的重要性、抗震技術(shù)的研究現(xiàn)狀，抗震技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用以及提高我國房屋結(jié)構(gòu)抗震性能的措施，都進(jìn)行了深入淺出的分析，為抗震技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了科學(xué)的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]莊仕鋒，沙靜偉，莊濤.建筑物隔震技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2009（1） ： 198-199.

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篇5

關(guān)鍵詞:連續(xù)梁橋，隔振，隔振摩擦擺支座，抗震性能

Abstract: this paper introduces the friction pendulum of vibration isolation bearing structure and performance of vibration isolation, and actual project will vibration isolation bearings friction pendulum under earthquake effect of continuous girder bridge for mechanical properties of the influence of the Bridges in our country and widely applied slab rubber bearings are compared.

Keywords: continuous girder bridge, isolation, vibration isolation bearings friction pendulum, the seismic performance

中圖分類號(hào)： U448.21+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

0 引言

對于大跨度連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)，在地震作用下，上部結(jié)構(gòu)地震慣性力較大，上部結(jié)構(gòu)縱橋向絕大部分地震慣性力都由固定墩來承受，如何有效地減小固定墩所受的地震力是其抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。采用隔振設(shè)計(jì)，可以使下部關(guān)鍵構(gòu)件保持在彈性狀態(tài)。隔振的基本原理是利用隔振裝置的柔性來延長結(jié)構(gòu)體系的周期，減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)[1][2]。本文以一實(shí)際工程為例，通過計(jì)算其安裝板式橡膠支座和隔振摩擦擺支座時(shí)，在地震作用下的時(shí)程反應(yīng)，并對比計(jì)算結(jié)果，從而得出隔振摩擦擺支座在抗震方面的優(yōu)越性能。

1隔振摩擦擺支座的構(gòu)造及工作原理

隔振摩擦擺支座主要包括用限滑動(dòng)螺栓、不銹鋼材料的球形滑面滑槽、涂有Teflon材料的滑塊以及用來與上部結(jié)構(gòu)相連的蓋板，其構(gòu)造示意如圖2所示。摩擦擺支座通過球形滑動(dòng)表面的運(yùn)動(dòng)使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生單擺運(yùn)動(dòng),隔震系統(tǒng)的周期和剛度通過選取合適的滑動(dòng)表面曲率半徑來控制,阻尼由動(dòng)摩擦系數(shù)來控制。限滑動(dòng)螺栓剪斷前，摩擦擺隔震支座不發(fā)生滑動(dòng)，在其支撐下的隔震橋梁結(jié)構(gòu)與普通橋梁結(jié)構(gòu)相同；當(dāng)?shù)卣饘⑾藁瑒?dòng)螺栓剪斷后時(shí)，摩擦擺隔震支座發(fā)生位移。

1-滑動(dòng)曲面；2-抗滑螺栓；3-限滑塊

4-滑動(dòng)塊；5-上座板；6-下座板

圖1 全橋有限元計(jì)算模型 圖2 摩擦擺支座構(gòu)造

2橋梁受力分析

2.1 模型概況

用橋梁分析軟件MIDAS來模擬全橋有限元計(jì)算模型。全橋共分為125個(gè)節(jié)點(diǎn)，122個(gè)單元，均用桿單元來模擬。在進(jìn)行地震分析時(shí),采用地面加速度時(shí)程進(jìn)行時(shí)程分析與計(jì)算,故在建模時(shí)不考慮樁基礎(chǔ)的作用。摩擦擺隔振支座用一般連接特征值中摩擦擺隔振裝置模擬；板式橡膠支座用節(jié)點(diǎn)彈性連接模擬。模型如圖1。

2.2選取地震波 [3][4]

根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/TB02-01-2008)5.2規(guī)定，地震作用輸入采用設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜。時(shí)程分析選取El-Centro波、Taft波和天津波 (Tianjin wave(1976.11.15，Ninghe Earthquake))。三條地震波分別用wave-1、wave-2、wave-3表示。

2.3 橋梁在地震波作用下的受力分析

這里只分析2號(hào)墩在安裝板式橡膠支座和隔振摩擦擺支座時(shí)順橋向的反應(yīng)情況。

通過計(jì)算，2號(hào)墩安裝板式橡膠支座時(shí)在三條地震波作用下順橋向最大彎矩為4419 kN m，最大剪力為25978kN，最大位移為30mm。

通過計(jì)算，2號(hào)墩安裝隔振摩擦擺支座時(shí)在三條地震波作用下順橋向最大彎矩為6758 kN.m，最大剪力為4671 kN，最大位移為15mm。

3 摩擦擺支座隔震效果分析

在三種地震波分別作用下，隔振摩擦擺支座的隔振率如表1所示：

表12號(hào)墩順橋向隔震效果

計(jì)算小結(jié)：2號(hào)墩采用隔振摩擦擺支座時(shí)的時(shí)程反應(yīng)情況相比采用板式橡膠支座時(shí)，減震效果明顯：墩底順橋向彎矩最大減少85.1%，墩底順橋向剪力最大減少84.4%，墩頂順橋向位移最大減少50%。

