试论建筑结构设计中的隔震减震策略

试论建筑结构设计中的隔震减震策略

张华

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摘要：在各大城市发展建设期间，高楼大厦林立，占有比例越来越大，有效节约了土地资源面积。在当前高层建筑结构设计中优化隔震减震显得越来越重要。而在隔震减震技术的运用中存在若干问题，包括如何有效规避现有的设计缺陷、保障设计的安全性和有效性，利用高新技术对现有隔震减震技术进行改造提升、扩大高素质从业人员在隔震减震工程中的比例等。为保障高层建设工程住房安全性，建筑物结构设计的减震技术和防震措施需要进一步发展。通过解决现有技术中存在的一些问题，保障建筑物结构设计科学、合理，增强工程结构可靠性，这样才能保证建筑工程的稳定性和安全性。

关键词：建筑；结构设计；隔震减震

引言

为保障建筑结构达到地区抗震等级，建筑工程人员必须重点分析，如摩擦摆隔震支座、滑板式隔震支座及橡胶隔震支座等隔震技术应用方式，并深入研究其在整体建筑工程应用过程中的力学性能与耐久性，结合数学公式来构建虚拟动力模型，从而使建筑工程达到要求的抗震等级。

1建筑结构设计中隔震减震策略应用重要性

随着广大人民群众对建筑安全的重视程度与生活水平的提高，为了防止建筑遭遇地震后中断重要的使用功能，避免人员伤亡及次生灾害，减少经济损失和社会，2021年国务院颁布了《建设工程抗震管理条例》，从规章制度层面鼓励推广隔震减震技术。《条例》中第十六条要求：位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、医院、儿童福利机构、幼儿园等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术，保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。并且国家鼓励在除前款规定以外的建设工程中采用隔震减震等技术，提高抗震性能。在建筑结构设计中，采用隔震减震技术能够有效降低地震作用对建筑物的破坏，通过这种方式可以充分提升建筑物的抗震性能，大幅度提升建筑物的安全性，使人身安全和财产得到保障，因此越来越多的建筑在结构设计环节使用隔震减震技术。隔震减震措施在当今时代背景下已经成为建筑结构设计的重要手段。

2建筑结构设计中的隔震策略

2.1隔震结构动力模型设计

隔震装置在应用于建筑结构设计时，通常上部结构设计刚度较大且具备优美、匀称的外部形态，而隔震层区域装置刚度却远不如上部结构。故而，一旦建筑遭遇地震，则极易引起隔震支座装置产生水平位移或改变外部基本形态。而因地震造成的负面作用力无法很难上升到建筑上部结构区域，因此上部建筑结构区域在遭遇地震时通常只会产生不同程度的水平运动。在多层建筑隔震措施建设工程中，隔震装置本身刚度和阻尼度可完全取代整体系统刚度与阻尼度。因此，只需设计单质点动力隔震结构分析模型，来计算分析基础装置设施在遭遇地震时的反应速度。除此之外，因高层建筑本身宽度与高度较大，而建筑上部结构之间的楼层层间刚度普遍较小。上部建筑结构会在遭遇地震事故后产生一定的水平运动，进而引起结构剪切变形。因此，可将整体建筑作为多支点体系实施隔震布设，并基于相关计算公式来设计整体隔震装置参数。

2.2强化试验研究力度

根据建筑结构在设计过程的特点加以分析，很多隔震性能并未得到验证，其隔震方式在具体实施过程存在各种各样的问题，若要顺利进行隔震措施，应重视隔震结构模型计算，考虑水平方向产生的地震影响，在计算时，采取模拟设定和分级法减少现有的局限性，了解该措施是否能够发挥其真正的效果，避免计算出来的结果和具体的措施在地震实际中的差别。目前，导致地质灾害的因素较多，要根据施工各区域项目不同的情况，制定较为完善的施工计划，综合分析完成建筑结构设计工作。特别是实际遇到地震灾害的时候，还存在着竖向以及复杂地形造成的地震作用，现有的抗震结构又只能承载水平地震的影响。相关的工作人员应监测和完善应用隔震装置在实际中现有的较大的缺陷，为设计提供科学的基础，制定出针对性的方案，与施工方也要做好工作上的交流沟通，保证所有技术工作都能够依据规范开展，提高隔震装置的效果，避免出现单方面无法完成的问题，并将一些高新技术合理地融入到其中，充分发挥技术在工程项目建设中的优势与效果，提高隔震成果质量与效率。

2.3基础隔震装置的耐久性分析

现阶段，我国多数建筑为50年使用年限，而隔震支座装置实际使用年限却远远高于50年。如西方某国在铁路桥段布设的橡胶支座隔震装置如今已经过百年，相关装置依然能够保持良好的隔震性能。而目前多数橡胶隔震支座装置都采用了相应的外围保护剂和抗老化剂，使得大部分隔震装置实际使用年限早已超过多数建筑结构的使用寿命，即使在整体使用过程中因地震原因需要优化或更换支座装置，实际操作难度也相对较低。由此可见，现代隔震装置普遍拥有极强的耐久性。

3建筑结构设计中的减震策略

通过建筑结构优化设计实现减震效果，主要是对结构的平面、竖向进行合理布置。一是遵循平面简单化、规则化的原则，在建筑结构的两个方向上对称设计抗侧力构件，保证质心、刚心相重合；二是竖向构件沿着高度均匀性、连续性改变，防止侧向刚性、承载力突变引起的变形；三是设计中不能采用头重脚轻的形状，防止应力集中产生扭曲，会降低建筑结构的刚度。结构耗能减震技术，是在建筑结构的关键部位如剪力墙、连接缝、支撑位置、主附构件交界处等设置耗能装置，从而减小地震能量对建筑结构造成的破坏。按照不同作用机制，耗能减震装置分为两大类：一类是速度相关性耗能装置，典型代表是粘弹性阻尼器；另一类是受力相关性耗能装置，典型代表有钢弹塑型、铅挤压型、摩擦型等。设置结构耗能减震装置时，需要满足以下两个条件：第一，根据罕遇地震作用下的结构预期位移量，对耗能装置的参数进行计算分析；第二，耗能装置一般设置在结构的两个主轴方向上，位于层间变形较大处，具体数量根据实际情况确定。以无粘结钢支撑体系为例，是一种灵活的减震支撑体系，作用在钢支架与外包裹的钢管空隙处，或在钢支架与钢筋混凝土的缝隙中灌入无粘结材料形成滑移界面，并用高强度螺栓加固框架结构。另外，屈曲约束钢支撑体系的应用也比较广泛。相比于普通钢支撑，该体系不仅能为建筑结构提供刚度，还可提供等效附加阻尼，具有支撑和阻尼双重功效，强震发生时能提高建筑结构的强度和延性储备，减小地震作用带来的破坏。

结语

综上所述，由于隔震减震措施是利用内部阻尼的提升吸收地震的力量，从而降低地震所带来的影响，因此，应了解该项技术的核心内涵，充分考虑设计和施工环节的影响，严谨采用层间隔震的方式来提高其抗震性能，了解项目施工的基本要求，控制好每个环节，并结合具体情况，制定有针对性的解决策略，通过调整阻尼比的尺寸实现降噪的目的推动隔震减震技术发展的进度。为实现隔震减震技术又好又快地发展，须在设计阶段根据项目性质设计加工合适的隔震构件，满足现阶段项目施工的要求，并制定合理的减震方案，把握施工过程中实际需求，有效提高建筑的抗震性能，保障隔震减震项目有序开展，降低建筑物在地震时的损害程度，为进一步促进建筑工程企业持续健康发展提供支撑。

参考文献

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