房屋隔震及消能結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的應(yīng)用論述

凌應(yīng)軒

摘要：近年來，我國的房屋建設(shè)事業(yè)發(fā)展十分迅猛，加強房屋隔震及消能結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的應(yīng)用的研究是十分必要的。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗，對房屋隔震及消能結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的應(yīng)用進行了研究，具有重要的參考意義。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；隔震；消能減震

引言

從最近幾年的兩次大型地震災(zāi)害后的情況來看，我國的建筑物的抗震能力并不盡如人意，沒有達到預(yù)期的保護人們的人身和財產(chǎn)安全的目的和效果。造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的，有建筑材料的問題，也有施工工藝上的問題，所以處理起來也是非常復(fù)雜的，但是要從建筑工程的根源上解決這種建筑物抗震能力方面的問題的話，必須從建筑物的設(shè)計環(huán)節(jié)抓起，只有這樣，才能將各種因素統(tǒng)籌和控制好，才能保證建筑物的抗震結(jié)果和效果。

1、建筑結(jié)構(gòu)的主要隔震措施

建筑物的抗震措施是非常多的，如對地基進行特殊處理、設(shè)置抗震裝置、對建筑的上部結(jié)構(gòu)進行防震設(shè)計等等，每一種裝置和方法都是工程人員在實踐中不斷摸索總結(jié)出來的，一般情況下為了達到更好的抗震防震效果，在工程中這幾種措施通常是混合使用的。雖然一項工程可能涉及到許多種防震裝置的使用，但是工程中最常用的方法還是隔震層的設(shè)置，工程中我們根據(jù)建筑物的特點和建筑區(qū)域的地震特點選擇不同的隔震層配合施工，下面我們根據(jù)隔震層的位置的不同，對其進行分類，并做簡單介紹：

1.1建筑物地基采用特殊材料隔震

地基是建筑物與地震接觸的最直接的地帶，也是地震的最直接作用區(qū)，所以對于地基的隔震設(shè)置是達到效果的最直接快速的手段。所謂建筑物地基隔震，主要是對建筑物的基礎(chǔ)部分進行特殊處理，通過鋪設(shè)的墊層來削弱地震時的地震波，從而減少地震對建筑物的損害，這種方法是一種歷史最悠久的隔震方法，原理在于使地震的力量經(jīng)過中介被消耗和削弱，達到保護建筑物的目的。傳統(tǒng)的施工工藝是在建筑物的基礎(chǔ)部分交替鋪上粘土和砂子，或者直接設(shè)置粘土或砂子墊層。在中國建筑史上，曾經(jīng)有人以糯米為原材料，在建筑物的基礎(chǔ)部分設(shè)置墊層，減少地震對建筑物的損害，雖然這種方法現(xiàn)在看起來非?；闹?，但是對于當(dāng)時的建筑技術(shù)來說，這種方法無疑是一種創(chuàng)新，且研發(fā)者認識到了墊層材料的選擇要具有相當(dāng)程度的粘著性，無論如何，這種精神是值得我們建筑工作者學(xué)習(xí)的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來，國際上的科研人員和專家在這方面的研究已經(jīng)取得了突破性進展，經(jīng)過反復(fù)的試驗和研究他們發(fā)現(xiàn)，以瀝青為原料研究出的一種特殊材料設(shè)置的隔震層效果最好，所以這種材料將廣泛的應(yīng)用在以后的建筑物的隔震層中。

1.2建筑物基礎(chǔ)設(shè)置隔震裝置減震

這一種隔震措施主要是在建筑物的基礎(chǔ)與上部建筑之間設(shè)置特殊裝置，它與地基隔震的最主要區(qū)別就在于隔震層的位置的變化，這種隔震層位置的改變可以減少地震向上傳遞，最高可減少地震對建筑物傳遞能量的2/3，這種隔震裝置是一種非常傳統(tǒng)的防震方法，因其歷史悠久且效果優(yōu)良，所以直到今天，仍被許多工程沿用。但是，這種措施的缺陷是不適用于高層建筑，因為在高層建筑設(shè)置這種裝置會延長建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期，起不到減小地震對建筑物損害的目的，反而增加了建筑物的自重，對隔震造成不利的影響。在進行建筑基礎(chǔ)的隔震裝置的設(shè)置時，通常采用的辦法有：摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等幾種，設(shè)置的裝置也比較靈活，不局限于建筑材料，其他材料有橡膠墊、混合隔震裝置等也可用于做隔震層，可根據(jù)建筑物的具體情況進行選擇。