4 結(jié)論

綜上所述，采用FPB隔振摩擦擺支座后，由于在橋梁上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間形成了隔震層，地震時(shí)上下部結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)隔離，不同步，通過隔震支座滯回耗能有效地減少了橋墩承受的彎矩和剪力，降低了墩頂位移以及墩底得受力.實(shí)踐表明, 隔振摩擦擺支座是一種力學(xué)性能良好的隔震裝置,能夠有效降低地震力,降低工程總造價(jià)。隔振摩擦擺支座在橋梁工程中的應(yīng)用,對于提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能,提高橋梁工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性具有重要意義。

參 考 文 獻(xiàn):

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【關(guān)鍵詞】 高聳結(jié)構(gòu)；振動(dòng)控制；發(fā)展現(xiàn)狀；工程研究

結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的工程問題。所謂結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制(以下稱為結(jié)構(gòu)控制)是指采用某種措施使結(jié)構(gòu)在動(dòng)力載荷作用下的響應(yīng)不超過某一限量,以滿足工程要求[1]。

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和工程技術(shù)的進(jìn)步,結(jié)構(gòu)向大型化、柔性化發(fā)展,與此同時(shí)結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境變得更加多樣化復(fù)雜化。而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是通過加大構(gòu)件尺寸、提高材料強(qiáng)度等來加強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身的抗震能力，這些方法除了對隨機(jī)振動(dòng)的適應(yīng)性不佳外,保護(hù)目標(biāo)也比較單一,而且使結(jié)構(gòu)造價(jià)大大增加。這樣就導(dǎo)致振動(dòng)問題日益突出,結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制成為十分重要的而且具有挑戰(zhàn)性的課題[2]。

一、結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的發(fā)展現(xiàn)狀

上世紀(jì)80年展起來的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)可以有效地抑制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)。1972年,美國學(xué)者J.T.P.Yao首先應(yīng)用控制理論研究土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制問題,立即引起了廣大學(xué)者的興趣,并繼而進(jìn)行了卓有成效的研究。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)根據(jù)所采用的控制措施是否需要外部能源可分為以下4類:被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制及混合控制。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制能有效提高結(jié)構(gòu)的安全性,具有重要的實(shí)用意義。被動(dòng)控制分為隔振、消能減振和調(diào)諧減振三大類。

1、粘彈性阻尼減振

粘彈性阻尼減振是耗能減振的一種。耗能減振技術(shù)是在結(jié)構(gòu)中設(shè)置一些耗能裝置以達(dá)到減振的目的。耗能減振的原理是,安裝在結(jié)構(gòu)中的耗能裝置在結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)發(fā)生塑性屈服或摩擦滑動(dòng)或克服阻尼力做功,將結(jié)構(gòu)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散掉,從而達(dá)到減振的目的。耗能減振技術(shù)因其減振效果好、構(gòu)造簡單、造價(jià)低廉、適用范圍廣、維護(hù)方便等特點(diǎn)而愈來愈受到國內(nèi)外學(xué)者的重視,多種不同類型的阻尼器已被研制出來且在應(yīng)用中取得了良好的效果和經(jīng)濟(jì)效益。

圖1所示粘彈性阻尼器一般由粘彈性材料和約束鋼板組成，其耗能機(jī)理主要依靠粘彈性材料的剪切滯回耗能特性來增加結(jié)構(gòu)的阻尼,減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)。粘彈性材料屬于高分子聚合物,既具有彈性性質(zhì),又具有粘性性質(zhì)，前者可以提供剛度,后者可以提供阻尼，因此可以耗能減振。粘彈性阻尼器性能可靠、造價(jià)低、安裝方便、經(jīng)久耐用，適用于各種動(dòng)荷載引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)減振等。近年來開發(fā)出的裝置還有:瀝青橡膠組合粘彈性阻尼器、粘彈性橡膠剪切阻尼器、超塑性硅氧橡膠粘彈剪切阻尼制震系統(tǒng)、杠桿粘彈性阻尼器。粘彈性材料在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用始于1969年建成的美國110層的紐約世界貿(mào)易中心。為減小風(fēng)振反應(yīng)，該結(jié)構(gòu)的兩座塔樓上各裝有10000個(gè)粘彈性耗能器。1993年,美國加州SanJose市一座位于地震高烈度區(qū)的13層鋼結(jié)構(gòu)建筑采用了這種阻尼器進(jìn)行抗震加固。

2、調(diào)諧質(zhì)量阻尼減振

可調(diào)諧質(zhì)量阻尼減振最早是由Den Hartog在40年代提出。它的基本原理類似于動(dòng)力吸振器。其示意圖見圖2：

目前TMD已在考慮風(fēng)荷載的條件下建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制中得到很好的應(yīng)用。今年來人們開始將TMD應(yīng)用于考慮地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制中，并對其有效性進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)。分析結(jié)果表明再考慮同一個(gè)建筑物在不同地震輸入作用下，以及在考慮同一條地震輸入作用下不同建筑物的情況下，TMD對控制建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)有著不同的效果。也就是說，TMD的效果對地震地面運(yùn)動(dòng)的頻率依賴性較大，當(dāng)結(jié)構(gòu)固有頻率接近地面運(yùn)動(dòng)主頻率時(shí)，TMD能夠有效地控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)；但當(dāng)結(jié)構(gòu)固有頻率遠(yuǎn)離地面運(yùn)動(dòng)主頻率時(shí)，TMD的效果將遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低。也即TMD對減少結(jié)構(gòu)的第一階模態(tài)振動(dòng)有明顯的效果。但對高階模態(tài)的效果不是很明顯。

