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摘要：在高层建筑结构的施工和设计环节中，对于隔震层的设计和验算是一个非常重要的考量，因为高层建筑结构的隔震层上部倾覆弯矩一般都比较大，这样就需要严格控制高层建筑隔震支座的水平方向的剪应力和垂直方向的压应力、横向位移和纵向位移，防止隔震层上部结构发生严重变形。本文试结合笔者多年的实践经验浅谈隔震设计方法在高层建筑结构中的应用和实施方案。
关键词：高层建筑 组合 隔震 方法 应用
1 基础隔震结构的动力体系设计
在高层建筑结构设计中，基础隔震结构一般安装在楼层上部结构水平面宽度较小而楼层之间刚度较大、楼层高度在三十层以下的楼房建筑中。假如该楼房上部结构水平面宽度较大而不同楼层之间刚度又很小、楼层数量又较大，这时候的楼房上部结构就是多质点的隔震结构体系，需要采取相应的多质点隔震模型，而且另外还要想办法防止隔震结构出现扭转和发生倾覆等意外情况。
如果发生强烈地震，高烈度地区的地震冲击波产生强作用力，高层建筑组合隔震层的上部结构就会由于剧烈颠簸和摇晃而产生弯曲和变形，破坏楼层的稳定性，使得高层建筑有坍塌的危险。所以对于位于强地震带和高烈度地区的高层建筑要采用橡胶材料的隔震结构，因为橡胶隔震结构中的隔震支座在冲击波作用下会产生一定的拉应力或者发生轻微的非线性变形，从而保证高层建筑结构的整体安全和稳定。对于高层建筑结构的组合隔震体系而言，如果隔震层上部结构倾覆弯矩太大的话，发生的水平地震作用力就会使得隔震层转动起来，加大隔震结构在垂直方向的负载，那么该高层建筑隔震层就会发生较为突出的纵向变形。因此，在考虑高层建筑基础隔震结构的动力体系时，一方面要考虑到隔震结构的转动，另一方面还要考虑到隔震结构的多质点平动受力，最好是采用多质点摆动加平动隔震计算模型。
2 高层建筑结构的组合隔震的设计要求
首先，高层建筑结构的组合隔震设计要按照该建筑抗震的级别要求、防烈度的等级要求、建筑施工场地的状况、建筑使用目的和用途、建筑的整体设计方案等综合情况来讨论隔震的可行性、技术性和经济性，最终确定一套完整可行的隔震方案。其次，在高层建筑结构的隔震目标上，应该规定采用组合隔震设计的高层抗震效果至少高于一般抗震建筑。水平地震隔震结构在安全储备上要比抗震结构在防烈度方面至少高出半个值。同时纵向抗震措施也不能减弱。在对高层建筑的组合隔震部件要求上，要对部件性能要求有明确规定；通过试验先确定每个隔震组成部件的耐久性和具体设计参数；先进行抽样采集检测各种零部件的原型类型和规格，然后再去安装，采集和抽样的数量不少于三个，抽样合格率必须保证是100%；隔震部件要便于安装、检查和更换。
3 高层建筑组合隔震的设计方案
首先，高层建筑组合隔震装置的選取原则是要保证有足够的横向变形和纵向承载能力，这样当大的地震发生时，隔震层能够较为稳定安全地把高层建筑物支撑起来，防止楼层因为受到冲击而失去重心，保持其稳定的隔震作用。高层建筑组合隔震层设计上的重点之一是橡胶隔震支座的平均拉应力和压应力限值，无论是在可变的负载作用下还是永久性负载作用下，橡胶隔震支座组合的纵向平均压应力设计值都不能超过限值。如果高层建筑隔震层橡胶支座产生拉应力，那就说明隔震层的上部结构有被颠覆的危险和可能，所以要在设计时考虑到这一点。
设计时还要考虑到高层建筑组合隔震层必须满足一定的水平刚度，这样当有强风来袭时，因为隔震层的初始刚度够硬，即便发生强度较大的地震，隔震层也能通过柔性的变形来降低地震的水平作用力，防止楼房倒塌。
