古建筑抗震与振动控制若干关键技术研究

古建筑抗震与振动控制若干关键技术研究

杨康华

浙江省临海市古建筑工程有限公司

摘要：古建筑是我国悠久历史文化的重要组成部分，具有无可替代的历史文化价值和艺术价值。然而，由于建筑材料、结构形式和施工技术的限制，古建筑的抗震能力较弱，容易受到地震和其他振动的影响，严重威胁其保存和传承。因此，针对古建筑的抗震与振动控制关键技术的研究具有重要的现实意义和科学价值。

关键词：古建筑抗震；振动控制；技术研究

古建筑在我国文化历史长河中的地位无足轻重，古建筑对于现在考古学以及历史文化考究方面具有非常重要的意义，弥足珍贵，但古建筑受困于古时候建筑技术、材料选择、工业结构的不足，在抗震与振动控制方面相对薄弱，进而影响到其保存，因此，对于古建筑抗震与振动控制若干关键技术研究就显得非常迫切[1]。

1.古建筑抗震与振动控制若干关键技术研究的现状及前景

古建筑抗震与振动控制若干关键技术研究对于保护我国珍贵历史财产与传承具有重要意义，因此它的前景是十分广阔且潜力巨大的。目前，相关学者和专家们在研究方面更加关注于古建筑的保护和更新，以及在不违背历史和文化底蕴的前提下，提高其地震抗击和振动控制的能力。同时，他们还研究出了许多相关方法和技术，并运用到各类古建筑再修缮工程的实践中去，例如现在前沿的质量调谐消能技术和中空钢筒阻尼技术都相较于传统技术进步十分巨大的研究成果。相信随着技术水平的进步，古建筑的抗震和振动控制能力必定会大有提高，为保护和传承优秀的文化遗产做出更大的贡献。

2.古建筑抗震技术研究的可行方法及方向

2.1基础抗震技术优势与手段

古建筑的基础扮演着保障建筑整体稳定的关键角色。由于建筑年代久远，常常受到地震、地基沉降等自然力量的影响，导致基础出现龟裂或者变形，造成整个建筑的结构性能下降。因此，在进行古建筑保护时，基础的抗震改造和加固措施尤为重要。基础的抗震算得上是古建筑保护的一个难点，因为它往往是原有结构中最难调整和加固的部分。针对不同的建筑结构和干扰因素，采用不同的加固措施[2]。例如，对于基础的加宽加深措施，需要根据实际情况进行，根据不同的建筑形态和底部形态的特点，有针对性地加强结构。扩大改造地基，就是通过挖掘现存地基，重新添砌加固，甚至可以对地基进行进一步加固的处理，以增强整个基础的承载能力。另外，还有加装钢筋混凝土基础等措施，这是一种现代化的改造方法，能够增加建筑的稳定性和抗震能力，为古建筑的保护和利用提供了重要的技术手段。需要注意的是，进行古建筑基础的抗震改造不仅仅是简单的技术手段，更需要考虑到文化、历史以及建筑艺术等多方面问题。因此，在实际工程中，需要综合考虑并采用合适的技术手段，完善古建筑的抗震能力。

2.2结构抗震技术优势与手段

古建筑的结构是和古建筑抗震息息相关的，古建筑的结构设计与方案选取直接影响到古建筑的抗震能力。与现代建筑相比，古建筑的结构形式却存在很大的区别。因此，如何保护古建筑并提升其抗震性能成为了一个重要的问题。为了解决这个问题，我们需要从古建筑自身的特点入手，采取针对性措施。比如，一些古建筑采用了双层彩梁技术，这个结构让古建筑中的梁在平面上呈现出一定的双层结构，这样的结构能更有效地分散干湿季的荷载，这样不仅能延长房屋使用寿命，而且能提高古建筑在自然灾害时候的抗震能力。此外，采取悬吊盘骨式支承方案也能大大地增加古建筑的抗震性。由于古建筑的建造材料多为砖、木、石等天然材料，力学特性较差，抗震能力较弱，因此我们可以采用悬吊盘骨式支承这种质量轻、刚度强的结构方案，来提高其整体稳定性，从而增强建筑物的抗震能力[3]。从以上几种古建筑抗震结构技术的考量与设计选择来看，我们不难发现，针对古建筑的“轻重分离”措施和悬吊盘骨式支承方案，可以说是一种既符合文物保护原则，又可以提高古建筑抗震能力的有效措施。

2.3从古建筑维护及修缮方面分析古建筑抗震技术

古建筑通常具有悠久的历史年代，自其建成至今多会经历地震，因此古建筑的后续维修及修缮是关乎古建筑抗震能力的重要手段。但是，由于受到天气、环境、人为破坏等因素的影响，古建筑经常需要进行维修及修缮，以保护其完整性和文化价值。例如历史悠久的土耳其拥有众多各具特色的古建筑，今年的土耳其地震除了造成严重的人员伤亡和财产损失之外，对当地加济安泰普城堡、耶尼清真寺等历史悠久的知名古建筑造成了巨大的破坏，这并非个例，此前我国汶川地震中，二王庙、姜维城古遗迹等古建筑也曾受到一定程度的损毁，由此看出，古建筑的修缮及维修对于古建筑的抗震至关重要。此外，古建筑维修和修缮需要很高的专业性和技术水平，因此需要专业的人员进行操作。一旦古建筑出现了损坏，及时的维修和修缮就能抢救其文化价值，并延长其寿命。因此，古建筑维护及修缮是对传统文化的传承和保护的重要举措。