為了克服TMD的不足之處，Clark提出在建筑物中用多個(gè)TMD(MTMD)與結(jié)構(gòu)相連，每個(gè)TMD的質(zhì)量和阻尼系數(shù)相同，MTMD的平均頻率和結(jié)構(gòu)的固有頻率相同。分析可知MTMD能夠在較寬的頻帶里控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。而且，優(yōu)化MTMD比優(yōu)化TMD更為有效。Setareh提出用兩個(gè)TMD串聯(lián)后與建筑物相連（DTMD），分析可知在簡諧激勵(lì)零均值隨機(jī)白噪聲激勵(lì)下，采用DTMD比采用單個(gè)TMD更為有效。

到目前，世界上已有許多建筑物安裝了TMD，這些已安裝的建筑物主要考慮風(fēng)載作用下的振動(dòng)相應(yīng)的控制。

二、我國的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國自80年代后期開始研究隔震技術(shù)，1996年后轉(zhuǎn)向工程試點(diǎn)和推廣應(yīng)用,相繼推出了橡膠隔震技術(shù)規(guī)程、隔震支座產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等，并在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中,增加了隔震和消能減振內(nèi)容，表明隔震技術(shù)的研究與應(yīng)用已逐步趨向成熟,將在我國得到規(guī)范化的推廣應(yīng)用。1998年北京飯店抗震加固中采用了法國JARRET公司生產(chǎn)的油缸式粘滯阻尼器。1998年北京火車站采用了美國Taylor公司生產(chǎn)的油缸式粘滯阻尼器進(jìn)行抗震加固。近幾年,摩擦耗能減振技術(shù)也有蓬勃發(fā)展,我國學(xué)者和工程設(shè)計(jì)人員也正致力于該技術(shù)的研究與工程應(yīng)用。單一不變的鎖緊力往往不能滿足不同強(qiáng)度地震的消能要求，為此，張維熨、楊巍彪發(fā)展了多級摩擦阻尼器。武漢工業(yè)大學(xué)瞿偉廉教授研制開發(fā)的被動(dòng)及半主動(dòng)摩擦阻尼器取得了明顯的減振效果。粘彈性阻尼器在我國的土木工程中也得到越來越多的應(yīng)用。宿遷市13層交通大廈采用國產(chǎn)粘彈性阻尼器進(jìn)行減振設(shè)計(jì)，計(jì)算表明，設(shè)置粘彈性阻尼器后提高了結(jié)構(gòu)的抗震可靠度,節(jié)約結(jié)構(gòu)造價(jià)約10%，且使用面積也有所增加。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：建筑工程；施工；結(jié)構(gòu)；抗震技術(shù)

Abstract: with the rapid development of the construction industry, the quality of construction projects have obvious increase, and at the same time for the requirement of construction technology in the more and more is also high, one of the high-tech technology is structure seismic technology. In this paper, the construction of structure seismic technology for simple analysis.

Keywords: building engineering; The construction; Structure; Seismic technology

中圖分類號(hào)：TU973+.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一 建筑工程施工中的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)基本原理

地震發(fā)生，地殼內(nèi)部釋放巨大能量，并以能量波形式傳遞給周圍。在波及范圍內(nèi)，它的輸入能量損壞建筑物，建筑物收到能量波的作用而發(fā)生劇烈震動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)建筑物會(huì)遭到破壞而倒塌。地震時(shí)，建筑的劇烈振動(dòng)與本身阻力有著直接的聯(lián)系，阻力越小，吸收和消耗地震能量就越小，振動(dòng)程度就越高，反之則越輕。

因此，建筑工程施工中的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)就是通過增加建筑物阻力，增大其吸收和消耗地震能量的效率，以道道減少損害、減輕振動(dòng)的目的。建筑工程施工中的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)與傳統(tǒng)抗震技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)將地震作為釋放能力的過程，以增加建筑物阻力，產(chǎn)生主動(dòng)抗震的作用，從而達(dá)到減輕建筑物受地震的損壞程度。傳統(tǒng)抗震技術(shù)是將地震作為力的作用，以增加建筑物強(qiáng)度和剛度，形成被動(dòng)防震，實(shí)踐證明，傳統(tǒng)抗震上技術(shù)的效果很不理想。

二 建筑工程施工中的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的設(shè)計(jì)思想

結(jié)構(gòu)抗震主要設(shè)計(jì)一個(gè)能抗震的建筑，首先需有能抗震的建筑場地，建筑結(jié)構(gòu)是平立面且盡可能規(guī)則，結(jié)構(gòu)體系具有不間斷、合理的傳力途徑。同時(shí)，需保證結(jié)構(gòu)整體性，當(dāng)?shù)卣鹱饔糜诮ㄖ飼r(shí)，結(jié)構(gòu)能共同工作，將抗震達(dá)到極限。構(gòu)建遭破壞具有先后順序，必要時(shí)需犧牲次要結(jié)構(gòu)，以使地震能量得到有效消耗，保護(hù)好主要的結(jié)構(gòu)，使生命和財(cái)產(chǎn)損失最小化。

