岳 嘯

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

0 前 言

地震是破壞性非常強(qiáng)的自然災(zāi)害之一，一旦發(fā)生，會給人們的生命和財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，必須考慮到地震作用的影響，要使建筑體具有較強(qiáng)的抗震性能。當(dāng)前階段有關(guān)抗震規(guī)范中對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能做了明確的要求，就是要能夠做到小震不壞、中震可修、大震不倒，為了實現(xiàn)這樣的抗震目標(biāo)，有關(guān)部門加大了對建筑抗震方面的研究力度，主要的抗震設(shè)計原則如下：對建筑結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌芽兀糠纸ㄖ?gòu)件在地震發(fā)生時允許進(jìn)入非彈性的工作狀態(tài)，這樣就能夠使整個建筑結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的延性，能夠達(dá)到裂而不倒的目的。但是這種傳統(tǒng)的抗震設(shè)計方法存在非常多的缺陷，如果發(fā)生超出抗震設(shè)防烈度的地震時，整個結(jié)構(gòu)的安全性是無法得到保障的，因此，為了適應(yīng)新建筑形式的抗震需求，隔震減震控制技術(shù)應(yīng)運而生。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中隔震減震基本原理

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計已經(jīng)無法滿足當(dāng)前階段的抗震需求，為了提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，加強(qiáng)對新型建筑抗震技術(shù)的研究力度，一種以減震、隔震為手段抗震設(shè)計思想，得到了快速的發(fā)展，同時也被廣泛地應(yīng)用到建筑施工中。對于減震技術(shù)來說，其主要原理就是在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)安裝附件裝置或者是子結(jié)構(gòu)，通過這樣的裝置能夠?qū)⒌卣鸢l(fā)生時產(chǎn)生的能量向上層結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳遞，從而能夠達(dá)到阻隔能量的效果，在傳遞能量的過程中，可以通過結(jié)構(gòu)之間的反作用力來減少上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對于隔震技術(shù)來說，其主要原理就是將隔震支座以及阻尼器等裝置安裝在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間，從而在一定程度上使建筑結(jié)構(gòu)的周期延長，使阻尼增大，這樣就能夠使地面運動在向上部傳遞的過程受到阻礙，從而使上部結(jié)構(gòu)受到地震作用的影響大大降低。當(dāng)前階段，使用最多的就是消能減震技術(shù)，就是通過將消能裝置設(shè)置在房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并在適當(dāng)位置加裝阻尼器，從而得到降低或者消除地震反應(yīng)的作用。

2 建筑結(jié)構(gòu)的隔震技術(shù)措施

2.1 建筑物地基使用特殊材料進(jìn)行隔震

在建筑物基礎(chǔ)隔震工作開展的過程中，最關(guān)鍵的就是要將隔震層變成一個柔性的底層，這樣在地震災(zāi)害發(fā)生時，就能夠?qū)Φ卣鸩ㄆ鸬揭欢ǖ南魅跣Ч瑥亩軌蚴沟卣疳尫懦鰜淼哪芰繙p少，降低地震對建筑物的破壞。傳統(tǒng)的建筑抗震中，是通過在建筑的基礎(chǔ)部分交替鋪上砂粒以及黏土，或者是通過直接鋪上黏土以及砂粒墊層的方式來起到一定的隔震作用。利用這些材料來對建筑物的地基抗震進(jìn)行處理，能夠起到的抗震效果是非常小的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及新材料的出現(xiàn)，相關(guān)部門在這方面的研究取得了突破性的進(jìn)展，并且以瀝青為原材料來作為建筑物地基隔震層的填充材料，取得的隔震效果也非常好。

2.2 建筑物基礎(chǔ)設(shè)立隔震設(shè)施減震

該隔震方式是通過在建筑物基礎(chǔ)以及上部建筑之間設(shè)立特殊的設(shè)備，來達(dá)到一定程度的隔震效果的，通過這種隔震設(shè)置方式，能夠?qū)Φ卣鸬南蛏蟼魉推鸬揭欢ǖ淖璧K作用，從實際情況來看，最高可使地震發(fā)生之后向上部建筑結(jié)構(gòu)傳送的能量降低2/3，但是這種隔震方式在實際使用中也存在著一定的弊端，就是由于該設(shè)備會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)本身的自振周期延長，因此，不適用于高層建筑的抗震設(shè)計中。當(dāng)前階段常見的隔震形式有粘彈性隔震、摩擦滑移式隔震，常見的隔震裝備有橡膠墊和橡膠板等。

2.3 建筑物層間隔震技術(shù)措施

建筑物的層間隔震在舊房改造工程中最為常見，該隔震技術(shù)施工方便、操作簡單，與建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)立隔震裝備相比來說，層間隔震技術(shù)的應(yīng)用，在建筑抗震方面產(chǎn)生的效果并不明顯，其減震貢獻(xiàn)值大約能夠達(dá)到10%～13%。建筑物層間隔震技術(shù)的實現(xiàn)，主要依賴的是建筑結(jié)構(gòu)各層間安裝的減震裝備，通過該減震裝備來對地震能量進(jìn)行吸收，從而達(dá)到削弱地震強(qiáng)度的目的，使其給建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響進(jìn)一步地降低，在建筑層間處設(shè)置的裝置與基礎(chǔ)隔震的裝置大致相同。

