郭保民　許可

【摘要】在建筑行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，需要高度的重視隔震技術(shù)的應(yīng)用，為人們營造安全的居住環(huán)境，同時(shí)提高建筑的使用性能。此外，隔震技術(shù)是在不斷的發(fā)展的，因此，在未來的工作中，還應(yīng)該對隔震技術(shù)進(jìn)行有效的創(chuàng)新，并且將其應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，提高建筑的隔震性能，確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)建筑企業(yè)的良好發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；隔震措施

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能否充分地考慮到抗震問題，并且使用有效的措施達(dá)到抗震的目的，對于建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性有著十分重要的影響，長期以來，建筑設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑的時(shí)候，都是堅(jiān)持小震不塌，大震能修的原則，在設(shè)計(jì)方面使用了很多措施進(jìn)行抗震工作，但是，由于各種因素的影響，這方面的工作還是存在一定的問題，本文對于建筑設(shè)計(jì)中抗震措施進(jìn)行分析，希望能夠起到一定的作用。

1、建筑結(jié)構(gòu)的隔震、減振原理

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常以“大震震不倒，設(shè)防烈度可修，小震震不壞”為建筑防震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。但一般而言，建筑結(jié)構(gòu)主要依靠結(jié)構(gòu)吸收變形，來消減地震造成破壞的力量。根據(jù)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，對于中小型地震，可通過變形設(shè)計(jì)抵消地震破壞力量，此方法具有可行性，而遇到大地震，則無法確保建筑結(jié)構(gòu)的安全。這也是專家工程師研究新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的根本原因所在。

1.1隔震原理

建筑結(jié)構(gòu)防震系統(tǒng)通常是在隔震層設(shè)計(jì)的，其將建筑結(jié)構(gòu)分為下部結(jié)構(gòu)、隔震層和上部結(jié)構(gòu)3部分。此種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可降低地震破壞力，將下部結(jié)構(gòu)力量傳到隔震層，并經(jīng)隔震層后的抗震裝備，消耗和吸收掉大部分的破壞能量，并將另外一小部分能量轉(zhuǎn)移至上部結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)中隔層時(shí)，需對上部結(jié)構(gòu)做出一定改變，以應(yīng)對可能由地震而引起的一系列反應(yīng)，確保建筑上部結(jié)構(gòu)遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)處于彈性狀態(tài)，不至于被破壞。

1.2減振原理

耗能減震結(jié)構(gòu)是指建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力裝置，經(jīng)過有效耗能部件設(shè)置進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)減振。在建筑結(jié)構(gòu)遭受地震侵襲時(shí)，耗能裝置與部件可產(chǎn)生彈塑性，通過產(chǎn)生變形來吸收、消耗地震所帶來的巨大能量波，使其不能造成巨大的破壞，從而達(dá)到有效控震、減振的目標(biāo)。減振原理與隔震原理恰好相反，也是抗震技術(shù)的重大突破之一。在建筑結(jié)構(gòu)中，隔震、減振技術(shù)主要應(yīng)用于被動(dòng)減震，屬于消能構(gòu)件減震體系。這一結(jié)構(gòu)體系非承重構(gòu)件屬于消能裝置結(jié)構(gòu)減震體系，一般包括摩擦耗能支撐、耗能較差支撐、消能支撐，以及耗能偏心支撐、耗能隔撐等。消能剪力墻包括豎縫消能剪力墻、周邊縫消能剪力墻和橫縫消能剪力墻。在遭遇較強(qiáng)地震時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)部位會(huì)發(fā)生較大賓星，此部位的阻尼器可發(fā)揮重要的消能作用。主動(dòng)控制減震體系是指利用外部能源，兼有主動(dòng)控制和被動(dòng)控制兩種優(yōu)點(diǎn)。其中，主動(dòng)控制效果，是通過較小的電能來調(diào)節(jié)和改變結(jié)構(gòu)性能，減少地震破壞，適用于改善工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防。混合控制是被動(dòng)控制與主動(dòng)控制相結(jié)合的一種控制形式，采用復(fù)合控制方法所以稱之為復(fù)合控制，一般常用的形式是HMS。三種控制方式在使用中，均需實(shí)時(shí)觀測結(jié)構(gòu)反應(yīng)，實(shí)時(shí)分析與反饋控制，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)，因此在推廣應(yīng)用上收到了諸多現(xiàn)實(shí)，而增加了結(jié)構(gòu)阻尼、防止共振的被動(dòng)控制技術(shù)，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。