首先，避開不利區(qū)域。建筑物的抵抗地震能力，需要一個(gè)堅(jiān)實(shí)地基。因此，在選擇建筑場地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際需要，全面掌握工程地質(zhì)、地震活動(dòng)情況和地震地質(zhì)等相關(guān)信息資料，綜合評價(jià)對抗震是否有利、危險(xiǎn)地段。如發(fā)現(xiàn)不利地段，應(yīng)避開這類區(qū)域。若無法避開，應(yīng)采取相應(yīng)的有效措施。在危險(xiǎn)地段，禁止建造建筑。地震發(fā)出的能量，不僅可直接破壞結(jié)構(gòu)，還可引起地基不均勻沉降、地表地裂和錯(cuò)動(dòng)、砂土和粉液化、滑坡等現(xiàn)象，對建筑物造成間接破壞。優(yōu)質(zhì)的建筑場地，能有效增加建筑物的抵抗地震能力，還可減低成本、減少投資。

其次，建筑設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)。建筑抗震設(shè)計(jì)需要非常專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，由于施工分工不同，工程結(jié)構(gòu)師往往駐中國對地震作用的分析，因此，建筑工程師權(quán)力協(xié)助建筑設(shè)計(jì)人員，合理調(diào)整建筑物平立面，使其美觀大方，功能齊全，既能滿足結(jié)構(gòu)規(guī)則，又符合抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。具體做到建筑平面對稱、規(guī)則，具有良好的整體性能。

第三，選擇建筑立面、平面的外形。許多地震研究調(diào)查顯示，應(yīng)力多集中在質(zhì)量分布、借助立面、平面、構(gòu)件截面、材料強(qiáng)度等突變處，因此容易發(fā)生震害。質(zhì)量中心與剛度中心的偏離，易引發(fā)建筑物扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致較為嚴(yán)重的震害。建筑物若整體性較差，例如：抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不連續(xù)、構(gòu)建錯(cuò)位等，由于傳力通路不暢通，大大降低了抗震性能。若建筑物不規(guī)則，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整和地震作用計(jì)算，且需對薄弱位置進(jìn)行有效的抗震構(gòu)造。若建筑物因設(shè)計(jì)方案不合理，造成不必要浪費(fèi)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)留下安全隱患，則這個(gè)抗震設(shè)計(jì)就是非常失敗的。

第四，選擇結(jié)構(gòu)體系。確定建筑結(jié)構(gòu)后，需合理選擇結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計(jì)人員需根據(jù)抗震的設(shè)防烈度和類別、場地條件、建筑高度、結(jié)構(gòu)材料、施工和地基等因素，結(jié)合經(jīng)濟(jì)、使用和經(jīng)濟(jì)條件確定結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有合理的地震傳遞作用途徑和計(jì)算簡圖，設(shè)計(jì)人員能輕松掌握地震作用，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)構(gòu)。在抗震設(shè)計(jì)中，正確對傳遞途徑進(jìn)行分析，合理調(diào)整、分配內(nèi)力，加強(qiáng)較弱的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)，防止因部分構(gòu)件的破壞，而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力和抗震能力降低。

三 建筑施工中的結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)分析

首先，被動(dòng)控制。這種防震技術(shù)是在增加子系統(tǒng)于建筑物的部位點(diǎn)，或處理某些構(gòu)件，以使動(dòng)力特性發(fā)生改變。目前，這種被動(dòng)控制技術(shù)已在建筑工程施工中被廣泛應(yīng)用。這種技術(shù)主要分為隔震技術(shù)和消能減震技術(shù)：其一，隔震技術(shù)。這種技術(shù)指在基礎(chǔ)部分構(gòu)建一個(gè)控制機(jī)夠，阻隔地震能量的傳送，以使建筑物振動(dòng)減輕，達(dá)到降低地震破壞的目的。目前，研發(fā)的隔震裝置非常多，主要支撐式擺動(dòng)、層橡膠墊、摩擦滑移、混合等隔震裝置；其二，消能減震技術(shù)。這種技術(shù)是利用建筑物中某些部件，將其設(shè)計(jì)為耗能元件，或安裝阻力器。在風(fēng)荷載和小震作用下，這些耗能元件和阻力器發(fā)揮彈性，增加建筑物整體測量剛度，以引發(fā)抗震作用。如發(fā)生強(qiáng)烈地震，消耗元件和阻力器則產(chǎn)生非彈性作用，大大增加建筑物阻力，消耗和吸收地震能力，減輕建筑物主體的振動(dòng)，達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。消能減震技術(shù)具有安全、經(jīng)濟(jì)、合理、維護(hù)費(fèi)用較低等特點(diǎn)。