2.4 建筑物結(jié)構(gòu)懸掛隔震

所謂建筑物結(jié)構(gòu)的懸掛隔震，就是將建筑物的部分或者是整體結(jié)構(gòu)懸掛起來，這樣的話，在地震發(fā)生時產(chǎn)生的能量就無法傳輸?shù)綉覓旖Y(jié)構(gòu)中，從而能夠避免地震給整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與完整性帶來的影響，能夠起到非常有效的抗震效果。該技術(shù)常應(yīng)用于大型的鋼結(jié)構(gòu)中，對于大型的鋼結(jié)構(gòu)來說，其主要是由主框架結(jié)構(gòu)和子框架結(jié)構(gòu)組成的，在整個懸掛體系中，子框架是通過鎖鏈懸吊在主框架結(jié)構(gòu)上的，因此，在地震來臨之時，主框架就會隨著地殼的運動而不停地?fù)u擺，當(dāng)?shù)卣鹉芰總鬟f到鎖鏈或者是吊桿部位后，就會被削弱，就無法繼續(xù)傳送到子結(jié)構(gòu)中發(fā)生慣性力。

3 消能減震技術(shù)

消能減震技術(shù)就是通過提升結(jié)構(gòu)的附加阻礙，來降低地震對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的地震力反應(yīng)，消能減震技術(shù)在當(dāng)前階段的應(yīng)用范圍非常廣，不僅能夠在新建建筑物中使用減震技術(shù)，還能夠應(yīng)用于老舊建筑物的抗震改造中，同時既能夠應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)中，又能夠應(yīng)用在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，除此之外不僅能夠應(yīng)用在建筑的上部結(jié)構(gòu)中，還能夠應(yīng)用在建筑基礎(chǔ)的隔震層中，能夠發(fā)揮出非常好的隔震效果。

消能減震技術(shù)的本質(zhì)就是利用特殊的機(jī)構(gòu)或者元件，來對地震發(fā)生時產(chǎn)生的能量進(jìn)行消耗與吸收，以此來使建筑主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到可靠的保障。相對于傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，消能減震技術(shù)有著更好的抗震消能效果，由于消能元件通常情況下是與建筑的主體結(jié)構(gòu)連接的，因此，消能結(jié)構(gòu)大多數(shù)情況下都會被當(dāng)作建筑主體結(jié)構(gòu)中的一部分，由于無法完全防止建筑主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)彈塑性變形，因此，無法完全依賴于延性結(jié)構(gòu)的相關(guān)理念，從另一個角度來分析，減震消能就是通過增加結(jié)構(gòu)阻礙來起到抗震作用的一種特殊方法。

消能減震技術(shù)的實際作用與消能設(shè)備有著一定的關(guān)聯(lián)，當(dāng)前階段市場上消能設(shè)備的種類非常多，常見的有塑性消能器、形狀記憶合金阻礙器以及摩擦阻礙器等，因此，為了使消能裝置的作用得到充分發(fā)揮，需要結(jié)合實際情況以及消能裝置的特性，對消能設(shè)備進(jìn)行科學(xué)的選擇。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的減震技術(shù)

4.1 新建建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著時代的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量得到了大幅度的提升，對居住環(huán)境的質(zhì)量和安全都有著更高的要求。眾所周知，地震一旦發(fā)生會帶來非常大的危害，會對城市的發(fā)展、人們的生命和財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅，因此，越來越多的人開始重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震和減震設(shè)計。為了取得更好的建筑抗震效果，在對建筑基礎(chǔ)部分進(jìn)行設(shè)計時，不僅需要對其進(jìn)行特殊抗震處理，還要能夠增設(shè)一些消能裝置以及相關(guān)的元件，來提高建筑基礎(chǔ)部分抵抗地震的能力，從而盡可能降低地震對建筑基礎(chǔ)帶來的影響。這些減震設(shè)備和組件，就是為了提高建筑體的抗震能力，但是其抗震效果略差于隔震層。

4.2 對建成建筑物的抗震加固

在建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作開展的過程中，在正式開工之前，要能夠按照抗震設(shè)計的規(guī)范要求，開展針對性的設(shè)計工作，為了使抗震設(shè)計方案的效果充分發(fā)揮出來，要能夠在建筑施工開展的合適階段，在建筑的一些重要部位處安裝特備的隔震設(shè)施，否則就無法使隔震設(shè)備的性能得到充分的發(fā)揮。在建筑建成之后，要想使其抗震性能得到進(jìn)一步的提高，就要采用增多阻礙的方式，在建筑的主體結(jié)構(gòu)上加裝一些消能裝置，同樣能夠起到非常好的抗震加固效果。

5 結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑的抗震設(shè)計也取得了巨大的突破，其抗震能力也得到了大幅度的提升，其中隔震減震技術(shù)更是得到了大范圍的推廣應(yīng)用，隨著建筑形式的多樣化，對抗震能力會有著更高的要求，因此，在未來的發(fā)展中，仍然需要加大對建筑抗震設(shè)計的研究力度，要能夠在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，推動建筑抗震設(shè)計工作的快速發(fā)展。

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