建筑隔震结构研究进展与分析

建筑隔震结构研究进展与分析

陈慧霞

陈慧霞

中誉设计有限公司广东广州510000

摘要：随着社会城市化发展进程的不断加快，大众对建筑项目质量及施工效率提出了更高要求。而建筑隔震结构作为影响建筑工程减震控制效果的关键所在，也应在当前背景下做好隔震结构技术研究工作。本文就基于此，对建筑隔震结构研究进展及实际应用进行相关概述，旨在切实发挥出隔震结构在建筑结构领域中的积极作用，以供参考。

关键词：建筑隔震结构；研究进展；分析

前言：建筑隔震结构技术诞生于二十世纪六十年代，现已成为土木工程领域重点研究对象。与其他结构相比，隔震结构具有易于管控、减震效果好等优势，因此对其进行研究及分析对促进建筑行业可持续发展具有深远意义。

1、建筑隔震结构理论分析

1.1建筑隔震结构概念

建筑隔震结构主要就是将建筑结构及各构件与能够引起破坏的地震地面隔离开。此种隔离及解耦可通过在原建筑结构中增加系统柔性材料及提供适当阻尼实现。

1.2建筑隔震结构种类

依据隔震原理划分，建筑隔震结构可分为叠层橡胶垫隔震结构、滑动摩擦隔震结构、组合隔震结构及钢筋沥青隔震结构等[1]。出于经济适用性、安全性及结构可行性等方面考量，现阶段建筑隔震结构研究重点为叠层橡胶垫隔震结构。

2、建筑隔震技术研究进展

2.1高阻尼橡胶隔震支座的研究

在叠层橡胶垫隔震结构中，橡胶垫可分为天然夹层橡胶垫、铅芯夹层橡胶垫及高阻尼橡胶垫等多种类型。与其他橡胶垫相比，高阻尼橡胶垫抗震效果最佳，能耗量少，更加满足建筑行业绿色发展需求。

2.1.1高阻尼橡胶隔震支座性能

高阻尼橡胶隔震支座与天然橡胶支座的配合物存在极大差异性。通过在天然橡胶中加入添加剂、补强剂及可塑剂等物质所制成的高阻尼橡胶隔震支座，不仅具备天然橡胶材质中水平及竖向性能的优势，更具有高度的阻尼性。

同时，高阻尼橡胶隔震支座也融合了弹簧及阻尼装置功能，可在实际应用环节中省去安装余外阻尼器的环节，大大提升了建筑隔震结构施工效率。但就目前来看，由于具有优良性质的高阻尼橡胶隔震支座研究工作进展缓慢，尚未广泛的应用在建筑隔震结构中。

高阻尼橡胶隔震支座在原有基础上增强了橡胶支座水平变形力，但竖直变形力尚未达到预期效果，因此为切实提升高阻尼橡胶隔震支座中的竖向荷载力，相关工作人员在高阻尼橡胶隔震支座中增设了叠层钢板[2]。同时，由于高阻尼橡胶隔震支座自身阻尼性较高，在实际使用过程中不仅可提供水平变形力，更可对水平变形力进行抵御，实现吸收地震性能的目标。

由于高阻尼橡胶隔震支座内部具有添加剂、补强剂等成分，可呈现出明显的非线性特征。在动力荷载下，高阻尼橡胶隔震支座内部材料之间也会出现结构损伤，刚度下降等问题，需采用数据模拟技术，在高阻尼橡胶隔震支座使用前做好其内部材料刚度及耗能折减计算工作。

2.1.2高阻尼橡胶隔震支座与阻尼装置

在高震级地震下，仅使用高阻尼橡胶隔震支座极有可能造成支座位移等问题，并使得支座产生不可恢复变形，对建筑结构的安全性及稳定性造成了极为不利影响[3]。因此相关工作人员又在高阻尼橡胶隔震支座基础上，增设了额外阻尼装置。现阶段常用的阻尼装置有粘滞阻尼、粘弹阻尼、压电摩擦阻尼及形状记忆合金阻尼等多种类型。其中，形状记忆合金阻尼装置的弹性及阻尼性最高，成为建筑隔震结构研究过程中的重要分支。

就国内对高阻尼橡胶隔震支座与形状记忆合金阻尼器的研究现状来看，部分研究人员针对形状记忆合金阻尼器，构建起了与之相应的非线性方程及求解法，证明了形状记忆合金阻尼装置具备较高的耗能能力；还有部分研究人员将研究重点放置在形状记忆合金阻尼器与其对斜拉桥参数振动的实施上，结果证明，利用斜拉桥结构对形状记忆合金阻尼器进行控制，可更加有效的降低斜拉索振动率，提升建筑斜拉索结构的稳定性及可靠性。