第二，主動(dòng)控制技術(shù)。這種技術(shù)是由外部能源實(shí)現(xiàn)抗震，需通過添加作用力，作用力與振動(dòng)反向相反，以達(dá)到減震的目的。技術(shù)原理：傳感器監(jiān)測建筑物的動(dòng)力響應(yīng)和外部激勵(lì)響應(yīng)，將信號(hào)向計(jì)算機(jī)傳輸，計(jì)算機(jī)程序?qū)μ砑幼饔昧Φ拇笮∵M(jìn)行計(jì)算，然后通過外部能源控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生所需作用力。目前，建筑工程施工中這類型研發(fā)的抗震裝置有：主動(dòng)質(zhì)量阻力、拉索、動(dòng)力空氣擋風(fēng)板、發(fā)生脈沖發(fā)生器、支撐等系統(tǒng)裝置。

第三，半主動(dòng)控制技術(shù)。這種技術(shù)主要通過控制機(jī)構(gòu)，對地震時(shí)建筑物的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到減震的目的。這種技術(shù)不需外部能源和強(qiáng)電，只需弱電裝置實(shí)現(xiàn)供電就行。半主動(dòng)控制技術(shù)需控制開關(guān)，通過開關(guān)對控制器狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使建筑物動(dòng)力的特性發(fā)生改變。目前，這類型的減震裝置有：可變剛度、可變阻力、可控液體阻力、可控摩擦式等。

第四，混合控制技術(shù)。這種技術(shù)是主動(dòng)和被動(dòng)控制的綜合運(yùn)用，充分利用這主動(dòng)和被動(dòng)控制技術(shù)的抗震優(yōu)點(diǎn)，利用被動(dòng)控制消耗和吸收地震能量，運(yùn)用主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)抗震，因此，混合控制技術(shù)在建筑行業(yè)被廣泛應(yīng)用推廣。當(dāng)前這類型的抗震裝置主要有：主動(dòng)控制和阻力消耗結(jié)合系統(tǒng)、主動(dòng)阻力系統(tǒng)和調(diào)諧阻力結(jié)合系統(tǒng)、主動(dòng)阻力系統(tǒng)和滑行體阻力結(jié)合系統(tǒng)、主動(dòng)控制和隔震控制結(jié)合抗震系統(tǒng)等。

在四種抗震技術(shù)中，主動(dòng)控制技術(shù)的抗震效果最為明顯，但由于它需要大量的外部能源，控制系統(tǒng)也較為復(fù)雜，因此在實(shí)際應(yīng)用不夠普及。被動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)用性非常大，因此在實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛。半主動(dòng)控制技術(shù)具有價(jià)格低廉、精確度較高等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣闊的市場前景?；旌象w控制技術(shù)結(jié)合了以上三種技術(shù)優(yōu)勢，效果非常突出，因此前景較為廣闊。

四 結(jié)語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對于建筑行業(yè)的抗震技術(shù)要求也越來越高，抗震技術(shù)也在不斷的更新和多樣化發(fā)展。當(dāng)前，建筑工程施工中的抗震技術(shù)需根據(jù)抗震設(shè)計(jì)原則和原理，避開不利區(qū)域、協(xié)調(diào)建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)、合理選擇建筑立面、平面的外形等，采用相應(yīng)的抗震技術(shù)，如被動(dòng)控制、主動(dòng)控制技術(shù)、半主動(dòng)控制技術(shù)、混合控制技術(shù)等。當(dāng)然，各個(gè)抗著技術(shù)并非非常完善，需要我們進(jìn)行更深層次的思考和研究，以保證建筑結(jié)構(gòu)的高抗震能力。

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關(guān)鍵詞：建筑新技術(shù)；分類體系：應(yīng)用

建筑技術(shù)有許多分類方法，其有廣義和狹義之分。狹義建筑技術(shù)是指建筑設(shè)計(jì)和施工的技能、知識(shí)、手段、規(guī)則方法等等，而廣義技術(shù)則指不僅包括狹義建筑技術(shù)，還包括了建筑生產(chǎn)過程涉及到勞動(dòng)對象、工具和產(chǎn)品等。將建筑技術(shù)分類為建筑設(shè)計(jì)媒介技術(shù)、建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)、建筑構(gòu)造和工藝、建筑物理環(huán)境、建筑設(shè)備系統(tǒng)和建筑節(jié)能等。通常所說的建筑新技術(shù)是廣義上的，因此根據(jù)技術(shù)論和技術(shù)創(chuàng)新論原理，從技術(shù)產(chǎn)生的方法、市場和社會(huì)需求、技術(shù)創(chuàng)新的進(jìn)程以及生產(chǎn)要素等幾個(gè)方面進(jìn)行建筑新技術(shù)分類。

