凌應(yīng)軒

摘要：近年來(lái)，我國(guó)的房屋建設(shè)事業(yè)發(fā)展十分迅猛，加強(qiáng)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(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)房屋隔震及消能結(jié)構(gòu)減震技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)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(jì)；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(lái)看，我國(guó)的建筑物的抗震能力并不盡如人意，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的保護(hù)人們的人身和財(cái)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(wèn)題，也有施工工藝上的問(wèn)題，所以處理起來(lái)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(wèn)題的話，必須從建筑物的設(shè)計(jì)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(duì)地基進(jìn)行特殊處理、設(shè)置抗震裝置、對(duì)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(lái)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(duì)其進(jìn)行分類，并做簡(jiǎn)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(duì)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(duì)建筑物的基礎(chǔ)部分進(jìn)行特殊處理，通過(guò)鋪設(shè)的墊層來(lái)削弱地震時(shí)的地震波，從而減少地震對(duì)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(guò)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(guó)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(duì)建筑物的損害，雖然這種方法現(xiàn)在看起來(lái)非常荒謬，但是對(duì)于當(dāng)時(shí)的建筑技術(shù)來(lái)說(shuō)，這種方法無(wú)疑是一種創(chuàng)新，且研發(fā)者認(rèn)識(shí)到了墊層材料的選擇要具有相當(dāng)程度的粘著性，無(wú)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(lái)，國(guó)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(guò)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(duì)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(huì)延長(zhǎng)建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期，起不到減小地震對(duì)建筑物損害的目的，反而增加了建筑物的自重，對(duì)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(jiǎn)單、易操作的特點(diǎn)。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(dá)到1/10～3/10的范圍，因?yàn)閷娱g隔震的作用無(wú)法參與到建筑物的整體結(jié)構(gòu)中，所以達(dá)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(duì)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(gè)結(jié)構(gòu)懸掛起來(lái)，也就是我們通常所說(shuō)的懸掛結(jié)構(gòu)，這樣，當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，地震的能量不會(huì)傳遞給懸掛起來(lái)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(duì)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(lái)臨時(shí)，子結(jié)構(gòu)不受干擾。因?yàn)樗淖饔迷硎牵?dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，主框架會(huì)隨著地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生搖擺，但是，子框架和主框架之間是能夠活動(dòng)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(huì)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(duì)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(huì)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(shuō)的幾種措施主要是對(duì)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(shuō)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(lái)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(duì)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(shí)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(duì)建筑結(jié)構(gòu)的減震、隔震設(shè)計(jì)越來(lái)越重視。我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，除了對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)建成建筑物的抗震加固

在對(duì)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(méi)有動(dòng)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(guò)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(duì)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(huì)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。

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(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(wèn)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(píng)指正。

參考文獻(xiàn)

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