建筑结构设计隔震减震技术

建筑结构设计隔震减震技术

高伦

浙江城市空间建筑规划设计院有限公司温州分公司 浙江 温州 325024

摘要：合理利用隔震和减震技术，可以有效地防止或减少建筑物在地震中受到的破坏，并对人民群众的生活和财产造成危害。隔震和阻尼技术是建筑物的一种重要的抗震措施。常用的隔震方法有：基础隔震，悬挂隔震，基础隔震，层间隔震；常用的防震措施包括：采用无胶钢支撑体系，采用耗能型阻尼装置，以及合理布置结构的水平和垂直方向。此外，通过对工程建设地点及工程技术的科学、合理的选取，可以达到良好的地震作用。

关键字：建筑物；隔振；减振；对策

前言

由地壳移动引起的地震是各类灾害中最具有毁灭性的一类，比如四川省阿坝藏族自治州汶川县8级强震，造成了学校、民房、工厂、办公楼等大量建筑的坍塌，造成了大量的人员伤亡。四川汶川大地震给我国的经济和社会带来了巨大的冲击，使得我国在建设项目中运用隔震和防震技术日益受到关注。

1隔振与减振技术对建筑物的影响

距离汶川大地震已有14个年头，2023年二月发生在土耳其的7.8级大地震再次唤起人们对那一幕的回忆。没有足够的防震和防震技术的房屋，一旦发生强烈的强震，将会变得脆弱不堪。

隔震和减震是降低建筑震损影响的有效方法，通过设置隔震和减震设备，可以有效增加结构的阻尼，降低结构的抗震性能。并且，由于其自身振动周期的增加，能够降低其对横向地震动的作用，因此得到了广的认可，并被运用到了建筑物的抗震设计中[1]。国内外众多试验与研究表明，利用隔震与减震技术，能够将建筑物所受的水平地震动荷载降低60%以上，从而降低或避免建筑物的震害，提高建筑物的安全性。增强了建筑物在地震中保持功能的能力。

2隔震减震措施的衡量标准

对于建筑的抗震要求，现行抗震设计规范主要分为两类：一类是以破坏程度为标准，另一类是以隔震阻尼设备的防护级别为标准。房屋的损坏程度可以划分为：无损坏的房屋损坏程度和经过维修后可以修复的房屋损坏程度；抗震设防等级分为甲级，乙级，丙级和丁级。对于部分RC房屋，目前的抗震设计标准一般采用常规维修及坍塌时的层状变形角做为量化指标，但对于各个抗震等级，采取的抗震措施也不尽相同。例如，乙类房屋的抗震等级应高于C类房屋的相关规定。若采用适当的防震措施，则B类房屋在同等水平的地震作用下，其损毁会小于C类房屋。B类房屋在受到本地区少有的强震影响时，其抗震能力明显强于C类房屋。

3建筑结构设计中常用隔震减震技术分析

3.1隔震策略

3.1.1地基隔震

在地震中，基础是与震源最为密切的部位，而且在基础上设置减震装置，能够较好地减小基础上的震害。在建筑物的地基上设置隔震装置，是为了对建筑物的基础部分进行隔震，通常会在建筑结构的基础上设置垫层，降低因地震产生的振动，降低对建筑物的影响。房屋隔震的常规方法是将泥土与沙土在建筑物基础上进行混杂，或者在松散的泥土与沙土中间放置土工织物[2]。随着建筑施工技术的不断提高，相关单位在进行地震防护设计时，研制出一种可替代粘土砂垫层的新型防震缓冲剂。由于其良好的隔震和缓冲性能，能够有效减少结构物的震害，所以得到了越来越多的使用。

3.1.2悬空减振

悬空隔震是将大部分或所有的建筑构件悬空，当地震时，构件的主要构件随着地壳运动而摇摆，从而减轻了悬空建筑构件在地震中受到的冲击和破坏。虽然挂式隔震法具有更好的抗震性能，但是由于其投资巨大，一般的房屋建筑并不适合使用。

3.1.3地基隔振

建筑结构的基础隔震是在建筑的基础和建筑的上部结构中安装具有隔震作用的装置，以有效预防地震产生的地震波传递到建筑的上部结构，提高建筑上层结构的抗震能力。所以，对于低矮、多层、规则型结构的建筑，以提高自身振动周期为首要作用。

