建筑隔震工程隔震构造及施工成套关键技术与应用

建筑隔震工程隔震构造及施工成套关键技术与应用

向首志  ,张钊 ,田龙飞

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摘要：随着建筑工程抗震技术的快速发展，建筑隔震技术通过在建筑结构某一层布置隔震支座的方式，将建筑的上部结构与基础分离，减少甚至避免地震能量从底部传输到上部结构，该技术被越来越多地运用在实际工程中。隔震技术通过“以柔克刚”的方式进行抗震，以延长结构的自振周期，增大结构的阻尼，减少地震对上部结构的动力效应。隔震层位置也从最初的仅能设置在结构与基础之间发展到了可以布置在基础之上的某一层。层间隔震的出现使隔震层的布置位置变得更加灵活，为工程抗震技术提供了更多的可能性。

关键词：建筑隔震工程；隔震构造；施工关键技术；应用

引言

地震是人类社会所遭受的目前为止具有严重破坏能力的自然灾害之一，如果发生地震，将会对建筑物造成严重的损失，在进行建筑结构设计时，把隔震减震措施考虑进去，这样可以使建筑具有较高的抗震性，当遭遇地震时，可以更好地保护建筑物和人员。现阶段采取的抗震减震手段一般是在设计建筑结构时对建筑物刚度进行一定的单独设置，这样建筑物结构可以有一些延性，可以做到裂而不倒的状态。但是，这些传统的减震手段有缺陷，如果地震强度超过了设计承受的强度，整个建筑物就无法有效保证结构的整体安全性，对建筑结构减震防震控制技术的研究，可以使建筑物结构更加具有良好的减震抗震性能。

1隔震减震技术的发展

目前，我国对建筑物结构隔震减震的技术要求主要有以下几点：如果发生地震等级较小，那么建筑物结构将保持良好，不会断裂及倒塌；当发生的地震等级为中等规模时，建筑物结构受到的损伤可以进行修缮；当发生的地震等级为较大规模时，建筑物结构会出现断裂，但是不会倒塌，可以很好地保障人们的生命和财产安全。目前来看，现有的抗震减震设计主要有两个缺陷：第一，如果设计的构件比较大，在地震等级较大时，会对空间和建筑所要实现的功能发生影响；第二，虽然结构构件的延性可以在一定程度上吸收地震的能量，防止建筑物倒塌，如果进行震后修复，会需要比较多的资金。因此隔震减震技术越来越受到大家的重视，其关键技术在于对其结构性能如何更好地提升。隔震减震技术最早被提出是在20世纪中期，各国学者们对其进行研究，并取得了很多优秀的成果。新西兰学者在20世纪70年代设计的铅芯叠层橡胶支座，在隔震减震技术的发展应用上具有较大的推动意义。我国于20世纪80年代提出了隔震减震技术，在20世纪末隔震减震技术发展迅速并取得了较好的应用，在抗震中有着非常重要的地位。

2减隔震技术的原理以及适用要求

2.1减隔震技术相关原理

减隔震技术在我国桥梁结构设计之中运用，需要遵循以下原理：①如果出现小型地震，桥梁不会损坏，或者出现轻微的损坏，在地震结束之后桥梁性能不会出现根本性变化，所有结构都保持弹性状态；②如果出现中型地震，桥梁会出现一定损坏，但是在修复损坏部位之后，整个桥梁依旧可以投入使用，其总体结构为非弹性态势；③如果出现大型地震，桥梁出现明显的损坏，但是整个桥梁不会坍塌，在经过修复之后仍旧可以投入使用，整个桥梁的状态为弹塑性。

2.2减隔震技术相关适用要求

在分析减隔震技术的原则之后，不难看出，桥梁顶部架构的振动时间相对较短，且桥梁的基础结构有着较高的性能，那么可以选择减隔震技术。在明确我国相关标准要求之后，在设计减隔震技术的时候不能超过40m高度，桥梁的架构以及硬度，必须符合平衡性要求，如果难以形成减隔震，应当达到1s以下，根据实际情况综合计算数据并且确定，建设相应的模型。其他类型的要素也需要进行分析，例如必须关注受到风力影响产生的压力，该压力必须低于桥梁承受重力的十分之一。