1 按建筑技術(shù)研制的目的進(jìn)行分類

任何一項(xiàng)具有價(jià)值的新技術(shù)的產(chǎn)生都是為適應(yīng)社會(huì)和市場要求，這也是新技術(shù)研制的目的。這種分類可以表明建筑新技術(shù)的目的，確定其研究價(jià)值。沒有社會(huì)和市場需求的新技術(shù)是沒有生命力的。此方法可以分為3種：第一種，節(jié)約勞動(dòng)與資本型建筑新技術(shù)。這一類新技術(shù)是通過技術(shù)移植等方法，尋求新的成本低廉或生產(chǎn)效率更高的新技術(shù)替代原有技術(shù)，或者對原有技術(shù)從降低成本或提高生產(chǎn)效率角度進(jìn)行改進(jìn)。例如，早拆模技術(shù)、爬升腳手技術(shù)、粗直徑鋼筋連接技術(shù)等。第二種，節(jié)能省耗型建筑新技術(shù)。從全世界范圍來看，各類建筑及其附屬設(shè)施消耗了50%以上的物質(zhì)原料，而建筑在建造與使用過程中又消耗了全球能源50%。因此，近幾年來節(jié)約資源和能源的建筑新技術(shù)得到很大發(fā)展，從墻體材料改革、圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能保溫技術(shù)與材料的開發(fā)到太陽能技術(shù)的應(yīng)用等，并且這將是未來一個(gè)主要的發(fā)展方向。資源和能源的節(jié)約不僅僅體現(xiàn)在建筑材料的使用上，它涉及到建筑設(shè)計(jì)（如自然光采用技術(shù)）、建筑結(jié)構(gòu)（如鋼-混凝土結(jié)構(gòu)體系）、建筑施工（如竹膠合板模板技術(shù)）等整個(gè)建筑過程。

2 按建筑生產(chǎn)要素進(jìn)行分類

按生產(chǎn)要素分類，就是根據(jù)建筑生產(chǎn)的過程和生產(chǎn)要素進(jìn)行分類，這是傳統(tǒng)的分類方法。這一類分類可以表明建筑新技術(shù)的用途和應(yīng)用的階段。此方法可分為5種：第一種，施工新技術(shù)施工新技術(shù)指在工程施工中所應(yīng)用的新方法、新技術(shù)和新工藝，施工技術(shù)和管理的經(jīng)驗(yàn)，施工技術(shù)與管理問題的解決方案，新型的施工機(jī)械及應(yīng)用等。第二種，建筑新材料。建筑新材料是指那些新出現(xiàn)或已在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能和特殊功能的材料，包括對原有建材材料改進(jìn)的新材料。第三種，建筑設(shè)計(jì)新技術(shù)。建筑設(shè)計(jì)新技術(shù)是指在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用的新的理論、經(jīng)驗(yàn)和理念，以及解決設(shè)計(jì)中所遇到的問題的技能、手段及方法等，包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)、建筑物理等。第四種，建筑新產(chǎn)品。建筑新產(chǎn)品是指建筑業(yè)內(nèi)各專業(yè)所生產(chǎn)出的新型的產(chǎn)品中，包括具有新的建筑物形態(tài)、新的建筑構(gòu)件及部品等。新產(chǎn)品在技術(shù)指標(biāo)、性能、結(jié)構(gòu)、原理、規(guī)格上比老產(chǎn)品有顯著改進(jìn)和提高或者是填補(bǔ)空白甚至獨(dú)創(chuàng)的產(chǎn)品。對老產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，或使其變型、派生、性能有所提高或有新的用途等，都可稱為新產(chǎn)品。

3 按建筑技術(shù)創(chuàng)造和產(chǎn)生的方法進(jìn)行分類

這種分類法可以表明建筑新技術(shù)研究的方法，并可啟發(fā)和拓寬研究的思路?？煞譃?種：第一種，技術(shù)綜合型建筑新技術(shù)。把建筑領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的兩個(gè)或兩個(gè)以上的相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)原理或技術(shù)成果進(jìn)行組構(gòu)和整合，從而創(chuàng)造出具有新功能的技術(shù)系統(tǒng)，形成新的建筑技術(shù)，稱為技術(shù)綜合型建筑新技術(shù)。例如，將傳統(tǒng)的鋼筋砼結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式組合，形成了一個(gè)全新的結(jié)構(gòu)體系-鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。第二種，移植型建筑新技術(shù)。把國外的或其他領(lǐng)域先進(jìn)的或新的技術(shù)移植于建筑領(lǐng)域，形成一種適用于我國建筑領(lǐng)域的新的技術(shù)原理，從而導(dǎo)致建筑技術(shù)發(fā)明或技術(shù)革新，這類新技術(shù)可稱為移植型建筑新技術(shù)。移植方法包括直接移植（不改變被移植技術(shù)的技術(shù)原理，但在移植中一般需要在外型、規(guī)格和品質(zhì)上要適應(yīng)建筑本身的要求）、類比移植（采用類比方法移植功能上相似部分）和推測移植（從所公開的片斷研究結(jié)果和資料及基本原理加以研究推測）等。如在建筑天然采光中移植光導(dǎo)纖維技術(shù)，在混凝土結(jié)構(gòu)加固中引進(jìn)碳纖維材料等。第三種，仿生型建筑新技術(shù)。以生物系統(tǒng)原理作為建筑新技術(shù)原理構(gòu)思的源泉，通過模擬生物的結(jié)構(gòu)和功能原理可構(gòu)造出新的建筑技術(shù)，稱為仿生型建筑新技術(shù)。實(shí)際上，建筑仿生已成為一種新的潮流，一門被稱為“建筑仿生學(xué)”學(xué)科正在興起，其主要研究內(nèi)容包括功能仿生、結(jié)構(gòu)仿生、形式仿生和概念仿生等。例如，借鑒深海扇貝形外殼的結(jié)構(gòu)形式，卓新等提出了一種新型的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)一扇貝形網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。第四種，原理推演型建筑新技術(shù)從基礎(chǔ)科學(xué)中的科學(xué)理論與原理出發(fā)，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)研究和理性思維加工，得出一些適用于建筑生產(chǎn)的比較具體的概念和原理，然后再經(jīng)過一系列的構(gòu)思和實(shí)驗(yàn)研究，由此實(shí)現(xiàn)科學(xué)原理向技術(shù)原理的轉(zhuǎn)化，最后導(dǎo)致建筑新技術(shù)的產(chǎn)生。這一類建筑新技術(shù)可稱為原理推演型建筑新技術(shù)。例如，根據(jù)地球板塊運(yùn)動(dòng)理論的力學(xué)分析和地球力學(xué)的新理論，工程結(jié)構(gòu)學(xué)家提出全新的建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系一隔震技術(shù)和消能減震技術(shù)。