除了保证良好的自动回位功能以外，高层建筑组合隔震层的上部结构质心要和横向刚度保持一致。纵向刚度要能够满足在纵向负载的作用下，纵向位移保持在安全范围之内。除此之外，高层建筑组合隔震的阻尼和刚度必须保持稳定，变化范围越小越好。
隔震装置的变形和受力在满足规定要求的同时还要具有一定的抗老化、防徐变、经久耐用的性能，这样能够保证建筑物在使用期限内发挥良好的隔震作用。
其次，关于高层建筑隔震层的平面设置原则。高层建筑组合隔震层最好设置在楼房第一层下面地基顶面或地下室顶板的位置，保证有很好的对称效果，隔震层最好安装在楼房受力较大的位置，而且保持适当的间距。
最后，关于水平地震作用下高层建筑组合隔震层的验算方案。按照隔震层相关力学原理和参数，当不同强度的地震来临时，隔震层的等效阻尼比和等效刚度，按照动力时程分析的方法，选用相应的隔震计算模型来验算，并拿隔震结构和不隔震结构分别在地震频繁发生时的反应和很少地震发生时的反应进行分析和对比。
4 结语
实践证明，在高层建筑组合隔震结构中采用橡胶垫隔震既有它的经济性优势，同时还有良好的隔震性能。这种隔震结构一方面能够通过隔震作用的发挥使得建筑稳定，从而在地震发生时保障人民群众的生命财产安全不受到威胁；另一方面还能够帮我们节省地震受灾后灾区重建和维修高额的成本和巨额的费用。因此，在高层建筑设计中要采用橡胶垫隔震支座装置，同时用多质点平动体系分析地震反应，用多质点平动加摆动计算隔震模型，用动力时程分析法验算地震到来时高层建筑组合隔震结构体系的动力反应。
参考文献：
[1]高俊江，熊仲明.高层隔震结构现存问题及改进策略[J].建筑结构学报，2010（S2）.
[2]王曙光，杜东升，刘伟庆.高层建筑结构隔震设计关键问题[J].南京工业大学学报（自然科学版），2009（01）.
[3]高杰.高层建筑变刚度隔震技术试验研究[D].中国建筑科学研究院，2013.
关键词：高层建筑 组合 隔震 方法 应用
1 基础隔震结构的动力体系设计
在高层建筑结构设计中，基础隔震结构一般安装在楼层上部结构水平面宽度较小而楼层之间刚度较大、楼层高度在三十层以下的楼房建筑中。假如该楼房上部结构水平面宽度较大而不同楼层之间刚度又很小、楼层数量又较大，这时候的楼房上部结构就是多质点的隔震结构体系，需要采取相应的多质点隔震模型，而且另外还要想办法防止隔震结构出现扭转和发生倾覆等意外情况。
如果发生强烈地震，高烈度地区的地震冲击波产生强作用力，高层建筑组合隔震层的上部结构就会由于剧烈颠簸和摇晃而产生弯曲和变形，破坏楼层的稳定性，使得高层建筑有坍塌的危险。所以对于位于强地震带和高烈度地区的高层建筑要采用橡胶材料的隔震结构，因为橡胶隔震结构中的隔震支座在冲击波作用下会产生一定的拉应力或者发生轻微的非线性变形，从而保证高层建筑结构的整体安全和稳定。对于高层建筑结构的组合隔震体系而言，如果隔震层上部结构倾覆弯矩太大的话，发生的水平地震作用力就会使得隔震层转动起来，加大隔震结构在垂直方向的负载，那么该高层建筑隔震层就会发生较为突出的纵向变形。因此，在考虑高层建筑基础隔震结构的动力体系时，一方面要考虑到隔震结构的转动，另一方面还要考虑到隔震结构的多质点平动受力，最好是采用多质点摆动加平动隔震计算模型。
2 高层建筑结构的组合隔震的设计要求