3减隔震技术装置

3.1铅芯橡胶支座

在应对大型地震的时候，该装置能够体现出十分显著的作用，性能优良，其原因是该装置的屈服力较强，能够在有效帮助桥梁减震的同时，增加自身内部铅芯的尺寸，进而使自身支座的位置降低。以往的研究结果表明，如果存在最佳的屈服比例，那么该装置的减震效果就会处于最佳状态，由此可见，该装置可以跟随震动产生的周期，以及等效阻尼比和地震强度的变化，真正发挥出自身具备的减隔震作用。

3.2粘滞阻尼器

该装置属于一种耗能类装置，应用于桥梁结构的设计之中，可以有效发挥出减隔震的作用。该装置的工作原理为通过活塞运动产生压力，使粘滞的流体通过节流孔，制造出相应的耗能以及阻尼力。在实际运行过程中，该装置与其他的减隔震装置相比，存在较大的差异。例如，在桥梁所在地出现地震之后，如果桥梁在短时间内迅速变形，粘滞阻尼器受到地震带来的影响，自然会产生相应的变化，进而使桥梁的变形情况得到减缓，而且桥梁由于未遭受较大损害，仍旧可以被正常使用。

4隔震减震技术在工程中的优化措施

4.1层间隔震措施

在建筑结构与建筑结构的层间设置隔震装置，当遭遇地震伤害时，隔震装置可以在一定程度上把地震的能量吸收，以此可以减少地震所带来的能量对建筑物造成的损伤，进而可以达到减震的实际效果。层间隔震与基础隔震虽然在装置上差不多，但是隔震效果基础隔震高于层间隔震13%。基于此，层间隔震技术因其具有操作起来比较简单易行，一般在对旧建筑结构改造中得到应用。钢结构的设计减震较多采用这种方法，在建筑时建设两个部分，一个主框架和一个子框架，利用锁链把子框架悬挂在主框架结构上，当遭遇地震影响时，主框架会受到较多的影响，子框架受到的影响将微乎其微，可以起到保护整体结构稳定性的效果。

4.2隔震碳纤维复合材料

碳纤维及其复合材料由于具有密度轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀和隔热抗震等特性而被广泛应用于建筑、体育器械、航空航天等领域。除了具有良好的使用性能外，碳纤维复合材料还具有良好的可加工性，可以加工成建筑隔震材料而在具有抗震设防要求的建筑中使用。传统的碳纤维复合材料主要分为连续碳纤维和短切碳纤维复合材料，前者力学性能优异但工艺兼容性差、成本高，后者工艺兼容性好而力学性能较差，碳纤维锻造复合材料可以结合连续碳纤维和短切碳纤维的优势，有望在建筑隔震等领域广泛应用。

4.3拟定健全检修制度

对于设备安装的各个环节，如质量验收、质量控制、早期安装等，都要进行科学合理的约束，使机电设备运行更加安全。优化养护制度，针对规模大的水利泵站，设备档案管理人员可设置设备养护表，将整个施工期间使用的设备及其具体情况录入档案，定期对设备进行养护和检查，万一出现故障，待维修工作完成后，还应将故障详细记录在维修表中，便于后期维修设备。

结语

目前，人们对建筑行业的隔震抗震技术要求越来越高，隔震抗震技术也越来越先进。根据不同的建筑要求，设计不一样的隔震技术，确保建筑物在遭受伤害时的稳定性。隔震技术在实际工程中也将受到越来越多的重视和应用，隔震技术也会愈加规范和成熟。但是，减震隔震技术现阶段也存在很多方面的不足，技艺水平还需要进一步提高，因此，在未来相关部门要继续加强提升减震抗震技术的开发水平，进一步优化现有的技术和开发新的技术，使建筑抗震减震设计在建筑行业得到更好的应用。

参考文献

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