3.1.4分层地震

层间隔震指的是在原建筑结构的基础上，添加了隔震减震装置，对其中部与原有的结构隔热层进行改造，从而达到减震效果。在地震到来的时候，采用隔震和防震技术，可以起到缓冲地震波的作用，并对地震所造成的地震波进行吸收和消解，从而有效地减少在发生地震时，建筑结构受到的震动。

3.2缓冲器

3.2.1不粘结钢筋支承系统

无粘结钢支撑体系属于一种柔性的减震支撑体系，其功能是在建筑内的钢支架与外层包裹的钢管的空隙处不粘结，或在建筑内的钢支架与外层包裹的钢筋混凝土和钢管混凝土的间隙中添加无粘结漆，从而产生滑动界面，在支架的中部设置外包层，在支架的两端留出适当的内部钢支架位置，并利用高强度的螺栓对框架结构进行加强，以提高建筑结构所能承受的压力和张力[3]。然而，需要强调的是，当使用非胶结的钢支撑体系时，必须对滑动界面所使用的材料及几何参数进行评估，使内钢架能够与外包覆层形成一个自由的滑动区域，防止内钢架的侧向变形。

3.2.2利用耗能和阻尼设备对房屋进行地震加强

在基础的防震设计方面，有关工作人员在建造建筑工程以前，要按照有关的防震设计规范，在建筑物的关键部分安装隔震设备，在建筑项目结束之后，如果想要对结构进行防震加固，就需要通过增加阻尼的方式，在多层建筑的上部结构、钢结构以及隔震的中间部分，增加耗能减震装置，来改善结构的地震特性。

3.2.3建筑的水平和垂直方向的合理安排

在进行建筑物的抗震设计中，为达到抗震、抗震的目的，应充分考虑到建筑物的平面布置，遵循平面简洁规则的原则，将抗侧构件沿着建筑物的两个方向进行对称的布置，使得建筑物在两个方向上的刚度相等，而质心与刚心一致。当采用垂直布局时，每个垂直结构在不同的位置上都要保持一致，同时保证结构的连贯性，防止结构的抗侧刚度和承载能力的变化。但必须强调，在设计过程中，不能使用“头重脚轻”、外形突变的立面，也不能使用不规则的平面，以免由于构造的应力集中造成的变形，进而对整个建筑的刚度造成不利的影响。

3.3正确选用建设现场及建设技术

建筑物选址时，要尽可能避免软弱地基和临近强震断层的地区。在建筑施工之前，要对建筑所在区域周边的地质条件和水文实际展开相关的研究。为了降低自然灾害对建筑物当地的经济造成的损失，保证居民的生命财产的安全，在选择建筑的时候，应尽量避开容易发生地震的地区，同时也要避免建设工业基地。

在建筑工程中，有两种结构，一种是砖混结构，另一种是钢筋混凝土结构。在实际工程中，应按照结构的设计要求，选用合适的方法。由于其承载力高、不易产生变形等优点，目前应用最多的还是钢筋砼。在建筑结构的地震分析中，利用钢筋砼结构进行建筑结构的抗震设计，其优越性十分显著。在进行地震设防时，要以建筑所处的地区方案为依据，避免盲目进行建设，同时，也要以建筑物的特点和抗震性为依据，对其进行合理的选择。

4结论

总之，在建设项目中，对于建筑物的隔振与阻尼技术，其重视程度可见一斑，但是也是一个逐步完善与完善的过程。在多震地区，结构的抗震能力直接影响到结构的使用年限和人民的生命和财产。怎样才能确保建筑项目的地震效果，这是一件值得建筑设计人员重视的事情，这就要求他们完全了解各种隔震减震技术的选择，科学地进行设计。文章就目前在工程建设中应用较多的几种常见的隔振与阻尼技术进行了简单的探讨，为工程建设提供了一些有益的借鉴。

参考文献

[1]赖正聪,潘文,白羽,等.基础隔震高层建筑结构减震系数研究[J].振动与冲击,2021,40(22):35-41.

[2]施媛婷.高层建筑结构设计中的隔震减震措施研究[J].价值工程,2021,40(1):139-140.

[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.