建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)研究

安慶九

【摘要】建筑隔震技術(shù)可以在同樣抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)前提下降低既有建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸與配筋率，降低工程造價，減小工程風(fēng)險，保護人民群眾的生命安全和生產(chǎn)生活物資安全，其經(jīng)濟與社會效益十分顯著。本文進一步分析了建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)，以供同仁參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；隔震技術(shù)

1、隔震理論及減震結(jié)構(gòu)原理

隔震是在建筑物的基礎(chǔ)、底部結(jié)構(gòu)上下部之間設(shè)置相關(guān)的隔震器和隔震層，隔離地震向上傳遞能量的方式，減少對上部地震能量的傳輸力度，降低建筑上部機構(gòu)的地震反映，使建筑達到防震的效果。

建筑物的運動性取決于自振的周期和阻尼，而自振的周期又和建筑物的質(zhì)量和剛度有關(guān)系?？梢姕p震結(jié)構(gòu)的原理就是利用隔振器和阻尼器的相互作用進行工作。當(dāng)阻尼在0.5～1.5之間時，對減震的效果較為明顯，阻尼的取值越小，動力細數(shù)就越大，相反就越小。因此，當(dāng)結(jié)構(gòu)的固有頻率和干擾頻率接近時，增加阻尼就會減少結(jié)構(gòu)的反映。當(dāng)阻尼在1時，阻尼比就會從0.05增加到0.1，動力放大系數(shù)減少50%，而阻尼增加到0.2時，動力放大系數(shù)減少75% 。

2、隔震系統(tǒng)的常用方法

隔震系統(tǒng)比較常見的有水平摩擦滑動隔震系統(tǒng)，滾動隔離系統(tǒng)和摩擦擺隔震系統(tǒng)。水平摩擦隔離滑動系統(tǒng)經(jīng)常在與限位裝置一起配合使用。防滑材料主要是由滑石粉、不銹鋼板、石墨砂漿等材料組成。滾動隔震系統(tǒng)主要是利用滾珠、滾軸和其他幾何復(fù)位特征來實現(xiàn)減震的目的。摩擦擺隔震系統(tǒng)采用與多層橡膠并用的滑動支撐，不銹鋼表面制作成凹球面，通過建筑物結(jié)構(gòu)的自身重量來形成復(fù)原力。摩擦滑動的位移裝置具有較大的初始剛度，在滑移時剛度的增量幾乎為零。在建筑結(jié)構(gòu)受到地震較小的水平激勵時，摩擦滑動位移的裝置可以提供足夠的摩擦力來阻礙建筑物上部結(jié)構(gòu)相對地面的滑動；當(dāng)?shù)卣饚淼乃搅^大，超過了摩擦滑移裝置能夠提供的最大摩擦力時，滑動面開始滑動，摩擦滑移裝置開始發(fā)揮作用，此時進入建筑物上部結(jié)構(gòu)的地震能量依舊可以控制在一定范圍之內(nèi)，不會隨著地面能量的增加而增加，可以充分保證建筑物上層結(jié)構(gòu)的安全。

3、建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)分析

3.1混合隔震技術(shù)的應(yīng)用

混合隔震是由橡膠支座和摩擦滑動支座組成的，又稱組合隔震或是并聯(lián)復(fù)合隔震。它能夠?qū)煞N隔震支座的優(yōu)點結(jié)合起來，并且可以控制延長系統(tǒng)的自振周期，使隔震效果更為顯著。

3.2隔震加固技術(shù)的應(yīng)用

隔震加固是對已有隔震技術(shù)的建筑進行隔震改造，2010 年中國首次采用隔震技術(shù)對山西省沂州市的中小學(xué)校舍進行隔震加固，隔震加固之后建筑物已達到中小學(xué)建筑乙類的標(biāo)準(zhǔn)。在進行隔震加固處理時，核心工作就是托換，就是將已經(jīng)建成的建筑物設(shè)置于隔震支座之中，目前最為常用的處理方法就是磚混結(jié)構(gòu)隔震加固技術(shù)，在操作的過程中，可以先對部分墻體進行施工，待這一部分墻體的施工結(jié)束后，切斷墻體，那么就完成了隔震加固工作。

