建筑结构设计隔震减震技术探讨

建筑结构设计隔震减震技术探讨

王建光

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摘要：随着社会对建筑物使用功能的日益多元化，建筑项目的规模与复杂程度日益增大，对建筑物的安全性也提出了更高的要求。在目前的城市建筑与发展进程中，高层建筑占了很大比重，从结构的抗震角度来看，较高层建筑与常规建筑相比存在着很大的差异。传统的建筑结构抗震设计方法已不能适应现代社会发展的需要。因此，怎样将先进的隔震减震控制技术有效地运用起来，从而确保建筑结构的稳定性，是目前人民最为关心的一个问题。本文主要对建筑结构设计中的隔震减震基本原理展开了分析，并提出了应对措施，希望能对建筑结构的设计起到一定的帮助。

关键词：建筑结构；隔震减震；控制技术

引言

地震是一种破坏性强的自然灾害。这一现象的出现，将给人民群众的生命财产带来巨大的危害。因此，为了保证建筑物的抗震能力，在进行建筑物的设计时必须充分考虑到地震对建筑物的影响。目前，现行的抗震标准对房屋结构的抗震性能有较高的要求，即适当把控建筑结构的刚度，使一些建筑物的部分结构可以在地震中保持不变的工作状态，从而使得整体的强度更高。然而，该方法也存在着诸多不足。在地震作用下，若地震强度大于抗震设防强度，则不能确保建筑物整体的安全性，为适应这一新结构的需要，需开展减震技术研究。

一、建筑结构设计中隔震减震基本原理

目前，在我国建筑快速发展的当下，传统的建筑抗震设计方法已经不能适应现代社会发展的需要，因此，要想提升建筑结构的抗震能力，就需要加大对新型建筑抗震技术的研究力度，以减震、隔震为手段的抗震设计方法正在兴起，其在我国的建筑行业中已被普遍采用。隔震减震的基本原则是，在建筑物中设置一种附属设备或一种子结构，这样就可以将地震时产生的能量转移到上层，达到对其进行隔震的作用，在这种作用下，相关人员还可以对结构间的反力进行合理的使用，以减小上部结构的地震反应。在此类情况下，高层建筑的抗震性能得到了很好的改善。隔震技术的基本原理是，在建筑和基础结构之间设置隔震支座和阻尼器等，这样就可以在某种程度上延长建筑结构的周期，并在一定程度上阻止地面运动向上部的传递，这样就可以大幅度地减少上部结构在地震作用下的影响。目前，主要采用的减震措施是在建筑物上设置消能装置，并将消能装置设置在适当的位置，以减小或消除地震作用对建筑物的冲击[1]（如图1所示）。

图1：隔震结构设计相关规范标准

二、建筑结构设计中常用的减震技术

（一）新建建筑物的结构设计

在人民生活水平不断提升的同时，人民对生存环境的品质与安全性的需求也在不断提升。地震是一种严重的灾害，给城市发展和人民生命财产带来极大的威胁。因此，人民对建筑物的地震反应及抗震设计也越来越重视。为改善建筑物的抗震性能，除需对建筑基础部分进行专门的防震加固外，还需增设减震装置及相关元件，以增强建筑物基础部分的抗震性能，降低了建筑地基的地震反应。尽管减震装置和部件是用来提高建筑物的地震性能的，然而，相对于隔震层，减震设备和组件的抗震效果较差一些。

（二）对建成建筑物的抗震加固

在建筑物的抗震结构设计中，相关人员必须在工程开始之前，根据相关的抗震设计规范，开展有针对性的设计工作，使其充分发挥出抗震的作用，并在必要的情况下，在建筑物的一些关键部位设置专门的隔震设备，否则，就不能充分发挥抗震设计方案的效果。在建筑物完工后，还需用增多阻碍的方式，在建筑物的基础结构上增设消能装置，从而使建筑物达到更好的抗震效果[2]。