3.古建筑振动控制技术研究的可行方法及方向

3.1 质量调谐消能技术优势与手段

振动控制是指通过采取一系列的技术手段，来保障古建筑在地震和其他振动中的安全稳定。在古建筑抗震工程中，振动控制是非常重要的一部分，其主要目的是对古建筑进行振动调节和消能措施，从而有效减少产生的位移和变形，提高其抗震性能。质量调谐消能技术是一种较为常见的振动控制技术，其原理是通过将古建筑内部振动的频率和阻尼与消能器调谐，从而达到减震效果。在具体实施时，可以采用悬挂阻尼链或挂摆球的方式，将杆体产生的横向或纵向振动消除，从而提高古建筑的抗震能力。在实际工程中，振动控制技术还有其他多种应用方式。比如可以通过框架、剪力墙、撑杆等结构来增加古建筑的刚度和抗震性能，从而减少古建筑在地震中的位移和振动

[4]。同时，还可以采用加筋、修补等手段对古建筑进行加固和改造，以提高其抗震能力。综上所述，振动控制技术是古建筑抗震工程中不可或缺的一部分。科学合理的振动控制方案能够有效提高古建筑的抗震性能，从而更有效地保护我国的珍贵历史遗产。

3.2 中空钢筒阻尼技术优势与手段

中空钢筒阻尼技术是一种先进的抗震加固技术，适用于各类古建筑的抗震改造。它采用带有水管的钢构件作为阻尼器，在地震时能够有效地吸收古建筑产生的能量，提高其抗震性能，保护建筑的安全性。与传统加固技术相比，可以从以下几个方面分析中空钢筒阻尼技术具有的优势：

3.2.1中空钢筒阻尼技术在安全性方面较传统加固技术所具备的优势

中空钢筒阻尼技术是一种针对地震保护古建筑的有效方，它是一种先进的抗震加固技术，可以在不破坏古建筑原有风貌和外观的前提下，大大提高古建筑的抗震性能，保护古建筑的安全性和稳定性。该技术采用中空钢筒作为主体结构，配合上阻尼器和缓冲器等装置，能够使建筑在地震发生时承受的力量得到有效分散和减缓，从而减少地震对古建筑的破坏和损失。在防护古建筑方面，中空钢筒阻尼技术的应用具有非常突出的优势，能够最大程度地保障人们的生命财产安全。因此，该技术在现代建筑工程中得到广泛的运用和推广，被认为是一项非常有前途和实用价值的建筑技术[5]。

3.2.2中空钢筒阻尼技术在适用性方面较传统加固技术所具备的优势

中空钢筒阻尼技术可以针对不同的建筑结构进行不同的设计和施工，其优点明显。古建筑多具有特殊的结构形式和传统的建筑风格，针对这些特点，中空钢筒阻尼技术可以进行个性化的设计，提供优质的建筑抗震加固方案。中空钢筒阻尼技术还具有良好的适应性，可以应用于传统的木结构建筑、砖木结构建筑、砖混结构建筑以及钢筋混凝土结构建筑等不同的古建筑类型，为建筑结构的完整性和稳定性提供了有力的保障。

3.2.3中空钢筒阻尼技术在经济效益方面较传统加固技术所具备的优势

通过采用中空钢筒阻尼技术对古建筑进行加固，可以显著降低材料及施工成本，提高其抗震性能，确保建筑物在地震等自然灾害中更加稳固可靠。除此之外，这种技术还可以有效地降低建筑物的后续维修成本，提升其使用寿命和价值，具有重要的社会和经济价值。因为其对于经济效益方面的突出优势，中空钢筒阻尼技术已经成为古建筑加固领域的一种重要手段[6]。

4.结语

古建筑是我国独特的文化遗产，但由于历经岁月长河、地理环境变化等因素的影响，其抗震能力和振动控制技术与现代建筑相比存在较大的差距。近年来，我国对古建筑抗震与振动控制若干关键技术进行了深入研究，取得了重要进展。这些技术的应用不仅可将古建筑的抗震能力提升到较高水平，还有助于保护古建筑不受自然灾害的破坏。此外，古建筑的抗震及振动控制技术的研究，对我国历史文化的考究及文化旅游的发展都产生了积极影响。

参考文献：

[1]郑建国,徐建,钱春宇,谢启芳,王龙.古建筑抗震与振动控制若干关键技术研究[J].土木工程学报,2023,56(01):1-17.DOI:10.15951/j.tmgcxb.2023.01.1102.

[2]郑建国, 古建筑抗震及振动控制关键技术研究与应用. 陕西省,机械工业勘察设计研究院有限公司,2018-04-02.

[3]王健尧.中国古建筑抗震设计理念在现代建筑中的应用[J].城市建筑,2020,17(07):196-198.DOI:10.19892/j.cnki.csjz.2020.07.042.

[4]刘航.古建筑抗震保护刻不容缓[J].世界遗产,2015(06):21.

5]徐建.古建筑振动控制技术研究现状与发展建议[J].工程建设标准化,2014(12):56-62.DOI:10.13924/j.cnki.cecs.2014.12.027.

[6]张风亮,高宗祺,薛建阳,朱武卫,陆建勇,戴军,田鹏刚.古建筑木结构地震作用下的破坏分析及加固措施研究[J].土木工程学报,2014,47(S1):29-35.DOI:10.15951/j.tmgcxb.2014.s1.006.