建筑结构设计隔震减震技术浅析

建筑结构设计隔震减震技术浅析

曹学锋1 ,金浩天2

1. 浙江华东工程科技发展有限公司  浙江 杭州  310000
2. 殷隆置业（杭州）有限公司 浙江 杭州  310000

摘要：由于地震的危害很大，所以要加强对建筑结构的抗震设计，并积极采用先进的隔震和减震控制技术，以保证结构的稳定和安全。本文从理论上对隔震与减震技术在建筑结构中的应用做了较为详尽的阐述，以期为建筑结构的抗震设计提供有益的借鉴，从而提高建筑结构的整体抗震能力。

关键词：建筑结构；结构设计；隔震技术；减震技术

引言

近年来，中国多地遭受着强烈的地震灾害，给当地环境、人民身体、经济、社会繁荣带来了极大危害，因此，如何在现有的抗震、减震等方面进行有效研究具有十分重要的意义。为了适应我国快速发展的社会主义国家经济，保障我国重大建设项目的房屋安全，建筑的抗震与抗震技术亟待改进。随着市场经济的不断发展，我国的隔震水平、先进建筑材料以及科技水平都在不断提高，进一步提高了建筑的抗震性能，减少了地震对建筑的破坏，既能保证居住者的生命安全，也能促进国家的经济和社会的繁荣发展。

一、建筑结构设计中的隔震措施

（一）合理选择建筑场地

在抗震工程的设计和施工中，各国都有相应的对策，明确了工程范围，在工程规划和初步设计中，对于可能出现自然灾害的部位，都要进行抗震评估，并按照评估结构进行抗震工作，以确保工程建筑的抗震结构质量。为了降低地震对国家经济发展的不利影响，保障居民住房的安全，在选择施工场地时，应尽可能避开软弱地基与邻近地震断裂带等地段；在实施前应结合地形、水文等实际情况，应尽可能避免往地震多发区进行搬迁，并避免在危险区域建设新的工业基地。建筑工程在具体施工中，比较常用的是砖混结构和钢筋混凝土结构，因此，一定要根据建筑设计的特点，选择最合适的建筑技术[1]。而当前，广泛使用的是钢筋混凝土结构，具有较高的承载力和不容易发生变形等特点，在建筑抗震设计中具有更多的优势。在进行建筑项目的抗震设计时，要结合国家的实际情况来进行，避免盲目进行，同时要考虑到建筑物的特点和抗震等级，进行合理的选择。

（二）利用隔震加固措施

在多遇地震区域，隔震支座布置应按以下原则进行，即：第一，根据《抗规》第12.2.3条第三款规定，同一隔震层中，各隔震支座间的压力应均匀分布，对于乙类建筑，即在最大重力荷载下，压力应小于12MPA；第二，在地震发生较大的情况下，隔震支座不能出现受拉状态，对于某些支座不可避免会出现受拉状态时，必须对其受拉状态进行重新计算，以保证其受拉状态不会大于1.0MPA，以免因受拉而损坏；第三，在发生严重地震时，隔震支座的水平位移不能超过一定的极限，其中最小的数值是三个橡胶层厚度，最小的数值是隔震支座的合理开孔直径的0.55；第四，隔震支座的重心应在基坑中心线的对角线上（若出现偏差，则应根据实际情况进行设置）。比如高阻尼橡胶隔震支座。当前，国产减振装置普遍采用铅芯胶垫，但由于铅芯胶垫在开发过程中易被挤压而不能回收，且铅又会造成环境污染，因此，采用高阻尼橡胶垫替代铅芯胶垫成为可能。高阻尼橡胶轴承在日本已经得到了广泛的使用，但在中国还处于发展初期。

（三）具体的工程实例

加州奥克兰的市政大厦是当时美国最高的一栋具有代表性的大楼，大楼高99米、18层，采用了钢筋混凝土结构，中间有110个层状橡胶隔震装置。在1994洛杉矶6.7级大地震中56人丧生，造成了极大的冲击。震源附近有两家医院，南加州大学医院用橡胶支撑进行隔震的，在地震时，地基受到0.49g的加速度，被隔震装置削弱到0.21g的程度，从而大大降低了地震对建筑的影响。而橄榄景医院为抗震结构，基础加速度达0.82g，地震作用可达到2.31倍，给建筑带来了很大的破坏。通过两种结构的比较，可以看出，在相同震级下，采用带橡胶垫的隔震体系有很大的优势，可以很大程度上减小地震的影响。

