建筑结构设计隔震减震技术浅析

王献文

摘要：近年来，随着我国社会经济的迅速发展，建筑工程因为人们对其功能有越来越多样的需求，因此建筑物的规模和建设难度也在逐步增加，对建筑物的安全性就有更高的要求。在城市规模发展越来越大的情况下，建筑物越建越高，高层建筑在隔震减震方面需要更新的技术和方法进行设计，传统的低层建筑物隔震技术已不再适用。

关键词：建筑结构设计；隔震减震；技术浅析

引言

世界上部分大城市先后发生了若干次大地震，有的地震震中位于城市中心，地震灾害的频繁出现，危害着公众的生命和财产安全，引发各种次生灾害。因此，进行建筑抗震设计，保证建筑物在地震下的安全性能，是从事建筑工程设计从业人员的一项基本任务。设计师在对建筑物结构进行抗震设计时，应当采取有效措施，加强对抗震技术的研究和使用，使建筑物得以长期有效的使用。

1现代建筑结构中抗震设计的重要性

1.1保护人民的生命财产安全

在人类不断发展的过程中，温饱和安全是首要解决的需求。从相关资料显示中可知，在2008年汶川地震的主震区中，几乎不存在完整的建筑。产生这种现象的原因，除了地震级别较高、破坏力较强外，还与建筑结构抗震性能较差密切相关。由此可知，需要对建筑结构抗震设计加强重视，并进行全面的分析研究，以此来对人民的生命财产安全进行有效保护。

1.2具有良好的社会正向效应

社会发展类似一个复杂的系统，从这个角度来讲，对建筑结构的抗震设计加强重视，能够为和谐社会的构建提供助力。当建筑具备良好的抗震能力，可以有效降低人民生命财产遭受损失的概率，以此对社会稳定性进行有效维护，同时，在构建美丽中国中起到一定的良好社会效应。因此，要对建筑结构抗震设计的技术或方法进行全面的实施。

2关于建筑隔震减震结构体系

2.1建筑隔震减震体系概述

在工程减震区域中，隔震技术是应用较为广泛的技术之一。在相关技术应用过程中，施工人员要在建筑物下端或者某个位置安装控制装置，安装控制装置的目的在于一旦发生地震，能够减少地震对于结构产生的不利影响，通过隔震减震装置的运作，能够吸收一部分能量，从而最大程度降低地震产生的危害。在受到中强度地震时，通过隔震减震结构的设计，能够进一步延长结构体系的自振周期性能，在一些特殊情况之下，隔震减震装置还应具有较好的耐久性甚至是自动复原功能。在具体设计过程中，要确保结构变形在一定范围之内，同时也要避免隔震减震装置对建筑物的正常使用产生影响。

2.2建筑基础隔震原理和特征

从实际情况来看，建筑物的地震反应在很大程度上取决于自振周期，随着自振周期不断变化，建筑物加速度和位移也会产生变化。一般来说，建筑物普遍刚度较大，同时自振周期并不长。建筑物在遭遇地震的过程中，本身就能够吸收一部分能量，这部分能量会导致建筑结构损坏，甚至发生坍塌现象。相关研究表面，如果在建筑建造和设计过程中能采取有效的隔震措施，比如在上部结构和地基之间设置隔震减震装置，则能够在很大程度上延长建筑自振周期，避免建筑物发生较大变形。

3隔震减震技术的发展

目前，我国对建筑物结构隔震减震的技术要求主要有以下几点：如果发生地震等级较小，那么建筑物结构将保持良好，不会断裂及倒塌；当发生的地震等级为中等规模时，建筑物结构受到的损伤可以进行修缮；当发生的地震等级为较大规模时，建筑物结构会出现断裂，但是不会倒塌，可以很好地保障人们的生命和财产安全。目前来看，现有的抗震减震设计主要有两个缺陷：第一，如果设计的构件比较大，在地震等级较大时，会对空间和建筑所要实现的功能发生影响；第二，虽然结构构件的延性可以在一定程度上吸收地震的能量，防止建筑物倒塌，如果进行震后修复，会需要比较多的资金。因此隔震减震技术越来越受到大家的重视，其关键技术在于对其结构性能如何更好地提升。