篇9

[關(guān)鍵詞]型鋼混凝土；組合結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：TU398.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）01-0136-01

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)主要由以下兩個(gè)方面組成：①型鋼混凝土柱；②型鋼混凝土梁。型鋼混凝土具有承載力高以及彈塑性好等特點(diǎn)，目前來看，型鋼混凝土在工程應(yīng)用方面有很大的發(fā)展前景。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的單調(diào)加載條件與循環(huán)加載條件下的受力性能研究有較大的應(yīng)用前景，在循環(huán)荷載作用下呈現(xiàn)出較好的性能。從型鋼混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力發(fā)展裂縫情況不難看出，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下被分為以下三個(gè)階段：①塑性破壞階段；②彈性階段；③彈塑性階段。國內(nèi)外的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在低周反復(fù)荷載作用下具有良好的耗能能力，尤其是在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延性以及剛度方面。

1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)

型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)主要指的是把型鋼埋入到混凝土中的結(jié)構(gòu)形式，在操作過程中主要先通過定位放線最后再進(jìn)行混凝土澆筑，被分為以下兩種類型：①部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式；②全部結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)形式。上述兩種結(jié)構(gòu)類型都適用于以下四種結(jié)構(gòu)：①框架結(jié)構(gòu)；②底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)；③筒中筒結(jié)構(gòu)；④框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的型鋼結(jié)構(gòu)相比，具有以下三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①能夠更為節(jié)約鋼材；②具有良好的耐久性以及耐火性；③受力性能良好。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)具有以下三個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：①施工周期較短；②抗震性能較好；③承載力較高。型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)具備以下兩種結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)：①型鋼結(jié)構(gòu)類型；②鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型。為了讓人們能夠更加清楚了解型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，筆者將針對型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)的混凝土和型鋼的計(jì)算和優(yōu)化方法進(jìn)行研究。舉例來說，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)中的型鋼與混凝土之間相互約束，在一定程度上提高了混凝土的強(qiáng)度和型鋼的強(qiáng)度，有效增加了整體構(gòu)件的延性、構(gòu)件抗震性能以及改善混凝土本身不利于抗震的脆弱性。眾所周知，智利是地震多發(fā)國家，智利國家尤其重視型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)的性能研究和基礎(chǔ)工程應(yīng)用。例如，1973年建成的圣地亞哥，其所用結(jié)構(gòu)為型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在地震中基本沒有受到很大損毀，繼而引起了日本建筑工程行業(yè)的重視。

2 型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法

型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中基本以變量結(jié)構(gòu)的參數(shù)形式出現(xiàn)，在根據(jù)相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，形成型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)方案。簡而言之，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要利用數(shù)學(xué)手段，并且按照設(shè)計(jì)者所規(guī)定的要求從中選出一個(gè)最為理想的方案。型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)如下：①以有限單元法為基礎(chǔ)的分析方法；②以數(shù)學(xué)規(guī)劃為計(jì)算手段；③以現(xiàn)代高速計(jì)算機(jī)為工具；④最終得出設(shè)計(jì)方案。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程具備靈活性等特點(diǎn)，再通過有限次的計(jì)算能夠使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案逐漸改善。筆者將根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，針對型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題算法來進(jìn)行簡單介紹：①簡單解法；②數(shù)學(xué)規(guī)劃法；③準(zhǔn)則法。

（1）簡單解法。當(dāng)設(shè)計(jì)變量處于不多的情況下，可以采用簡單解法。一般來說，圖解法對設(shè)計(jì)變量小于或者等于2h，效果達(dá)到最為理想。對于柱與板的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題需要采用松弛變量法，此種方法對求解約束條件要求不是很高。