（三）消能减震技术

在抗震设计中，一种新型的耗能减震技术，也就是利用提升结构的附加障碍，来减少地震对建筑结构的冲击。当前，该技术的应用非常广泛，不仅适合于新建的建筑物，也适合于对老式建筑物的抗震改造。此外，其还可以更好地用于钢结构和钢筋混凝土结构，这种技术不仅可以用于建筑的上部结构，还可以用于建筑物的基础的隔震层。其具有很好的减震作用，该技术的实质是通过特定的机构或者元件对地震作用下的能量行有效的消耗与吸收，从而保证建筑结构的稳定性。相对于以往的抗震结构而言，消能减震技术有着较高的消能效果，一般地，由于消能元件与建筑物的主要构造相连，一般将其视为建筑物主要构造的组成部分。

三、建筑结构的隔震技术措施

（一）建筑物地基使用特殊材料进行隔震

在建筑基础的抗震设计中，其最为主要的就是隔震层变成一个柔性的底层，在出现地震灾害时，可以在一定程度上减小地震波的影响，减少地震释放出来的能量，在一定程度上降低了地震对建筑物的伤害。在以往的建筑抗震设计中，多采用砂粒与粘土在基础部位交错铺设，或采用粘土与砂粒垫层直接铺设，以实现一定的隔震效果。在进行建筑隔震时，采用这类材料作为减震措施，所产生的地震效应相对较低。随着科技的进步，新材料的不断出现，相关部门在这一领域取得了突破，并研究出了以沥青为原料，在建筑基础的隔震层中使用，该方法具有很好的防震效果。

（二）建筑物基础设立隔震设施减震

这种方法是在建筑物的地基和上层建筑之间，安装一种专门的设备，从而达到一定程度的隔震作用。此类方时可以阻碍地震的向上传送。从实际发展状况而言，在地震发生后，可使向上部建筑结构传送的能量降低三分之二。然而，该防震措施在工程实践中也有其自身的缺点，即会引起建筑结构本身的自振周期延长，因而，该方法不宜用于高层建筑。在目前的情况下，最常用的结构是粘弹性隔震和摩擦滑移式隔震。

（三）建筑物层间隔震技术措施

在房屋改造工程中，建筑物层间隔震技术得到了广泛的应用。这种隔振技术结构简单，便于施工。与在建筑物的地基上设置隔震设备相比，这种技术的使用并没有产生更高的地震效应，而且其减震贡献率只有10%~13%，而要想实现这种技术，其关键在于要在建筑物的每一层之间安装不同的减震设备，该装置可通过吸收地震的能量，达到降低地震动强度的目的，进而减小其对建筑物的冲击[3]。

（四）建筑物结构悬挂隔震

建筑物结构悬挂隔震是将建筑物的一部分或整体结构进行悬挂，使其在地震时，所产生的能量不会被传递到悬挂结构，从而也就避免了对建筑物结构的稳定性造成一定的影响。其具有较高的抗震效果。在大型的钢结构中，此类方法得到广泛的应用，大型钢结构通常是由框架结构和子框架结构两部分组成。在整个悬挂系统中，子框架主要由链条悬挂于主框架结构之上，因此，主框架在地震时能随地壳的晃动而不断晃动，地震能量传递将会得到一定的削减。

结论

总而言之，随着建筑行业的迅速发展，建筑物在地震作用下的抗震性能有了较大的提升。在较多方法中，隔震减震技术是应用最为广泛的一种方式。由于结构形式的不断变化，对结构的抗震性能提出了更高的要求。因此，在未来的开发中，现有的技术还需不断地加以改进和完善，以促进其更快的发展。近年来，我国对抗震减震技术的研发与使用取得了很大进展，为各类建筑物的抗震减震技术得到了飞速发展，使建筑物的抗震性能得到了很大的改善。然而，目前隔震减震控制技术还存在着一些缺陷，要解决这一问题，各有关部门应发挥主导作用，对现行技术进行更多的改进，并将其推向规范化。

参考文献

[1]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.

[2]李晓霞.建筑结构设计中的隔震减震措施浅析[J].山西建筑,2022,48(05):41-43.

[3]许婷婷.隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究,2021,6(18):205-206.