不仅如此，当前可与高阻尼橡胶隔震支座相互配合的形状记忆合金阻尼器也可分为超弹性及复合阻尼器等种类。超弹性形状记忆合金阻尼器能够有效控制滞回能耗，将地震能量分散到各构件中。在小型或中型震级中，超弹性形状记忆阻尼也可迅速恢复到原始状态；复合形状记忆阻尼器就是将适用于阻尼器的材料混合在一起，确保材料之间发挥出优势互补的作用，提升形状记忆合金阻尼器的可行性。

2.2其他隔震结构

2.2.1滑动摩擦隔震结构

建筑滑动摩擦隔震结构主要就是在结构受到较小地面激励的情况下，通过摩擦力阻止上部结构滑动，保持结构的可靠性。而在较大地面激励的情况下，隔震结构作用力超过摩擦力，滑动面移动并发挥出隔震作用[4]。滑动摩擦隔震结构的隔震性能主要通过其内部滑动摩擦构件实现。常见滑动摩擦隔震结构主要由上下钢板、中滑动面等构成。其中，上下承板也可使用高强度混凝土，更好的控制建筑隔震结构施工成本。

由于滑动摩擦隔震结构缺乏自复功能，在地震过后无法恢复原状，难以实现广泛的应用。

2.2.2钢筋沥青隔震结构

原隔震结构多用于学校、医院或重要生产厂房中，但对于经济水平薄弱地区而言，其建筑隔震结构使用及研究工作依然处于起步阶段，需对传统隔震结构据进行不断的完善及优化。钢筋沥青隔震结构是目前最适宜农村地区使用的隔震结构，该结构不仅可有效缓解建筑上层地震反应，更可控制施工成本，为保障基层人民人身安全奠定坚实的技术基础。

2.2.3组合隔震结构

为切实提升建筑隔震结构的隔震效果，相关工作人员还在原有基础上研发出了组合隔震结构形式。具体而言，组合隔震结构就是将滑动摩擦隔震结构与叠层橡胶隔震支座有机的联合在一起，充分发挥出叠层橡胶隔震支座自身所具备的恢复性及滑动摩擦隔震滞回耗能性，实现隔离地震层的目标。

3、建筑隔震技术的应用研究

就目前来看，建筑隔震技术在我国建筑工程中得到了广泛应用，并可有效减少建筑上层地震性能，保障人民人身财产安全。随着建筑行业逐渐趋向于高层化发展，虽然有效改善了土地资源与人口增长之间的矛盾，但也使得建筑结构刚性不断减小，需建筑企业着手于建筑隔震结构的应用及完善工作。一方面，认清传统建筑隔震结构中存在的不足之处，结合建筑行业发展趋势，提出建筑隔震结构改革重点[5]；另一方面，积极引进国外先进的隔震技术，通过对隔震结构进行水平向振动台等的试验研究，提升隔震结构中各项性能。不仅如此，注重建筑隔震研究成果的实现，进一步完善建筑隔震结构中高阻尼橡胶隔震支座与阻尼装置的实用性及经济性，充分发挥出隔震技术在保障建筑结构稳定性，延长建筑结构使用寿命中的积极作用。

总结：总而言之，为充分发挥出建筑隔震结构的减震效果，相关工作人员不仅需结合工程实际要求，构建起更加科学长效的建筑隔震结构监管体系，更要对隔震结构涉及到的新工艺、新材料等进行深入研究，进一步优化及完善建筑隔震技术，提升建筑隔震施工期间的经济效益及安全效益。

参考文献：

[1]宋廷苏，阿拉塔，管庆松，牛喜伟，王艳茹.近断层速度脉冲型地震动对隔震结构设计影响初探[J].建筑钢结构进展，2018，20（04）：1-11.

[2]李爱群，解琳琳，曾德民，杨参天，刘立德.高烈度区高层隔震结构研究新进展与应用[J].建筑，2018（21）：73-75.

[3]张永山，唐承志，汪大洋，莊初立.近断层地震动作用下隔震结构研究现状（Ⅱ）——水平/三维隔震装置与限位技术研究[J].工程抗震与加固改造，2016，38（01）：42-51.

[4]潘毅，季晨龙，卢立恒，韩徐扬.地震动频谱特性对基础隔震结构双向地震响应的影响[J].土木工程学报，2013，46（05）：50-55.

[5]李清，薛耀东，王永花，刘航，杨鸣泽.大底盘双塔结构层间隔震技术的抗震性能分析[J].科学技术与工程，2017，17（01）：85-91+114.