隔震減震在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的措施探析

王爭兵

摘要：隨著近些年自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，工程建筑中建筑物的抗震功能引起了社會各界的廣泛關(guān)注，筆者根據(jù)自己的多年工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在建筑設(shè)計(jì)中做好抗震和減震的工作可以更有效的加強(qiáng)建筑物的抗震效果，所以，本文主要討論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中如何進(jìn)行隔震與減震工作。

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

近幾年，地震在整個(gè)世界范圍內(nèi)頻繁的發(fā)生，給人類帶來了巨大的災(zāi)難。地震的規(guī)模和破壞程度都很大，給人類的生命和財(cái)產(chǎn)造成巨大的損害。所以我們必須要對此進(jìn)行總結(jié)，我們的房屋到底能承受幾級地震的侵襲。對震后的重建工作，我們要考慮房屋的抗震能力。傳統(tǒng)的建設(shè)方式都是以剛治剛，所以在設(shè)計(jì)中采用了大量的材料而且留有很多的余地，但是這種設(shè)計(jì)并沒有得到好的效果。但是現(xiàn)在出現(xiàn)了全新的技術(shù)，即以柔克剛，建筑隔震技術(shù)成為抗震技術(shù)的最新技術(shù)，為提高建筑抗震能力做了巨大的貢獻(xiàn)。

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(jìn)行特殊處理、設(shè)置抗震裝置、對建筑的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行防震設(shè)計(jì)等等，每一種裝置和方法都是工程人員在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)出來的，一般情況下為了達(dá)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(xiàng)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(diǎn)和建筑區(qū)域的地震特點(diǎn)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(jìn)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(dá)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(jìn)行特殊處理，通過鋪設(shè)的墊層來削弱地震時(shí)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(dá)到保護(hù)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?；闹嚕菍τ诋?dāng)時(shí)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(rèn)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(jìn)展，經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)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?yàn)樵诟邔咏ㄖO(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(jìn)行建筑基礎(chǔ)的隔震裝置的設(shè)置時(shí)，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(jìn)行選擇。

1.3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(gè)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(shí)，地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)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(jì)師的設(shè)計(jì)要求比較高，因?yàn)橐獙⒔Y(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(shí)，子結(jié)構(gòu)不受干擾。因?yàn)樗淖饔迷硎牵?dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，主框架會隨著地殼運(yùn)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(dá)這個(gè)部位的時(shí)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(diǎn)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(diǎn)是工程造價(jià)高，一般的住宅建筑不宜使用，因?yàn)榇罅康匿摻Y(jié)構(gòu)會大大增加建筑的成本。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，或者采用特殊材料，或者設(shè)計(jì)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(jì)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(hù)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(jì)

隨著人們安全意識的不斷增強(qiáng)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的不斷更新，人們對建筑結(jié)構(gòu)的減震、隔震設(shè)計(jì)越來越重視。我們在設(shè)計(jì)的時(shí)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(hù)人們的生命財(cái)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(qiáng)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(jìn)行一定的彌補(bǔ)，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(jìn)行隔震設(shè)計(jì)時(shí)，我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設(shè)計(jì)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(dá)不到隔震的效果。一旦建筑物建成以后，如果想對其進(jìn)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(jià)的增加，還給施工造成了不便，因?yàn)樵黾幼枘岬氖┕こ绦蛞^隔震層的施工復(fù)雜的多。

3、結(jié)束語

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(hù)人們財(cái)產(chǎn)和生命健康的能力，所以，是施工中必須要重視的重點(diǎn)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(jì)環(huán)節(jié)，所以本文中筆者從幾個(gè)方面舉了一些可以優(yōu)化建筑物隔震減震設(shè)計(jì)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。

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