隔震减震技术最早被提出是在20世纪中期，各国学者们对其进行研究，并取得了很多优秀的成果。新西兰学者在20世纪70年代设计的铅芯叠层橡胶支座，在隔震减震技术的发展应用上具有较大的推动意义。我国于20世纪80年代提出了隔震减震技术，在20世纪末隔震减震技术发展迅速并取得了较好的应用，在抗震中有着非常重要的地位。

4建筑结构设计中隔震策略

4.1地基隔震

在发生地震时，建筑物的地基是建筑物与震源发生最直接接触的区域，并且在震后会有直接的震动，所以在地基中安装隔震设施可以有效降低地震对建筑造成的影响。在建筑物的地基上安装隔震装置是对建筑物的基础部位进行隔震处理，一般情况下会在建筑结构的基础上铺设垫层，这样可以减少由于地震引起的震动，减少对建筑物的冲击。传统的建筑隔震施工技术主要是在建筑的地基上混合铺设黏土和砂土或在软黏土和砂土之间放设土工布。在我国建设工程技术进步的今天，有关部门在进行抗震措施的设计时，开发了改性沥青阻尼减震材料，这种材料能够有效取代黏土砂垫层。因为具有极强的隔震减震能力，可以有效地降低建筑构造在地震中受到的破坏，获得了广泛应用。

4.2悬挂隔震

所谓的悬挂隔震指的是将建筑物的大多数或全部的结构悬挂起来，在发生地震时，主体结构会跟随地壳的运动而晃动，这样可以减少地震对悬挂建筑结构的冲击，减少对建筑造成的影响。采用悬挂隔震的方法，其抗震性能较好，但因为需要投入大量的工程成本，普通的住宅建筑物不宜采用。

4.3基础隔震

建筑结构的基础隔震指的是在建筑的基础以及建筑的上部结构中安装具有隔震作用的装置，从而有效预防地震产生的地震波传递到建筑的上部结构，有效提升建筑上层结构具有的抗震能力。因此，基础隔震措施适合于楼层较低或较多的建筑物，其形状也是具有规律性的建筑物，其主要功能是延长建筑物本身的自振周期。

5建筑结构的抗震措施

5.1加强整体延性与结构构件、部件延性的联系

根据结构抗震概念的设计要求,不同结构构件的特性对整个结构的抗震性能有不同的影响。在评估过程中,区分重要组件和一般组件很重要。必须确定整个结构的变形能力与每个构件变形能力之间的关系。这意味着结构的不同部分的基本要求被转换为结构的每个部分的基本延性要求。最后,对每个组件的设计要求进行了实施和分类。当根据复杂结构的抗震要求进行地震勘测时,同一结构的不同楼层和不同部位对结构勘测的要求是不同的。

5.2平、立面布置

结构的施工平面和立面应规则对称,平面形状应具有良好的整体效果。若干垂直和水平墙不能沿楼层布局对齐,楼梯不应安装在建筑物的两端和角落,以避免构件承受侧向力的能力发生突然变化。如果建筑物的立面较为独特,则应使用抗震连接将建筑物划分为具有正常平面和形状的独立分区。

5.3挑选建筑场地、选用抗震有利地区

选择合适的施工场地是提高抗震性能的关键。地震发生后,除了对建筑结构的直接破坏外,一个不可忽视的关键因素是建筑条件的根本变化。因此,选择施工现场并尽可能远离危害区域非常重要。其中,最好选择平坦、开阔、坚实的地域,可以起到非常好的抗震作用。如果建筑物位于不利区域附近,则有必要首先确定地震危害的某些标准,并采取适当的措施消除现有缺陷。同时,应彻底研究施工现场,并根据实际施工现场的地面,选择最终施工现场。建筑场地的选择直接影响结构的地震情况。

结语

对于地震频发区的建筑来说，抗震性能决定了其安全寿命，更关系到人们生命财产的安全。如何保证建筑工程的抗震性能，是建筑工程设计师必须认真对待的大事，需要充分掌握不同隔震减震技术的选用方法，科学设计。

参考文献

[1]沈晓龙.建筑结构设计中的隔震减震措施浅析[J].建材发展导向,2022,20(12):91-93.

[2]曹亮.建筑结构设计中的隔震减震措施浅析[J].中国住宅设施,2021(8):33-34.

[3]吴昊.浅谈高层建筑结构设计中的隔震减震措施[J].工程建设与设计,2018(18):10-11.