2、建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)

在一般情況下，隔震技術(shù)的選擇是為將結(jié)構(gòu)的自振周期進(jìn)行延長，以此來降低建筑物本身的地震反應(yīng)。同時(shí)，在對隔震技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用的時(shí)候，需要選擇更合適的地形，避免因地形問題所帶來的隔震成效削弱。再者，隔震設(shè)計(jì)主要被運(yùn)用在了建筑物的地基與頂層設(shè)計(jì)中。在開展設(shè)計(jì)活動(dòng)的時(shí)候，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)對建筑物的結(jié)構(gòu)深入了解，繼而將隔震層科學(xué)設(shè)置，使其還能夠位于建筑物的核心區(qū)域。其隔震設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容可被分為以下幾種。

2.1地基材料的選擇

地基作為建筑物和地震接觸的直接地帶，是地震的直接作用區(qū)，因此對地基的隔震設(shè)置是減小地震影響力的有效手段。而建筑物地基隔震是指對建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分進(jìn)行隔震處理，在基礎(chǔ)敷設(shè)墊層來削弱地震發(fā)生的地震波，以減少地震對建筑物的影響。其中傳統(tǒng)隔震的施工方式是在建筑物的地基上交叉敷設(shè)黏土與砂子，或者是在軟粘土和砂土的中間放置土工布。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，有關(guān)研究人員已經(jīng)研發(fā)出一種替代粘土砂墊層的改性瀝青阻尼隔震材料，因其自身具有良好的隔震減震效果，可有效減少地震對建筑物結(jié)構(gòu)的損害，得到廣泛應(yīng)用。

2.2隔震結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

其指的是通過對建筑物的基礎(chǔ)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)來使其得以最大程度地抵消地震波，以此來增強(qiáng)建筑物的抗震能力。但該方式不能被運(yùn)用到高層建筑設(shè)計(jì)中。因高層建筑會(huì)因此而延長自振周期，導(dǎo)致破壞程度的加劇。但在建筑基礎(chǔ)、上部間設(shè)置的隔震裝置在底層建筑物中起到很好的效果?？梢娫诮ㄖA(chǔ)隔震方面，還需進(jìn)行更深入的研究，進(jìn)一步優(yōu)化完善，使其也能在高層建筑中發(fā)揮不可替代的作用，不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

2.3對層間隔震裝置的設(shè)置

層間隔震是一種結(jié)構(gòu)抗震和隔震相結(jié)合的方法，其是在原結(jié)構(gòu)上安裝由隔震支座與質(zhì)量組成的耗能減震裝置，在發(fā)生地震時(shí)，耗能減震機(jī)構(gòu)可以吸收并消耗地震能量，降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。上述這種方法通常應(yīng)用在舊房改建，在施工方面具有易操作、簡單的優(yōu)勢。相比于建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)置隔震裝置的辦法，層間隔震的作用不是十分顯著，減震的效果能夠達(dá)到1/10-3/10的范圍。盡管層間隔震的效果沒有基礎(chǔ)隔震突出，然而，其能夠借助原結(jié)構(gòu)的隔熱層以及結(jié)構(gòu)的加層，進(jìn)行合理的改建而達(dá)到減震的作用，且簡單、易操作，隔震裝置借助于橡膠支座。