二、建筑结构设计中的减振技术

随着我国城市高层建筑的不断增多，其对结构的安全性和抗灾能力的要求也越来越高，它还面临着火灾，大风和地震等自然灾害的考验。因此，就建筑物的工程设计和施工而言，抗震性能也必须满足相关的标准。利用减振技术可以提高建筑物的安全性和稳定性，降低建筑物在地震灾害中倒塌的危险。减振技术主要是在建筑物内布置适当数目的减振耗能装置，以提高建筑物的阻尼，达到抗震、降噪的目的[2]。在大型建筑物中，有许多不同的布置方式，需要根据建筑物的结构特征，进行适当的布置，同时在结构的层间、构造节点和剪力墙等关键位置，通常都会设置阻尼和耗能装置，耗能减震和吸震减震是当前最常用的两种减震技术。

（一）耗能减震

在常规的抗震结构中，承重构件主要起着减震和消能的作用，在震害发生后，承重构件往往会出现损伤，且难以修复。而减震技术是通过设置特殊的消能减振设备，在设备失效的同时，降低设备的耗能，保证建筑物的总体稳定。此外，损坏的设备可以很容易地替换，大大提高了建筑物的地震反应能力。当前常用的耗能减震装置有如下类型：（1）减震阻尼器。这种减震装置可以提高减震效果，减少建筑物的震动。就其作用机制而言，可将其划分为两类：第一类是速度依赖型，其作用方式是减振力与变形速率成比例；第二类是与位移有关的减震装置，其减震效果与位移量有关；（2）屈曲约束支撑。一般支座在承受压力的情况下，会产生失稳，在地震作用下，其滞回性很差。该防失稳支撑由外部套管和刚性填料组成，可有效抑制核心构件在压力作用下发生失稳，提高结构的抗震性能。（3）防屈曲钢板剪力墙。这种减震装置是以消能板为中心的一种新的减震装置，在小震和大地震中都有良好的效果。在小地震中，设备是有弹性的；在强震下，该结构在屈曲状态下进行能量消散，表现出较好的减震效果

[3]。

（二）吸震减震技术

吸震减震技术是在原有结构基础上增设若干次结构，使其在地震作用下能再分布，并将其转化为减震效果，形成减震技术。当前，采用这一技术的设备有两大类：一是调频液体阻尼器。本装置是一种基于储罐内流体进行隔震的新型结构，通过储罐内流体在地震能量的作用下产生晃动，进而产生侧向动力，起到隔震效果。二是调谐质量阻尼器。本装置提出了一种新型减震技术，采用弹簧、可调质量块和粘性阻尼等多种减震技术，通过调节减震系统的自振频率，实现减震，比如，台北101大厦就使用了这样的防震技术。台北101大厦总高509米，共101层，由于其独特的楼层和独特的风土、震灾环境，在这一独特的高度上，有很多非凡的创意。最有创意的是悬挂在88-92楼的“大球”——调质阻尼器，它是一种重量为660吨的复合式减震器，当发生地震时，这个“大球”可以用来抵消建筑物的震动，减轻建筑物的震动。

结束语

总之，在建筑业快速发展的背景下，对建筑物安全性能的需求也在不断提高，因此，主动采用隔振和减震控制技术显得尤为重要。目前，国内在减振隔振技术上进行了较多的探索和应用，并根据不同的建筑物结构特点，开发出了各种不同的减振隔振技术，使建筑物的稳定性得到了显著提高。但同时，该技术也存在一些不能被忽略的缺陷，比如它的应用规范不够完善，难以推广等，因此，有关施工单位在进行施工前，必须对施工区域的地质情况进行详细的调查，并对施工技术构造进行适当的调整，最大程度地保持建筑结构的稳定性和耐久性，防止建筑在受到小型地震灾害时出现大规模的倒塌。

参考文献

[1]王龙熙.建筑结构设计隔震减震技术浅析[J].四川水泥,2023(02):98-99+113.

[2]马良策.建筑结构设计中的隔震减震措施浅析[J].城市建设理论研究(电子版),2023(04):131-133.

[3]刘涛.建筑结构设计中的隔震减震措施研究[J].居业,2022(11):91-93.