建筑结构隔震技术分析

一、隔震技术

（一）隔震技术的简要概述

隔震主要是指通过某种媒介，将建筑结构层与震源相隔开来，以达到削减地震能量、加大建筑结构稳固性的一种减震方式，隔震技术的类型有很多，下面就从地基隔震、基础隔震这两种隔震方法来进行探讨。

（1）地基隔震

地基隔震可以分为绝缘和屏蔽两种，绝缘是通过地基层来降低输入波能量的方法来达到隔震的目的，屏蔽是指在建筑物的周围利用挖深沟或者埋入屏蔽板的方式来阻断震源的一种方法。

（2）基础隔震

基础隔震是通过在上部结构与基础层之间设置隔震层来减小水平地面向建筑物上部结

构的传递的震波能量来达到减震目的的。 （二）隔震技术的历史应用

基础隔震的思想早在古代就得到了应用，如北京的紫禁城建筑，经历多次地震而未受损坏，1975年在建造设备管道工程时，以紫禁城中心向下约5m-6m的地方挖出一种稍有粘性且带有气味的物质，研究结果表明这种物质极有可能是“煮过的糯米和石灰的混合物”，这座建筑群的主要建筑都是建在汉白玉筑起的高坛上，但其下却是具有柔性和衰减性能的糯米层，尽管无从了解当时出于何种意图，但客观上这种地基处理办法起到了隔震效果，其实，在中国古代就有称作“饭筑”的基础处理方法，即将原为10cm-1.5cm的粘土层砸实干燥，将若干排列着的绳子与土混贯于其中，逐渐形成一个较厚的土台，在上面建造房屋，有人认为其做法含有隔震的意图。

（三）建筑结构中隔震技术的应用步骤

首先，要依据建筑物的楼层高度和楼层数、以及建筑结构的结构类型与周边场地环境来

综合确定其隔震结构方案，一般来说，隔震技术通常是应用在建筑体型比较有规则的低层建筑物中，在分析建筑结构确定隔震方案的选用时，要选择稳定性较好的建筑场地；

其次，要精确确定隔层的位置，隔震层通常是设立在建筑物结构第一层以下的部位，而橡胶隔震支座应设立在受力比较大的位置上，其规格尺寸、数量的多少、以及在建筑中的分布情况等都应该依据建筑的垂直承载力度、旁侧受力刚度、以及侧向阻尼的要求来计算确定；

第三，要对隔震支座进行精确的布置和选型，先以隔震层的上部结构为基点测算每个建筑隔震支座的轴向力，然后测量出每个隔震支座的直径，进而对其进行合理的平面布置，而在平面布置时要将支座的质量中心与刚度中心点重合在一个核心点上；

第四，要准确测算建筑结构的水平减震系数以及在进行隔层设置后各层所承载的地震力，这个过程要依据减震系数来进行可行性的设计，再通过隔震层以上的水平结构地震作用以及抗震系数进行验算；

第五，要准确的验算隔震层的水平位移以及其下部支座承载力的计算； 第六，完成隔震层的橡胶支座设置工作后，要及时验算竖向地震的作用力。 二、减震技术

减震是根据结构的地震反应，通过自动控制系统的执行机，主动给结构施控制力，达到减小结构振动的目的。

（一）减震技术的种类 （1）提高结构阻尼

结构的弹性地震反应，是结构阻尼和周期的函数，它随结构阻尼比的增大和自震周期的加长而减小，结构阻尼对于消减最大共振反应极为有效，结构的阻尼是随所有材料、结构类型、地基土质和振动性质而变化，在高层建筑设计时应选用具有较大阻尼结构类型和体系。

（2）采用高延性构件

结构的抗震能力足由承载力和变形能力两者共同决定的，地震反应分析的着眼点应该是变形能力，当地震力达到结构屈服抗力以后，目前高层建筑设计过程

中主要采用强柱弱梁、强节点弱构件与强化梁柱塑性铰的方法来提高建筑结构的延性。

（3）附设耗能装置

耗能减震技术主要通过在结构的某些部位增设耗能器或耗能部件，为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼，在地震作用下主要通过耗能部件来耗散输入结构的能量，以减轻结构的动力反应，从而更好地保护主体结构的安全，是一种有效、安全、经济且日渐成熟的工程减震技术。

（二）减震技术的历史应用

用流体阻尼器进行结构振动控制的研究始于20世纪80年代末，美国和日本在这方面的研究起步较早，时至今日，全世界已有数以百计的工程使用了流体阻尼器，涉及到高层建筑、高耸结构、桥梁、体育馆，海洋石油平台甚至卫星发射塔，国内对流体阻尼器的研究起步较晚，1999年，欧进萍教授对油缸间隙式阻尼器进行了理论与试验研究，中国建筑科学研究院利用国外生产的流体阻尼器对北京饭店进行了加固，此外还有一些学者进行积极的理论探索，东南大学建筑工程抗震与减震研究中心在国家自然科学基金和国际合作研究项目的资助下，自1998年底开始着手对粘滞流体阻尼器进行系统的研究工作，1999年6月基本完成前期研究工作，并初步完成了两种类型的流体阻尼器——单出杆型和双出杆型流体阻尼器的设计，在此基础上经过反复论证和修改，于1999年7月与南京液压机械制造厂合作研制出了不同型号的足尺粘滞流体阻尼器产品，并针对影响阻尼器性能的各种因素进行了对比试验和动力性能试验。

（三）建筑结构中消能减震的设计应用步骤

能否有效确定建筑结构的总刚度以及总阻尼是计算建筑结构体系中消能减震力度的关键，分为五个基本步骤来设计：首先，根据建筑物的重要性标准、设防烈度、场地条件等因素，结合罕遇地震作用下预期结构位移控制要求，确定结构的减震要求；其次，确定结构构件的断面尺寸；第三，选择消能器及其类型，确定消能器数量和分布；第四，选择合适的分析方法进行消能减震抗震设计；第五，在建筑物构建基本完成后，要及时采取必要的构造措施，来保证建筑结构的使用质量。

结论

建筑结构的隔震减震技术在现代社会对建筑物来说起着非常重要的作用，因此，必须受到人们的重视，加大对其技术的研究力度，从而确保其技术能够过关，以便其能够更好地为人们服务。

参考文献：

【1】贺 洁 建筑结构隔震减震技术集成[期刊论文]-中国电子商务2010（7） 【2】侯立群 隔震和消能减震与常规抗震的对比分析[期刊论文]-工程抗震与加固改造2011（2）