（2）數(shù)學(xué)規(guī)劃法。數(shù)學(xué)規(guī)劃法（Mathematical Programming，MP）從結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理角度出發(fā)，選用MP來尋找設(shè)計(jì)參數(shù)的最優(yōu)解。此種解答方法發(fā)展比較早，用途也較為廣泛。數(shù)學(xué)規(guī)劃法中主要包含以下幾個(gè)方面的解法：①線性規(guī)劃；②非線性規(guī)劃；③動(dòng)態(tài)規(guī)劃；④幾何規(guī)劃。其中線性規(guī)劃問題的解決方法較為成熟，在處理目標(biāo)函數(shù)方面能夠設(shè)計(jì)變量的線性函數(shù)問題。非線性規(guī)劃則主要應(yīng)用目標(biāo)函數(shù)的方法，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)有約束的非線性規(guī)劃問題，在解答過程中有較大難度。例如，目前最常使用的導(dǎo)數(shù)分析方法以及梯度投影法等。

（3）準(zhǔn)則法。準(zhǔn)則法主要從工程方面的觀點(diǎn)出發(fā)，從預(yù)先規(guī)定的結(jié)構(gòu)來滿足相關(guān)準(zhǔn)則（能量準(zhǔn)則、位移準(zhǔn)則、頻率準(zhǔn)則以及應(yīng)力準(zhǔn)則等），為了滿足上述準(zhǔn)則條件應(yīng)該使用結(jié)構(gòu)最輕的材料。使用的相關(guān)方法為：利用最為優(yōu)化的桿系結(jié)構(gòu)，重新分析設(shè)計(jì)變量初始，一旦計(jì)算量不夠大時(shí)，需要使用已經(jīng)設(shè)定好的幾個(gè)布局。準(zhǔn)則法有其自身的缺陷，從工程應(yīng)用方面來看，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較方便，能夠更容易被人接受。在早期，準(zhǔn)則法能夠滿足應(yīng)力設(shè)計(jì)，將結(jié)構(gòu)桿件的應(yīng)力在某種情況下達(dá)到允許的范圍力之內(nèi)，充分發(fā)揮出材料強(qiáng)度的潛力。上述所說的方法在發(fā)展的基礎(chǔ)上與框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力設(shè)計(jì)兩者相互結(jié)合，從而處理彈性穩(wěn)定方面以及位移方面等約束條件。

3 型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理

型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)由柱構(gòu)件與規(guī)則截面的桿系梁組成，在設(shè)計(jì)過程中均采用部分優(yōu)化的方法。在滿足相關(guān)建筑要求的情況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)的平立面布置（抗震功能首先考慮原則基礎(chǔ)上），進(jìn)一步確定好梁的跨度與柱的高度?；诖?，按照經(jīng)濟(jì)跨高比和框架梁進(jìn)行初步選型，最終得出型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)的初始截面。在上述初始方案基礎(chǔ)上，采用有限單元法分析不同荷載情況下的受體力分析，最后得到剪力、軸力的組合值，再計(jì)算出常規(guī)設(shè)計(jì)所需要的參數(shù)值。例如，柱的計(jì)算長度以及梁的剪跨比等指標(biāo)。將型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)離散柱構(gòu)件與桿系梁根據(jù)已經(jīng)得到的受力條件來優(yōu)化設(shè)計(jì)柱與梁，再得到工程的總造價(jià)。利用變量方法來進(jìn)行二次處理，直到前后2次的設(shè)計(jì)方案能夠接近并且最終得到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。簡而言之，確定好方案1之后再進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，通過分部方案1優(yōu)化得到方案2，在進(jìn)行分部優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意以下幾個(gè)方面：①利用結(jié)構(gòu)分析得到剪力值、軸力值，繼而能夠優(yōu)化截面；②對于超靜定結(jié)構(gòu)，初始截面的選擇相對于構(gòu)件內(nèi)力所需要的截面來說不夠充分，優(yōu)化后構(gòu)件的截面將會(huì)有效增大，重新分析構(gòu)件內(nèi)力時(shí)將會(huì)取得更大的效果。對于超靜定結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程，其構(gòu)件內(nèi)力始終和截面保持不一致，此種差距不會(huì)隨著結(jié)構(gòu)重分析次數(shù)的增加而減少，在優(yōu)化構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力應(yīng)該引M超松弛系數(shù)，S′=S（S/R）α，其中S′代表構(gòu)件內(nèi)力，S為前一次結(jié)構(gòu)重分析得到的構(gòu)件內(nèi)力，R為優(yōu)化前構(gòu)件抗力；α代表超松弛系數(shù)，α=0.4。

型鋼混凝土框架梁的截面寬度不宜小于300mm，截面的高度和寬度的比值不宜大于4，為了進(jìn)一步保證框架梁對框架節(jié)點(diǎn)的約束作用，便于施工過程中能夠充分考慮到截面高度比值、寬度比值等，型鋼混凝土框架梁在支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，應(yīng)在型鋼腹板兩側(cè)對稱設(shè)置支承加勁肋。

4 結(jié)束語

綜上所述，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種工程方法，型鋼混個(gè)凝土組合結(jié)構(gòu)連續(xù)變量所得到的結(jié)果不能夠直接被應(yīng)用，在初步優(yōu)化設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，收斂的速度也能夠接近優(yōu)化解，當(dāng)變量較多時(shí)此種途徑能夠帶來較寬的時(shí)間效益。

參考文獻(xiàn)：

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