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

杜均栋

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摘要：随着人们安全意识的提高，建筑结构作为人类生产和生活的主要载体，它的稳定性和安全性将会对人们的生命安全和生活质量带来直接的影响，生产生活的建筑物应能在地震中成为保护生命财产的庇护所。特别是在新时代的背景下，建筑形态和建筑功能变得更加多样化，人们对建筑功能有更高的要求，并且建筑的高度和跨度也在不断地突破，建造高层建筑和超高层建筑变得越来越常见，这既是为了满足对土地资源最大限度利用的需要，节约资源和环境友好，也是对城市化进程持续加快的现实需要。

关键词：建筑结构设计；隔震减震；技术探讨

引言

建筑结构设计中正确采用隔震减震措施，可有效避免或减轻地震对建筑结构的影响以及对人们生命财产安全的威胁。在建筑结构设计中，应有效采用隔震减震技术作为抗震策略。常见的隔震技术有地基隔震、悬挂隔震、基础隔震、层间隔震等；常见的减震技术有：设计无粘结钢支撑体系、采用消能减震装置进行抗震加固、合理布置结构的平面与竖向。另外，科学合理选择建筑场地和施工工艺，也能实现较好的抗震效果。为保障建筑结构达到地区建筑抗震等级，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，从而使房屋建筑达到工程要求的抗震等级。

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建筑工程隔震技术分类

2.1橡胶隔震支座

在橡胶铅芯隔震支座装置制作与加工时，工作人员必须基于常规橡胶隔震支座装置结构，运用开孔注铅方式加以改造，进而有效减弱地震破坏、降低隔层位移度。该装置作为一种高阻尼隔震设备，可在最大限度上保障建筑结构的稳定性，减弱地震事故对楼层建筑结构的损伤。随着近年来国内建筑结构隔震技术水平不断提高，相关学者已通过不断实践来验证橡胶隔震支座装置的应用效果。但就目前装置应用情况来看，其在装置性能与加工材料质量方面仍然存在一定缺陷。故而，可在原有结构设计基础上，将钢板与胶层紧密黏合到一起，并根据工程项目实际情况，采用科学合理的黏合技术工艺与黏合材料，进而提升整体装置性能。

2.2滑板式隔震支座

现阶段，在相关工程中广泛应用的滑板式隔震支座装置普遍拥有多种摩擦滑移面，其中主要包括不锈钢板、砂垫层及石墨层等接触面，尤其对于不锈钢与聚四氟乙烯（PTEE）材质接触面的滑移摩擦应用，其拥有稳定的使用性能完全能够满足现代大量建筑工程隔震需求。如将隔震设施表面采用不锈钢摩擦板来制作，可首先对其实施抛光处理，并在处理完成后将表面区域均匀涂抹一层硬化树脂，以此来增强不锈钢摩擦板装置本身的坚固性和耐磨性，进而满足各种工程项目隔震装置应用需求。而随着相关学者对隔震装置的不断研究和实践，已将一款拥有良好使用性能的摩擦阻尼全密封锁型隔震支座装置研发成功，其主要采用聚四氟乙烯材质制作的有机滑板与钢板。

2.3摩擦摆隔震支座

摩擦摆隔震支座装置属于一种拥有复位控制功能的建筑结构隔震装置，合理运用该装置可有效提升建筑结构的整体使用性能、增强建筑结构的稳定性，在最大限度上降低地震事故对建筑结构的损害。在实际应用阶段，可将滑块装置布设于该装置凹曲面底盘上，一旦隔震装置在地震作用下产生任何水平移动，底片凹曲面的滑块便会由下到上开始滑动，减少隔震装置位移距离。而当建筑结构上部受到地震重力作用时，滑块装置便会自动从高到低移动，进而完成自动复位动作。通常来讲，在建筑工程隔震装置中所布设滑块，其本身曲率半径设计值应基于底盘曲面曲率半径值而定。

3减震技术在建筑结构设计中的应用

3.1优化设计建筑结构

通过建筑结构的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。

3.2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。

3.3结构耗能减震技术

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。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。

3.4合理布置结构的平面与竖向

在设计建筑结构时，为了实现隔震减震效果，必须注意建筑结构平面布局的作用，坚持平面简单、规则的原则，沿建筑的两个方向对称设计抗侧力构件，使建筑的两个方向具有同样的刚性，同时质心和刚心保持重合。若采用竖向布置，则各竖向构件应沿高度均匀地改变，并且保证连续性，避免侧向刚性和承载力发生变形。但要特别指出，在设计时，不得采用“头重脚轻”形状突然变化的立面以及不规则的平面，避免因结构应力集中而产生扭曲现象，从而影响建筑物的整体刚性。

结语

综上所述，建筑物结构的安全性、可靠性直接关系到社会的发展和人们对美好生活的追求。地震是自然灾害现象，自然灾害的毁灭性和力量也是人类防御的。但是，通过工程师对建筑结构的精心设计，可以将伤亡和损失降到最低。将隔震技术巧妙地运用于建筑工程，可极大地提高建筑物的安全性和可靠性，并为实现人们安居乐业的目标打下坚实的基础。在建筑工程项目的实施过程中，就要将该建筑的形态、结构、建设特点、工艺技术要求、区域环境的特点和地质特征等因素相结合，对隔震技术进行合理的选择，并在隔震技术的实施和应用过程中，将精细化的管理贯彻实施下去，以确保建筑项目实施过程的规范化。

参考文献

[1]王钰.隔震、减震控制技术在建筑结构设计中的运用分析[J].低碳世界,2023,13(01):75-77.

[2]张宗义,钮祥军.某框架结构的隔震与非隔震结构方案研究[J].山西建筑,2023,49(01):53-56.