尹耿 朱麗婭
摘要:地震災害是對人類造成殺傷性最大的自然災害之一,尤其是對于人口密集的城市商場來說,一旦發(fā)生地震災害,如果不能做好建筑物的抗震設計來抵御,那么后果將不堪設想,近些年隨著高層建筑的不斷涌現(xiàn),讓抗震設計顯得更加重要,只有做好超高層的隔震方面的結構設計工作,才能避免在地震中最大程度的減少受影響程度,甚至可以避免受到災害波及。在此主要淺談一下商業(yè)建筑室內地震應急避難場所空間設計相關的技術類問題,以供參考。
關鍵詞:超高層;隔震;結構設計
隨著社會城市化進程不斷加加快,各種商業(yè)建筑層出不斷,而近幾年高層建筑,特別是商業(yè)建筑中的地震等突發(fā)事件和災害給人們帶來很大危害,考慮到建筑的抗震性能,并根據相關規(guī)范的要求,建筑高度超過54m,應該設置應急避難間。
1抗震設計概述
地震也被人們稱之為地動,是地殼快速釋放能量的過程中所造成的振動現(xiàn)象,在這期間極容易產生一定的地震波,進而形成自然災害。由于我國位于太平洋地震帶和歐亞地震帶上,因此我國每年都有大量的地震發(fā)生,其中更是產生了許多讓人難以忘記的血腥事件,給我們帶來了沉痛的記憶。如唐山大地震、汶川地震和玉樹地震等。
2隔震技術
隔震技術不僅在新建工程中獲得應用,而且已用于現(xiàn)有建筑的抗震加固改造。隔震裝置可安裝在結構的防火層或設備層,隔震層可設置在結構的不同部位,如基礎、中間層等,也可設置在房屋的頂層,同時起到結構加層和抗震加固的目的。由于傳統(tǒng)的加固改造技術對結構震后的性能和不可靠程度缺乏準確地了解,故較難達到強度和延性的合理匹配。采用隔震技術對結構進行加固改造,通過在隔震層設置剛度很小的隔震裝置,將地震變形集中到隔震裝置上,相對于依靠結構本身的較高強度和較低變形來吸引地震能量而言,隔震結構的周期和阻尼都有很多的提高,故加速度和位移反應明顯降低。
3商業(yè)建筑隔震層設計
隔震結構的實質是隔離地震,最佳的解決辦法是使建筑物懸浮起來,以避免地震的干擾,顯然這種辦法操作并不容易。因此,出現(xiàn)了隔震層這一概念。隔震層是通過疊層橡膠墊將建筑主體與地面分割起來,以粘滯性阻尼器抑制地震的水平位移。為了設計應急避難場所,需要對商業(yè)建筑隔震層進行設計。隔震層具有較強的抗震性能,比較適合用于高烈度地區(qū)的商業(yè)等建筑。
首先對隔震層的層數進行確定,隔震層的層數不能過高,過高對結構安全性能存在影響,并且需要的建筑資金也會過高,同樣不能過低,過低會導致日后的檢查和維修。在本文中將隔震層的梁底和地面之間的距離設計為不超過8m。
然后對隔震層的位置進行設定,商業(yè)建筑一般都會有地下室或地下車庫,將隔震層設置在負一層,將隔震支座放于隔震層內墻的任意位置,具體還要根據負一層的實際使用功能,對隔震層支座的位置進行確定。依據相關的建筑資料和經驗得知,將隔震層支座放在股一層的墻頂,這樣可以避免單獨支墩的物力和財力支出,可以保證建筑的經濟性,但是在實際設計中,應該注重負一層的墻需要承擔隔震層的剪力,還有負一層上不整體結構豎向荷載和隔震層發(fā)生位移引發(fā)的P?△效應。若將隔震層支座放置在墻頂,這樣會導致支墩變得粗大,對負一層的空間使用率造成影響,因此需要將墻體下部支墩做成牛腿形狀,或是在墻體底部支墩頂端設置拉梁。
下一步將對人防工程隔震層的位置進行確定,應相關要求,人防工程隔震層的位置需要設置在人防地下室的上一層,隔震體系和人防體系之間互不干擾。
最后對隔震層整體進行調整,隔震層支座盡量放置在高處,以避免隔震支座造成相關構造的復雜,給整體設計和操作帶來麻煩。對于商業(yè)建筑而言,可以將每個隔震支座的頂部都設置在同一個高度上。總體來看,隔震層的位置還是要依據具體實際情況進行分析,按照結構形式、有無地下室和周邊環(huán)境以及建筑內業(yè)主的要求來設定。
4商業(yè)建筑室內應急避難所的室內防震規(guī)劃設計
根據相關規(guī)定分析,城市應急避難所的室內布局應該遵循如下規(guī)則:以人為本、安全性能、可操作性、可通達性、綜合備災性和平災原則。設計出商業(yè)建筑室內應急避難所的空間設計如下:
4.1避難所功能區(qū)的劃分
一方面運用簡潔規(guī)整的平面和立體布局,將多元入口的理念結合到住區(qū)空間的設置中,在住區(qū)室內留出較安全的通道,可以擺脫傳統(tǒng)的箱式格局。將傳統(tǒng)的磚結構隔墻轉變成隔板、低柜或屏風等靈活的空間設計,將休息區(qū)安置在住區(qū)室內三角支撐結構的墻角,這樣可以保證相對安全。另一方面可以按照國內古代建筑的格式,采用常見的矩形平面進行分區(qū),令中間區(qū)域較大、兩側的區(qū)域依次減小,這樣可以有效地減少在地震時發(fā)生扭矩的現(xiàn)象。由于地震后會發(fā)生一些次生災害,尤其是火災,因此在電氣管線開關的設計中,應該注重防火??梢栽谧^(qū)室內的開闊處設計一個較明顯聯(lián)動開關,這樣在發(fā)生災害時,居住的人們可以及時的切斷電源。
4.2避難所家具的布局
在避難所的抗震防范設計中,還需要注重家具的設計和布局。運用國內傳統(tǒng)的榫卯結構,采用實木等天然有機材料設計出斗拱式框架結構。該結構不僅能夠承受的荷載較大,還能在一定范圍內允許變形,在發(fā)生地震時,可以通過變形吸收地震能量,降低結構的地震響應。將該結構運用在家具的設計中,可以增強家具整體結構的穩(wěn)定性。采用實木材料構成的梁架結構和避難所室內的柱基礎相結合的方式,可以有效地降低結構之間的摩擦力,從而起到隔震作用。
4.3避難所室內設計材料的選用
根據防震建筑中的基礎隔震理念,設計室內隔斷,將避難所室內的隔墻設計成鋼骨架結合橡膠的柔性結構,可以增加整個結構的強度,控制結構變形以滿足抗震的要求。運用鋼結構的目的是為了增強結構的強度,在主受力墻面和柱體添加斜向支撐,在結構的頂部做水平拉結;采用鋼板和碳素纖維包裹室內柱體可以增加控制整體結構的力度。
結束語
地震是目前最為常見的自然災害和破壞性隱患之一,而我國又地處太平洋地震帶附近,因此有著很強、很頻繁的地震隱患。因此,在目前的建筑工程項目中,做好建筑防震設計十分關鍵和重要,是保證建筑結構整體性安全中最為關鍵和重要的環(huán)節(jié)。
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(作者單位:云南省地震局)