建筑结构隔震技术的研究和应用

建筑结构隔震技术的研究和应用

李飞1 ,曾芹2

1身份证号码：42028119880502467X  2身份证号码：51370119900212134X

摘要：为了降低地震自然灾害发生时造成的建筑物倒塌，人员伤亡以及财产损失等不利影响，达到保障地震区域内人民生命财产安全的目的，本文通过介绍建筑结构隔震技术的基本原理与分类，分析了当前建筑常用隔震技术，提出了隔震技术在建筑工程结构中的应用分析。

关键词：建筑结构；隔震技术；应用分析

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隔震结构的基本原理

建筑物结构隔震体系是通过在结构底部或层间位置设置隔震装置形成的，该体系主要包含了下部结构、隔震层以及上部结构。隔震技术主要原理是利用隔震层将建筑结构上下两部分有效分离，避免地震作用通过结构向上传递。利用隔震层较大的阻尼来吸收地震能量，减轻建筑物上部结构受到的作用力，确保建筑结构处于弹性工作性能，增加建筑物安全性能。另外，隔震层具有较小的水平刚度，能够很好延长建筑物自身基本周期，在地震中减小其加速度反应，从而保证结构的安全。通过设置合理的隔震层，不仅可以避开地震波的主频带范围，减小地震作用传递到隔震结构上部，还能耗散大部分的地震能量，使得上部结构相对形变减弱，而确保建筑物的安全。并且，通过设置阻尼器，可以有效改善建筑的抗震性，使其具备更强的抗震性能，而且可以有效抵消外界的冲击力，提升建筑物的安全性和可靠性。

2隔震建筑的分类

2.1地基隔震

在发生地震时，建筑物的地基是建筑物与震源发生最直接接触的区域，并且在震后会有直接的震动，所以在地基中安装隔震设施可以有效降低地震对建筑造成的影响。在建筑物的地基上安装隔震装置是对建筑物的基础部位进行隔震处理，一般情况下会在建筑结构的基础上铺设垫层，这样可以减少由于地震引起的震动，减少对建筑物的冲击。传统的建筑隔震施工技术主要是在建筑的地基上混合铺设黏土和砂土或在软黏土和砂土之间放设土工布。在我国建设工程技术进步的今天，有关部门在进行抗震措施的设计时，开发了改性沥青阻尼减震材料，这种材料能够有效取代黏土砂垫层。因为具有极强的隔震减震能力，可以有效地降低建筑构造在地震中受到的破坏，获得了广泛应用。

2.2悬挂隔震

所谓的悬挂隔震指的是将建筑物的大多数或全部的结构悬挂起来，在发生地震时，主体结构会跟随地壳的运动而晃动，这样可以减少地震对悬挂建筑结构的冲击，减少对建筑造成的影响。采用悬挂隔震的方法，其抗震性能较好，但因为需要投入大量的工程成本，普通的住宅建筑物不宜采用。

2.3基础隔震

建筑结构的基础隔震指的是在建筑的基础以及建筑的上部结构中安装具有隔震作用的装置，从而有效预防地震产生的地震波传递到建筑的上部结构，有效提升建筑上层结构具有的抗震能力。因此，基础隔震措施适合于楼层较低或较多的建筑物，其形状也是具有规律性的建筑物，其主要功能是延长建筑物本身的自振周期。

2.4层间隔震

层间隔震是在原建筑结构的基础上增加隔震减震装置，将其中部与原来的结构隔热层通过改造达到减震效果，当地震来临时，利用隔震和防震技术可以起到缓冲地震波的作用，并将地震所引起的地震波进行吸收和消解，进而很好地降低在发生地震时建筑结构受到的震动。

3隔震技术在建筑工程结构中的应用分析

3.1隔震结构的规范计算方法

3.1.1水平地震作用计算

隔震层以上结构的水平地震作用可根据水平向减震系数确定，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）分部设计法分析计算；也可根据底部剪力比确定，依据《建筑隔震设计标准》（GB/T51408-2021）整体设计法分析计算。

3.1.2竖向地震作用计算

隔震层以上结构的竖向地震作用可根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）分析计算：9度和8度且水平向减震系数不大于0.3时，隔震层以上的结构应进行竖向地震作用计算。隔震层以上结构的竖向地震作用标准值，8度（0.20g）、8度（0.30g）和9度时分别不应小于隔震层以上结构总重力荷载代表值的20%、30％和40%。隔震层以上结构竖向地震作用标准值计算时，各楼层可视为质点，按规范对常规结构形式的计算公式计算其竖向地震作用标准值沿高度的分布。

隔震层以上结构的竖向地震作用也可根据《建筑隔震设计标准》（GB/T51408-2021）分析计算：采用振型分解反应谱法计算竖向地震作用时，其竖向地震影响系数最大值αvmax可采用本标准第4.2.1条规定的水平地震影响系数最大值的65%，但特征周期均可按设计第一组采用。

3.2隔震结构的时程分析方法

对隔震结构的动力分析，可采用时程分析法进行补充计算；计算模型与一般结构区别不大，但需要考虑隔震结构的地震反应特点，简化分析。对于一般结构，可采用层剪切模型，隔震层按等效线性模型，考虑隔震层的有效刚度和有效阻尼比。对于复杂的结构，应采用考虑扭转的空间模型进行分析，并考虑隔震层的非线性特征。

输入地震波的反应谱特性应符合，每条地震加速度时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%，计算结果宜取其包络值；当处于发震断层10km以内时，隔震结构地震作用计算应考虑近场影响，乘以增大系数，5km及以内宜取1.25,5km以外可取不小于1.15。

3.3建筑场地和施工工艺的合理选择

在选择建筑所在的区域时，应尽量选择避开软土地基以及接近地震断裂带的区域。在建筑施工前，需要对建筑所在区域周边的地质条件以及水文实际进行相应的考察，为减少自然灾害对建筑物当地的经济造成损失，保障居民生命财产的安全，在选择建筑所在区域时应尽量避免在易发生地震的区域，另外也要避免修建工业基地。

对于建筑工程来说，主要的结构类型分为砖混结构以及钢筋混凝土结构。在具体施工过程中，需要根据结构的设计要求，选择适当的施工工艺。现阶段主要使用的结构是钢筋混凝土结构，因为它的承载能力较强，而且不容易发生变形。在抗震设计过程中，采用钢筋混凝土施工技术，其具有的优势是非常明显的。在进行抗震设计时，需要根据建筑所在的区域方案进行最后的确定，防止盲目开展施工，另外，还要根据建筑物的特性和抵抗地震等级来进行科学的选取。

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。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

[1]唐福强.建筑钢结构抗震设计及其应用[J].工程抗震与加固改造,2022,44(05):I0006.

[2]杨林华,杨国杰,罗林波,等.建筑工程隔震技术的研究[J].建筑结构,2022,52(S02):846-851.