房建減震防震技術(shù)分析

【摘要】本文首先論述了房屋建筑工程結(jié)構(gòu)的防震設(shè)計(jì)及減震技術(shù)，然后分析了房屋建筑結(jié)構(gòu)隔震體系及消能減震原理及技術(shù)要點(diǎn)，提高建筑工程減震防震技術(shù)水平是確保房屋建筑工程質(zhì)量安全的重要舉措。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑； 隔震技術(shù)； 減震技術(shù)； 發(fā)展； 技術(shù)控制；

前言

建筑工程安全性能和人們的生活、生產(chǎn)的和諧穩(wěn)定有著密切的聯(lián)系。加強(qiáng)建筑工程的減震防震技術(shù)研究及開發(fā)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。建筑工程防震抗災(zāi)技術(shù)是上世紀(jì)日本的有關(guān)建筑學(xué)者所提出的，當(dāng)初是以靜力論為主要技術(shù)理論支持，經(jīng)過(guò)后來(lái)的發(fā)展演進(jìn)為減小建筑結(jié)構(gòu)底層剛度，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)上部剛度的柔性結(jié)構(gòu)體系。自進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)乃全世界的建筑領(lǐng)域都將延性結(jié)構(gòu)體系作為建筑工程的抗震技術(shù)手段。此種抗震方法是以抗為主要思路，設(shè)置一定的防烈度，以技術(shù)手段控制建筑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使建筑結(jié)構(gòu)在遇到地震情況下獲得較大的延性，消減地震能量，減輕地震對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的作用。建筑結(jié)構(gòu)在非彈性狀態(tài)下即使會(huì)結(jié)構(gòu)物開裂，但也不至于建筑物倒塌。

一、房屋建筑工程防震技術(shù)

現(xiàn)房屋建筑行業(yè)當(dāng)中使用的最為頻繁的防震方法主要有以下兩種：一種是給房屋建筑工程設(shè)計(jì)相應(yīng)的抗震功能；第二種是給房屋建筑工程設(shè)計(jì)相應(yīng)的減隔震功能。其中實(shí)現(xiàn)房屋建筑工程的抗震功能的方法主要有底部剪力法、時(shí)程分析法、振型分解法、頻譜法以及隨機(jī)振動(dòng)法等等方式；而實(shí)現(xiàn)房屋建筑工程的減隔震功能的方法主要有輥軸隔震、懸掛式基礎(chǔ)隔震、滾珠隔震、搖擺式支座隔震、橡膠墊塊隔震、懸掛式結(jié)構(gòu)隔震、滑動(dòng)式支座隔震、沖擊減震、耗能減震以及主動(dòng)控制減震等等方式。

增強(qiáng)房屋建筑工程防震功能的另一方法就是改變建筑形式。在長(zhǎng)期的實(shí)踐當(dāng)中我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)防震效果最優(yōu)的建筑當(dāng)屬?gòu)椥越ㄖ椥越ㄖ畲蟮奶卣鞅闶且匀峥藙?。彈性建筑在房屋建筑工程?dāng)中的實(shí)際應(yīng)用主要是應(yīng)用于防震大樓，防震大樓是位于隔離體之上。隔離體主要包括分層橡膠、硬鋼板組以及阻尼器，其與地面之間沒有接觸點(diǎn)。其中阻尼器主要是由螺旋體的鋼板構(gòu)成的，其最重要的作用就是將上下的振動(dòng)所產(chǎn)生的顛簸度降低。除此之外現(xiàn)最新的抗震方法便是將大樓建筑在滾珠或是彈簧上，以加強(qiáng)建筑的抗震能力。此方法與彈性建筑相同的地方是其都是利用一定彈性設(shè)施以將地震所產(chǎn)生的能量進(jìn)行隔離或是直接吸收，從而使得傳遞給建筑物的振動(dòng)大大減少，以達(dá)到保護(hù)建筑不受地震破壞的目的。

二、房屋建筑工程結(jié)構(gòu)的隔震技術(shù)

為使柔性底層結(jié)構(gòu)體系的特征得以保留，也為了防止底層結(jié)構(gòu)構(gòu)件因地震而遭到破壞，可適當(dāng)采取隔震結(jié)構(gòu)體系。按照隔震裝置進(jìn)行安裝時(shí)的不同位置可將隔震結(jié)構(gòu)分成以下三類：分別是地基隔震、基礎(chǔ)隔震以及層間隔震。

地基隔震主要包括絕緣及屏蔽。絕緣是指在房屋建筑工程當(dāng)中的利用軟弱地基或是象人工地基來(lái)達(dá)到隔震的目的。此類地基具有很強(qiáng)的軟性，其本身具有可使輸入加速度下降的功能，將其安裝于地基當(dāng)中可地震所產(chǎn)生的輸入波大大減少。但要注意的是，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，要先了解地基對(duì)于建筑物的支承能力以及基礎(chǔ)沉降量，要保證其都不會(huì)比允許值要大才能使用絕緣的方法。屏蔽是指通過(guò)在房屋建筑周圍挖深溝或是將屏蔽板埋在建筑物周圍而可將周期長(zhǎng)的剪切波，即S波進(jìn)行隔斷而達(dá)到隔震的目的的方法。絕緣及屏蔽這兩種方法的作用對(duì)象都是地基，其主要都是通過(guò)將地震所產(chǎn)生的輸入波減少而達(dá)到隔震的目的，現(xiàn)在實(shí)際的設(shè)計(jì)及施工當(dāng)中已使用得比較少。