1.3建筑物層間隔震措施

層間隔震這種方法主要適用于舊房改建，在施工方面具有簡單、易操作的特點。與建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)置隔震裝置的辦法相比，層間隔震的效果不是非常明顯，減震的效果可以達到1/10～3/10的范圍，因為層間隔震的作用無法參與到建筑物的整體結(jié)構(gòu)中，所以達到的隔震效果也較其他方法差一些。這種方法主要是依靠設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)各層間隔的減震裝置吸收或者削弱地震能量，從而減小地震對建筑物的危害，設(shè)置的裝置基本與基礎(chǔ)隔震的相同，二者的區(qū)別主要在于該方法應(yīng)用于舊房的改建施工中，而上述方法主要應(yīng)用于新建筑的施工中。

1.4建筑物結(jié)構(gòu)懸掛隔震

懸掛隔震是將建筑物的大部分或者整個結(jié)構(gòu)懸掛起來，也就是我們通常所說的懸掛結(jié)構(gòu)，這樣，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結(jié)構(gòu)，從而達到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結(jié)構(gòu)，大型鋼結(jié)構(gòu)總是采用鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系，以此隔震。這種結(jié)構(gòu)對于設(shè)計師的設(shè)計要求比較高，因為要將結(jié)構(gòu)的主體框架和子框架的結(jié)合做到完美的結(jié)合，才能保證在地震來臨時，子結(jié)構(gòu)不受干擾。因為它的作用原理是，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，主框架會隨著地殼運動發(fā)生搖擺，但是，子框架和主框架之間是能夠活動的索鏈和吊桿，地震的能量到達這個部位的時候就會削弱，不至于傳遞到子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是防震效果好，可以有效的阻斷地震力對于建筑物的傷害，但是缺點是工程造價高，一般的住宅建筑不宜使用，因為大量的鋼結(jié)構(gòu)會大大增加建筑的成本。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的減震技術(shù)

以上我們所說的幾種措施主要是對建筑結(jié)構(gòu)本身的基礎(chǔ)部分或者關(guān)鍵節(jié)點進行特殊設(shè)計，或者采用特殊材料，或者設(shè)計安裝減震裝置減少地震的能量向建筑物傳遞。我們這里所說的建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的消能減震技術(shù)是借助建筑物意外的部件來增加建筑物的阻尼，消耗地震傳遞給建筑物結(jié)構(gòu)的能量，避免建筑物因地震而受到損害。用于減小地震對建筑物損壞、保護建筑物安全的裝置和元件很多，通常都是各式各樣的消能器和阻尼器，我們習(xí)慣上把這些裝置分為滯回型和粘滯型兩種。這種技術(shù)的使用非常廣泛，主要有以下幾種情況。

2.1新建建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著人們安全意識的不斷增強，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的不斷更新，人們對建筑結(jié)構(gòu)的減震、隔震設(shè)計越來越重視。我們在設(shè)計的時候，除了對建筑物的基礎(chǔ)部分采用特殊處理之外，還可以借助消能減震裝置或者元件削弱地震對建筑物的作用力，保護人們的生命財產(chǎn)安全，這些減震裝置和元件是為一些建筑工程的后期防震工作的加強而研發(fā)的，也就是可以在施工后期對建筑物的防震功能進行一定的彌補，但是其作用往往較隔震層要差一些。

2.2對建成建筑物的抗震加固

在對建筑物的地基或基礎(chǔ)進行隔震設(shè)計時，我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設(shè)計的措施，完成相應(yīng)的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當(dāng)中，在建筑物的關(guān)鍵部位設(shè)置特殊的隔震裝置，否則就達不到隔震的效果。一旦建筑物建成以后，如果想對其進行抗震加固，就要采用增加阻尼的辦法，在建筑物的結(jié)構(gòu)上重新添加消能減震裝置，這樣的話不僅會增加施工成本，導(dǎo)致工程造價的增加，還給施工造成了不便，因為增加阻尼的施工程序要較隔震層的施工復(fù)雜的多。

綜上所述，建筑物的抗震減震功能直接關(guān)系到建筑物抗擊地震的能力和保護人們財產(chǎn)和生命健康的能力，所以，是施工中必須要重視的重點問題之一。而做好建筑物隔震和減震工作的最佳施工環(huán)節(jié)就是建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，所以本文中筆者從幾個方面舉了一些可以優(yōu)化建筑物隔震減震設(shè)計的措施，希望能為工程建筑提供一些有效的意見和建議，當(dāng)然文中仍有許多不足之處，還望業(yè)內(nèi)同仁批評指正。

參考文獻

[1] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 GB 50007-2002.

[2] 建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011-2010.

[3] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB 50010-2010.