3.3滑動隔震支座的應(yīng)用

滑動隔震技術(shù)是指在隔震層中設(shè)置滑動材料，使摩擦力降低，基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞的地震作用力有限，從而起到保護的作用。不僅如此，滑動隔震還能避開任何地震波產(chǎn)生的共振效應(yīng)，降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。國內(nèi)大多數(shù)采用的滑動材料為石墨、砂粒和滑石粉等經(jīng)濟型材料，雖然價格低廉，卻同時存在著諸多問題。國內(nèi)外學(xué)者便對此展開研究，最終開發(fā)出較為成熟的滑板式隔震支座和摩擦板隔震支座兩種支座。（1）滑板式隔震支座滑板式隔震支座的優(yōu)點是性能穩(wěn)定，耐磨性高，屬于純摩擦滑動隔震系統(tǒng)，但也存在著隔震層變形較大，不能自動復(fù)位等問題。由于國內(nèi)還未有滑板式隔震支座使用方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，因此在國內(nèi)還未產(chǎn)生廣闊的市場。（2）摩擦板隔震支座摩擦板隔震支座是一種具有自主復(fù)位能力的裝置，具有良好的工程性能，受到國內(nèi)外的一致追捧。經(jīng)過一系列的試驗研究，最終發(fā)現(xiàn)摩擦板隔震支座具有優(yōu)異的耐久性和滯回性，并且在高溫和載荷負(fù)重等高強度條件下，依然具有較高的可靠性。

3.4橡膠隔震支座的應(yīng)用

（1）普通橡膠隔震支座它是由薄鋼板和薄橡膠板分層交疊在高溫高壓的條件下硫化而成，具有極高的縱向受壓承載能力和水平變形能力。目前此橡膠隔震支座的制作工藝已基本成熟，但在材料的選擇以及性能方面仍存在一定的問題。（2）鉛芯橡膠隔震支座鉛芯橡膠隔震支座是指在將鉛注入到普通橡膠隔震支座之中，提升自阻尼值，該種方式可以有效保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。但是，橡膠隔震技術(shù)在鋼板與膠層的粘合上，還存在一些漏洞，鋼板與橡膠層會由于各種因素的影響出現(xiàn)撕裂問題，為了解決這一問題，需要采用適宜的粘合劑，并具備成熟的粘合工藝。

4、建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)的實現(xiàn)路徑及方法

4.1實現(xiàn)路徑

（1）隔震研究方向?qū)儆诮Y(jié)構(gòu)動力學(xué)的更高層次的分支，該學(xué)科較為復(fù)雜，需要防災(zāi)減災(zāi)與防護工程專業(yè)人才的支持與支撐，與施工企業(yè)一起，完成理論與實踐結(jié)合的目標(biāo)。

（2）需要與在技術(shù)研究領(lǐng)域有多年研究經(jīng)驗的教授合作，進行耗費較大的動力試驗，主要是振動臺試驗和MTS 耗能原件滯回性能試驗，其耗資較大，試驗?zāi)Ｐ偷慕?、振動傳感網(wǎng)絡(luò)的搭設(shè)頗費時間與金錢。

（3）由于房屋建筑結(jié)構(gòu)體系多樣性強，對于混凝土框架和普通剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗和分析和對于鋼結(jié)構(gòu)的分析需要試驗-仿真雙重模擬，需要投入大量的人力專門專項，分頭同步進行研究。

4.2實現(xiàn)方法

（1）施工單位開展隔震研究，主要是把近幾年的隔震施工技術(shù)成果進行分析總結(jié)，完成設(shè)計優(yōu)化、與施工優(yōu)化的分析，能夠使得隔震設(shè)備在地震下更好地發(fā)揮效能，救災(zāi)減災(zāi)，保護人們生命財產(chǎn)安全。

（2）通過開展既有隔震建筑加固改造，對近年來地震預(yù)測區(qū)的既有重要建筑進行改造示范，優(yōu)化設(shè)計、便捷快速施工，形成既有建筑抗震能力的提升。

（3）預(yù)制裝配式建筑的震害比較厲害，也是唐山震害后一直沒有復(fù)興的主要原因，通過研究與預(yù)制裝配式建筑相適應(yīng)的隔震技術(shù)，減小預(yù)制構(gòu)件的尺寸和含鋼率，增加預(yù)制構(gòu)件的震害生存指標(biāo)。

結(jié)語：

隔震技術(shù)具有傳統(tǒng)抗震技術(shù)所無法比擬的優(yōu)越性，其效果已經(jīng)歷了強震的檢驗，從世界范圍看，隔震技術(shù)已發(fā)展到實用化階段。但是建筑隔震技術(shù)是一項綜合性很強的技術(shù)，涉及到規(guī)劃、設(shè)計、施工等多個環(huán)節(jié)，尤其是造價等因素的影響，嚴(yán)重的妨礙了它的推廣使用，因此，必須結(jié)合土建特點，從效果、工藝、造價、維修等方面繼續(xù)研究完善已有的和開發(fā)新的經(jīng)濟高效的隔震裝置和體系。

參考文獻：

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