基礎(chǔ)隔震發(fā)展到現(xiàn)在已成為了一套技術(shù)成熟且使用廣泛的隔震技術(shù)了。其主要是通過(guò)將相關(guān)控制機(jī)構(gòu)安裝在建筑物的基底之上，將地震所產(chǎn)生的能量進(jìn)行隔離，防止能量傳輸至上部結(jié)構(gòu)，減少上部結(jié)構(gòu)因地震而出現(xiàn)的振動(dòng)，從而達(dá)到隔震，防止房屋建筑物遭到破壞的目的。現(xiàn)使用得比較多的基礎(chǔ)隔震方法主要有以下幾種：橡膠墊隔震裝置、滑移隔震、滾珠或滾軸隔震、擺隔震、懸吊隔震、螺栓鋼彈簧隔震以及混合隔震等等。其中橡膠墊隔震裝置主要有天然橡膠墊、標(biāo)準(zhǔn)多層橡膠墊、高阻經(jīng)橡膠墊以及加鉛多層橡膠墊等等；而滑移隔震主要是將有關(guān)材料如石墨、砂料、鋼摩擦滑板等設(shè)置在房屋建筑的基礎(chǔ)底面使其形成滑移層，這樣在地震產(chǎn)生時(shí)，通過(guò)此滑移層的滑移錯(cuò)動(dòng)就可將地震所產(chǎn)生的輸入波隔斷從而使上部結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的振動(dòng)減少而達(dá)到隔震的目的。另滾珠或是滾軸隔震是指將滾珠或是滾軸進(jìn)行防銹或是潤(rùn)滑處理之后將其安裝在基礎(chǔ)底面與上部結(jié)構(gòu)之間，在地震產(chǎn)生時(shí)，通過(guò)滾珠或是滾軸的滾動(dòng)而將地震所產(chǎn)生的振動(dòng)減少?gòu)亩_(dá)到隔震的目的。

層間隔震是指將隔震裝置安裝在建筑工程的層與層之間。層間隔震主要有兩種方法：一種是將隔震裝置安裝在建筑結(jié)構(gòu)的一層或是中間層當(dāng)中；另一種是利用橡膠支座替換彈簧—阻尼器，而屋頂?shù)母粽饎t由頂層樓板或是隔熱層來(lái)充當(dāng)。

三、房屋建筑結(jié)構(gòu)減震技術(shù)

1.房屋建筑工程消能減震的原理

房屋建筑工程的消能減震是指將消能裝置安裝于抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，這樣就能將地震所產(chǎn)生的能量在傳達(dá)至上部結(jié)構(gòu)之前大大減少，以達(dá)到在地震發(fā)生時(shí)房屋建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)遭到破壞的目的。消能裝置主要是由阻尼器和耗能支撐構(gòu)成。安裝消能裝置可在不對(duì)房屋建筑基本形式進(jìn)行改變的前提下增強(qiáng)房屋建筑工程的抗震能力，且其抗震結(jié)構(gòu)相比于普通房屋來(lái)說(shuō)也不會(huì)低，相反，其抗震的安全性反而有了很大的提高。

2.房屋建筑工程減震的技術(shù)要求

消能減震技術(shù)多用于鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的房屋建筑當(dāng)中，其主要是用來(lái)減少地震在水平方向上所產(chǎn)生的能量。進(jìn)行房屋的減震設(shè)計(jì)時(shí)要注意先了解在地震發(fā)生時(shí)房屋建筑可能會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)位移，然后根據(jù)房屋的控制要求再來(lái)選擇適當(dāng)?shù)南軠p震裝置。消能減震裝置可能過(guò)增加建筑結(jié)構(gòu)的附加阻尼而達(dá)到減震防災(zāi)的目的?，F(xiàn)使用得比較多的減震裝置主要有：橡膠墊隔震減震器、不銹鋼絲繩減城器、空氣阻尼式減震器以及封閉形減震器等，另外在安裝消能減震裝置時(shí)也會(huì)用到助滑劑，而效果最佳的助滑劑材料當(dāng)屬石墨了。

消能裝置主要包括消能器、墻體、斜撐、梁或是節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成。值得注意的是，在連接消能器和斜撐、墻體、梁或是節(jié)點(diǎn)時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與鋼構(gòu)件的連接標(biāo)準(zhǔn)相符，或要和鋼與鋼筋混凝土構(gòu)件的連接標(biāo)準(zhǔn)相符，且對(duì)于消能器在作用時(shí)所施加的最大作用力也要能承擔(dān)。消能器可采取速度相關(guān)型、位移相關(guān)型或是其他類型結(jié)構(gòu)。消能部件的設(shè)置可依照具體需求順著整個(gè)結(jié)構(gòu)的主軸方向設(shè)置。通常消能部件最好是設(shè)置在層間存在較大變形處，同時(shí)要注意能過(guò)分析以確定其數(shù)量及分布狀態(tài)。另外，消能器與連接構(gòu)件之間要保持良好的耐久性且要方便后期維護(hù)，而隔震部件或是減震部件的位置不僅要經(jīng)過(guò)精密的計(jì)算，而且還要考慮其后期進(jìn)行檢查及替換的方便性。

四、結(jié)束語(yǔ)

總體來(lái)說(shuō)，房屋建筑工程防震減震技術(shù)的控制不但保障了整個(gè)房屋建筑工程的施工質(zhì)量，而且也會(huì)對(duì)房屋建筑的舒適性及經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重大的影響。隨著人民生活水平不斷提高，對(duì)其所居住的房屋建筑的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。因此對(duì)于房屋建筑工程防震減震技術(shù)的控制還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

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