2.4通過懸掛的方式來進(jìn)行隔震選擇

懸掛隔震指的是把建筑的大部分結(jié)構(gòu)或者整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行懸掛，也就是設(shè)計(jì)為懸掛結(jié)構(gòu)，通過這種方式，減輕地震的影響，當(dāng)發(fā)生地震的時(shí)候，地震能量不會(huì)傳遞至懸掛的建筑結(jié)構(gòu)，從而有效減小地震造成的損害。建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震方式通常使用在大型的鋼結(jié)構(gòu)中，大型的鋼結(jié)構(gòu)都是使用鋼結(jié)構(gòu)懸掛來達(dá)到隔震的目的。大型鋼結(jié)構(gòu)通?？梢苑殖芍骺蚣芘c子框架，在懸掛體系內(nèi)，子框架通過吊桿或者索鏈懸掛在主框架上，當(dāng)發(fā)生地震的時(shí)候，主框架會(huì)伴隨地殼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生搖擺，但是，子框架與主框架間有著能夠活動(dòng)的吊桿和索鏈，地震的能量傳到吊桿和索鏈的時(shí)候就會(huì)被削弱，因此能夠降低地震造成的破壞。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的減震技術(shù)

上述提到的幾種措施，主要是對于建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分或者是關(guān)鍵位置做特殊設(shè)計(jì)，或者是使用特殊的材料，或者是安裝減震裝置來達(dá)到減少地震能量的效果。而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用到的消能減震技術(shù)，是使用建筑以外的部件，在一定程度上來加大建筑的阻尼，消耗地震產(chǎn)生的能量，避免建筑由于地震而遭受破壞。能夠減小地震能量，起到建筑安全保護(hù)的裝置與元件有很多，一般是各種不同的消能器與阻尼器，通常人們將這些裝置分成滯回型與粘滯型這兩類?，F(xiàn)階段，減震技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，主要有下面這樣幾種情況。

3.1新建建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

伴隨人們防震減災(zāi)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念也隨著得到更新，人們對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的減震設(shè)計(jì)、隔震設(shè)計(jì)給予了更多的重視。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，除了可以對于建筑的基礎(chǔ)部分使用特殊方法進(jìn)行處理外，還能夠通過安裝消能減震裝置或者是使用元件減輕地震對于建筑造成的影響，保障人民的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。

3.2對建成建筑的抗震加固

對于建筑的地基進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)的時(shí)候，施工人員需要在建筑正式開工之前就根據(jù)隔震設(shè)計(jì)的有關(guān)措施，對于相應(yīng)的工作進(jìn)行有效完成。最遲也需要在建筑施工的過程中，在建筑的關(guān)鍵位置安裝有效的隔震裝置。倘若在建筑建成之后，再想對建筑進(jìn)行抗震加固，就需要使用增加阻尼的方式，在建筑結(jié)構(gòu)上重新加強(qiáng)消能減震的裝置。消能減震裝置比較適合用在高層建筑結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)之中，在建筑中，消能減震裝置業(yè)適用于建筑的各個(gè)部位，其使用較為廣泛，不僅僅能夠使用在建筑的上部結(jié)構(gòu)中，也能夠使用在建筑的隔震夾層中。

3.3結(jié)構(gòu)的平面與豎向的合理布置

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要想達(dá)到隔震減震的效果，還需重視建筑物結(jié)構(gòu)的平面布局的影響，堅(jiān)持平面簡單、規(guī)則的原則來設(shè)計(jì)，順著建筑物的兩個(gè)方向?qū)ΨQ設(shè)計(jì)抗側(cè)力構(gòu)件，并且兩個(gè)方向的剛度相同，質(zhì)心和剛心重合。如果選用豎向布置時(shí)，結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件必須保持連續(xù)性，并順著高度勻稱變化，以免側(cè)向剛度與承載力變形。但需要注意的是，在設(shè)計(jì)的過程中，禁止設(shè)計(jì)成不規(guī)則形狀的平面與“頭重腳輕”形狀突變的立面，以免結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中而發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，降低了整體建筑的剛度。

結(jié)語：

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能否充分地考慮到抗震問題，并且使用有效的措施達(dá)到抗震的目的，對于建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性有著十分重要的影響，長期以來，建筑設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑的時(shí)候，都是堅(jiān)持小震不塌，大震能修的原則，在設(shè)計(jì)方面使用了很多措施進(jìn)行抗震工作，但是，由于各種因素的影響，這方面的工作還是存在一定的問題，本文對于建筑設(shè)計(jì)中抗震措施進(jìn)行分析，希望能夠起到一定的作用。