建筑结构隔震设计中的问题分析

建筑结构隔震设计中的问题分析

毛宏宇

中钢集团马鞍山矿院工程勘察设计有限公司安徽马鞍山243000

摘要：建筑隔震技术是一项革新、成熟、可靠、经济的抗震新技术，其最大特点是通过加入隔震支座，延长结构周期以减小结构的地震响应，达到“以柔克刚”的效果。隔震技术因其在实际地震中所表现出的良好抗震性能，被广泛应用于实际工程中。

关键词：建筑结构；隔震设计；问题分析

引言

地震会直接破坏建筑工程，导致影响了灾害抢修的工作，造成严重的经济损失，所以说增强并改善建筑工程抗震能力较为重要。针对这一问题，在建筑工程设计中隔震设计是较好的措施，其能够提升建筑工程的质量，并改良建筑工程抗震效能。

1隔震设计的基本原则

（1）建筑工程隔震设计前，设计人员必须了解与掌握建筑工程建设区域的天气气候、地质以及地基情况，对这些资料全面收集与综合分析，这样才能更好的保证建筑工程隔震设计有效性与适应性。（2）建筑工程隔震设计前期，设计人员要做到对整个建筑工程全面考察工作，首先要确认建筑工程使用的年限；其次结合并参照以往的设计方案，对建筑工程各个结构进行分析验证；最后合理选择适应的位置进行隔震设计，且保证隔震设计在建筑工程中起到应有的作用。（3）在抗震装置的选择上，要做到合理性和科学性，以遵循适宜为原则，保证建筑工程结构和隔震结构两者之间有着较为高的匹配度，同时也要满足及达到建筑工程结构力学相关方面的需求。（4）隔震设计完成之后，建筑工程部分结构在受到地震影响的情况下会出现一定的位移，为此，需要及时调整建筑工程的结构，保障建筑工程的使用安全。

2建筑结构隔震设计

2.1确定隔震结构体系

合适的隔震结构体系应该具有以下几个特点：首先该结构体系具有明确计算简图和地震作用传递途径；其次，能够形成多道隔震防线，即使在构件受到破坏时也有足够隔震和承载能力。此外，该结构体系上的刚度和强度分布合理，如果出现薄弱部位应采取相应措施来提高隔震能力。在结构体系选择确定时必须要充分考虑场地条件和刚度，注意选择合理基础形式，如果是高层建筑应该设置地下室，针对地基软弱的应选择桩基或筏板基础，而岩层高低不平则应选用桩基，对建筑物层数不多、地基较好的则可以采用单独基础。

2.2合理划分结构隔震性能水平

在建筑结构基于性能隔震设计处理中，明确了该区域的地震设防水平，还需要重点把握好对于结构隔震性能水平的优化，尤其是需要切实把握好基本结构性能水平的确定，促使其能够更好维系整个建筑结构的稳定性。针对结构隔震性能水平进行明确需要联系具体结构可能承受的破坏状态，结合破坏状态进行细分，如此也就能够更好提升其性能水平的细致划分，避免在任何方面形成明显问题威胁。目前对于建筑结构性能水平的划分主要分为5个等级，从基本完好到基本倒塌，这也就需要按照上述建筑结构隔震设计基本原则进行匹配性设置，提升建筑物应用安全性效果。

2.3确定结构反应性能参数

在具体分析处理中，应该借助于弹性动力分析或者是弹性静力分析手段进行处理，了解掌握弹性结构的隔震性能，设定较为合理的设计参数。因为该方面的计算量比较大，相对而言也比较复杂，如此也就更加需要切实围绕着具体隔震设计方式进行优化，能够借助于一些三维分析软件处理，力求建筑结构隔震设计能够表现出更强的作用性能。

3建筑用隔震支座

3.1橡胶隔震支座

橡胶隔震支座是由多层钢板与橡胶交替叠合而成，钢板作为橡胶支座的加劲材料，改变了橡胶体竖向刚度较小的特点，使其既能降低水平地震作用，又能承受较大竖向荷载。目前使用的叠层橡胶支座，是利用钢板和橡胶的各自的优点相互叠合而成。隔震支座运用在建筑中，会增加建筑结构在水平和竖向地震、扭转等作用下，建筑物抗震的能力。橡胶隔震支座的改进型是铅芯橡胶隔震支座，为降低结构的地震作用，铅芯橡胶隔震支座采取了开孔注铅的方式，加大了受压承受能力，使隔震层位移减小。橡胶是一种耐用的材料，采用橡胶隔震支座也可以大大地降低维修成本，增强耐用性。但是，了解橡胶材质的都应该知道，橡胶非常容易受到氧化。为了防止橡胶氧化，可在橡胶隔震支座中加入抗氧化剂，延长了橡胶隔震支座的使用寿命。铅芯橡胶隔震支座虽然在国际上得到了广泛的应用，但是铅芯在被挤压后不易复位，会对环境造成污染，为保证环境的可持续发展，铅芯橡胶隔震支座正在逐步被高阻尼隔震支座所取代。高阻尼隔震支座的粘弹性性质特别显著，但是会受到频率、温度和应变幅值的影响，为保证高阻尼隔震支座的使用性能，许多国内外科学家对这种模型进行了描述。在我国高阻尼隔震支座尚处于发展初期，在一步步加强这方面的研究。

3.2滑动隔震支座

滑动隔震是在隔震层中设置滑动材料，如低摩擦系数材料石墨、砂粒、滑石粉等，使基础只能向上部结构传递有限的地震力作用，起到保护上部结构的作用。其动力学特点是滑动前整个系统的自振周期与结构周期相同，一旦滑动之后，隔震层的刚度变得很小，整个系统的自振周期变得很大，因此从理论上来讲滑动隔震能避开绝大多数地震波产生的共振效应。滑动隔震支座的滑移摩擦面一般采用四氟乙烯与不锈钢板接触、不锈钢板直接接触等，其中四氟乙烯与不锈钢板的接触稳定性最强。但是滑动隔震支座在使用过程中仍然会有一定的缺陷，比如隔震层的变形一旦较大，就不容易自动复位。为了解决这一缺陷，美国的一位博士提出了摩擦隔震体系，在建筑工程方面它就突出的实用性质。摩擦隔震体系就是在滑动隔震体系的凹形曲面底盘放置一个滑块，当发生地震作用时，滑块自动划至高处，在震后复位时，由于重力作用滑块又滑至底部。隔震层摩擦力做功，能消耗结构的振动能量，增加结构阻尼，降低结构地震反应。

3.3混合隔震支座

由于滑动摩擦支座本身并没有自复位能力，在大震时可能产生不可控制的位移；而叠层橡胶支座虽有自复位能力，但是阻碍有限，在耗散地震能量方面并无优势。因此，兼备复位能力和耗能特性的复合隔震体系受到广大研究人员和工程师的青睐。目前采用的复合型隔震支座包括橡胶支座与滑动支座的并联使用、橡胶支座和阻尼器的并联使用等，也包括同时具备弹性水平恢复力与阻尼的复合隔震装置。混合隔震有两个自振周期，分别是结构自振周期和隔震结构周期，可以通过增加橡胶支座的数量延长系统的自振周期。混合隔震一般用在高层隔震中。

结束语

综上所述，建筑结构隔震设计在整个建筑工程设计工作中占据着重要的地位，隔震设计质量的优劣取决于整座建筑工程的质量。因此，为了更好地提高建筑工程的抗震与隔震能力，需要广大从事建筑工程工作者与科研人员，在不断学习国外先进技术的同时，并共同创新出更好的技术，更好地为我国建筑工程建设事业贡献一份力量。

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