首先，高层建筑结构的组合隔震设计要按照该建筑抗震的级别要求、防烈度的等级要求、建筑施工场地的状况、建筑使用目的和用途、建筑的整体设计方案等综合情况来讨论隔震的可行性、技术性和经济性，最终确定一套完整可行的隔震方案。其次，在高层建筑结构的隔震目标上，应该规定采用组合隔震设计的高层抗震效果至少高于一般抗震建筑。水平地震隔震结构在安全储备上要比抗震结构在防烈度方面至少高出半个值。同时纵向抗震措施也不能减弱。在对高层建筑的组合隔震部件要求上，要对部件性能要求有明确规定；通过试验先确定每个隔震组成部件的耐久性和具体设计参数；先进行抽样采集检测各种零部件的原型类型和规格，然后再去安装，采集和抽样的数量不少于三个，抽样合格率必须保证是100%；隔震部件要便于安装、检查和更换。
3 高层建筑组合隔震的设计方案
首先，高层建筑组合隔震装置的選取原则是要保证有足够的横向变形和纵向承载能力，这样当大的地震发生时，隔震层能够较为稳定安全地把高层建筑物支撑起来，防止楼层因为受到冲击而失去重心，保持其稳定的隔震作用。高层建筑组合隔震层设计上的重点之一是橡胶隔震支座的平均拉应力和压应力限值，无论是在可变的负载作用下还是永久性负载作用下，橡胶隔震支座组合的纵向平均压应力设计值都不能超过限值。如果高层建筑隔震层橡胶支座产生拉应力，那就说明隔震层的上部结构有被颠覆的危险和可能，所以要在设计时考虑到这一点。
设计时还要考虑到高层建筑组合隔震层必须满足一定的水平刚度，这样当有强风来袭时，因为隔震层的初始刚度够硬，即便发生强度较大的地震，隔震层也能通过柔性的变形来降低地震的水平作用力，防止楼房倒塌。
除了保证良好的自动回位功能以外，高层建筑组合隔震层的上部结构质心要和横向刚度保持一致。纵向刚度要能够满足在纵向负载的作用下，纵向位移保持在安全范围之内。除此之外，高层建筑组合隔震的阻尼和刚度必须保持稳定，变化范围越小越好。
隔震装置的变形和受力在满足规定要求的同时还要具有一定的抗老化、防徐变、经久耐用的性能，这样能够保证建筑物在使用期限内发挥良好的隔震作用。
其次，关于高层建筑隔震层的平面设置原则。高层建筑组合隔震层最好设置在楼房第一层下面地基顶面或地下室顶板的位置，保证有很好的对称效果，隔震层最好安装在楼房受力较大的位置，而且保持适当的间距。
最后，关于水平地震作用下高层建筑组合隔震层的验算方案。按照隔震层相关力学原理和参数，当不同强度的地震来临时，隔震层的等效阻尼比和等效刚度，按照动力时程分析的方法，选用相应的隔震计算模型来验算，并拿隔震结构和不隔震结构分别在地震频繁发生时的反应和很少地震发生时的反应进行分析和对比。
4 结语
实践证明，在高层建筑组合隔震结构中采用橡胶垫隔震既有它的经济性优势，同时还有良好的隔震性能。这种隔震结构一方面能够通过隔震作用的发挥使得建筑稳定，从而在地震发生时保障人民群众的生命财产安全不受到威胁；另一方面还能够帮我们节省地震受灾后灾区重建和维修高额的成本和巨额的费用。因此，在高层建筑设计中要采用橡胶垫隔震支座装置，同时用多质点平动体系分析地震反应，用多质点平动加摆动计算隔震模型，用动力时程分析法验算地震到来时高层建筑组合隔震结构体系的动力反应。
参考文献：
[1]高俊江，熊仲明.高层隔震结构现存问题及改进策略[J].建筑结构学报，2010（S2）.
[2]王曙光，杜东升，刘伟庆.高层建筑结构隔震设计关键问题[J].南京工业大学学报（自然科学版），2009（01）.
[3]高杰.高层建筑变刚度隔震技术试验研究[D].中国建筑科学研究院，2013.