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

张涛

江苏绿色都建建筑设计研究院有限公司 江苏省南京市210000

摘要：随着我国城市化进程的不断加快，建筑行业发展的脚步逐渐加快，然而为有效地提高建筑工程的隔震性能和抗震性能，在建设项目施工过程中，建设单位需重视工程的结构设计，将隔震控制技术融入到实际的建设工作中去，技术人员需要不断地总结和完善隔震控制技术，实现建筑结构的最优化。

关键词：建筑结构；隔震技术；策略

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。随着隔震技术研究的深入以及实际工程积攒了大量的宝贵经验，建筑结构设计中隔震方案更加合理、更加先进，对保障人民的财产安全做出了重要的贡献。

1隔震技术的基本原理及应用特点

1.1隔震技术的基本原理

为了有效地抵御地震的冲击，采用隔震技术是必不可少的。其中，最常见的就是在房屋基础设施和主体之间安装一种阻尼隔震层，它具有较低的整体刚度，但具有较高的阻尼性，可以有效吸收地震波的能量，减少其传播到建筑物的程度，从而有效地减轻地震对建筑物的破坏。隔震技术的主要目标是减小结构在地震作用下产生的振幅作用力，进而实现抗震的目的。研究结果表明，隔震技术体系的改进能有效地提高建筑工程的自振周期，减小地震的作用力，科学合理地采用隔震技术，可明显提高建筑抗震性能，使建筑结构得到有效保护。

1.2隔震技术的应用特点

近代建筑隔震技术经过漫长的演化与发展，对建筑结构普遍采用的是被动式加固处理，在建筑物的隔震过程中，为对上部结构起到保护作用，可以提高结构的刚度，减少地震的能量。在地震作用下，隔震技术已较为成熟，并在工程实践中获得了较好的效果。然而，隔震技术仍存在着一定的问题。首先，考虑到建筑结构的安全问题，在进行隔震设计时，主要考虑抗震设防的烈度，在地震作用力下，如果地震强度大于设计值，就会使建筑物受到严重破坏。其次，地震的发生具有极大的随机性，由于缺乏对结构抗震性能的准确评估，导致了结构抗震性能的降低。隔震建筑是一种复杂的结构，由上层、中层和下层三个部分组成。建筑隔震具有如下结构特征：（1）竖向承重能力大，通常情况下，建筑物的地基是支撑建筑物上部结构的支承，足够的竖向承重能力可以有效保障建筑物的安全性与稳定性。（2）复位功能。隔震结构需要在水平方向上具有良好的恢复性，在震后能够将上部构件还原为原来的受力状态，而不会对结构的正常功能造成影响。（3）阻尼消能特性。建筑工程的装置能够有效地抑制地震所引起的能量损失。另外，建筑工程的隔震还必须具备耐久性好、实用性强、施工简便、成本低等特点，便于普及和应用。

2建筑结构设计中隔震存在的问题

2.1支座受到抗震墙造成的影响

在进行隔震的设计过程中，需要做到尽量分散，一方面，是因为这样能够让建筑结构变得稳固；另一方面，可以降低地震时给建筑带来的倾覆力加成，减弱支座拉力带来的严重影响，要根据要求确保受力较大的一面设置抗震支座，并确保各支座间距离不得超过2m，否则会导致抗震支座的作用无法体现，进一步影响建筑的隔震效果。

2.2墙体与防震缝设计问题

在墙体的规划和设计中也可以进行隔震设计，要根据实际建设需求设计合适的防震缝，综合考虑其长度和宽度，促进建筑设计向更稳定、更安全方面发展，同时，在一些地壳运动较为活跃的地区应该着重设计防震缝，方便设计方加强对建筑结构设计中的稳定性控制，从而约束建筑物以及地面出现位移的程度。

3建筑结构隔震技术应用策略

3.1隔震支座的力学性能分析

因橡胶铅芯支座装置普遍拥有较好的阻尼性能，故而可在无需增设任何阻尼装置的情况下，将其独立布设在隔震设施当中。橡胶铅芯支座装置在受到建筑结构竖向荷载力时，其主要体现在水平荷载与装置位移之间的线性变化。而当装置在遭遇净力荷载时，其主要体现在水平恢复力与装置之间的线性变化。此期间必须注意的是，在支座装置性能指数评测中水平刚度作为一项重要参考指数，其整体刚度大小严重影响着整体装置在遭遇地震时的形态转换。虽然在大部分建筑工程隔震措施布设过程中，会在支座装置底部配备相应的钢板来防止其在地震作用下产生变形，但钢板防护装置却对支座本身剪切变形方面的防护作用极小，故而将支座装置作为竖向剪切梁来计算整体装置的水平刚度指数，进而对支座装置性能实施有效测评。

3.2隔震结构的动力模型设计

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，一旦房屋建筑遭遇地震，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。

3.3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。

3.4隔震结构设计步骤

为了减少建筑物受到的地震力，维护建筑物的稳定性，必须严格遵守隔震结构设计的原则，确保其合理性和规范性，并且按照相应的设计计划进行布置，同时优化上部结构的设计方案。在建筑工程中，必须牢记上部结构与基底之间的密切联系，以确保建筑物的安全性和可靠性。在进行抗震结构设计时，由于地震结构不能直接与地基直接接触，因此必须采用对应类型和数目的隔震支座来对其进行合理的布局和设计，并结合建筑结构的特点，选用对应类型的隔震支座。一旦隔震支座被安装好，这些橡胶隔震支座将会发挥其最大的作用，产生竖直方向上的平均压应力。为了确保测量结果的准确性，必须遵守有关的工作规范，并运用地震作用下的时间分析方法来计算水平变化率。

结语

综上所述，抗震能力作为评价现代房屋建筑工程质量的一项重要指标，同时也是保障建筑结构安全性与稳定性的关键所在。因此，工程建设人员必须充分重视此阶段的施工布设，采用适合的隔震技术，制定适合房屋建筑工程项目的隔震施工方案，进而为人们提供一个健康、安全的生活空间。

参考文献

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