建筑結構的隔震、減震和振動控制

鄧 巍

（克孜勒蘇柯爾克孜自治州第一建筑安裝工程有限責任公司 845350）

建筑結構的隔震、減震和振動控制

鄧 巍

（克孜勒蘇柯爾克孜自治州第一建筑安裝工程有限責任公司 845350）

近年來，地震災害常有發生，輕則影響整個建筑物的正常使用情況，重則威脅人民的生命財產安全，因此全面做好建筑結構的隔震、減震和振動控制具有非常重要的意義。基于此本文筆者首先簡單的論述建筑結構的隔震減震，然后再分別闡述建筑結構隔震、減震和振動的措施。

隔震；減震；建筑結構

在工程建筑的修建過程中，其建筑結構的安全性和整體抗震性能的好壞與是否有效采取抗震措施密切相關。其中，當前實行的隔震、減震和振動控制措施對減輕建筑結構受地震災害的影響非常明顯，所以即便整個建筑工程造價有一定增加也是值得的[1]。因此，在當前建筑修建過程中，采取隔震、減震和振動控制措施具有突出的現實意義。

1 建筑結構的隔震減震概述

由于建筑物結構的阻力大小對消減地震能量具有非常重要的作用。目前，建筑結構的減震措施則正是利用這一點來合理增加建筑物結構的阻力大力，最大限度消耗地震災害發生過程中的地震能量，從而起到保護建筑物主體結構的作用。通常情況下，建筑消能構件應主要設置在兩個主軸方向，這便能夠讓建筑物兩個方向的阻力和剛度都有附加。除此之外，一些建筑物在修建過程中，還將消能構件設置于整個整個建筑結構變化較大的位置，以此均衡建筑物的阻力，最大限度消減地震能量，從而保護建筑物的安全。

建筑結構隔震措施使用具有一定的時間限制，所以盡量在整個建筑物開始動工之前進行相應的隔震設計。如果時間不允許，也應該堅持在建筑施工過程中在相關結構進行布置；建筑結構隔震措施的使用位置也是有規定的，一般設計于建筑物的地基結構和整個建筑物的關鍵部位。其中減震措施與隔震措施相比，不同點在于減震措施在使用時間上沒有限制條件。它不僅可以在一些新建結構加對建筑物的基礎部分采取特殊處理，并對建筑物的局部設置相應的消能減震措施，而且還可以在整個建筑物修建完成之后采取抗震加固措施，合理增加建筑物的阻力，從而起到減震的效果。同時，減震措施所適用的建筑部位范圍更加廣泛，不僅適用建筑物的上部結構，而且適用于建筑物設隔震夾層[2]。

建筑結構隔震、減震技術主要是在整個建筑物結構上增加消能減震的裝置和結構、元件，以此增加建筑結構的阻力，讓附加裝置吸收和消耗能量，達到保護整個建筑結構主體安全的作用，更好的控制建筑物結構變形。通過大量的實際應用數據表明，建筑消能減震的結構具有非常明顯的抗震性效果。同時，建筑結構的抗震構造可以按照尚未設置消能減震前的結構合理降低，但需以兩者的地震影響系數之比來確定降低的程度，切不可超過度。

2 建筑結構中的隔震措施

建筑結構的隔震措施應用與整個建筑物位于的場地存在密切的關系。目前，大量資料顯示，當前采取的隔震措施主要適用于硬土場所。如果在弱土場地對建筑物采取隔震措施，其地震波的中高頻分量將會由于建筑物所在場地的特性被過濾掉，反而會因為建筑結構而延長地震的效應，進而加大地震對建筑的損害程度。因此，在建筑結構采取隔震措施之前需對建筑所處場地進行專門的調查和研究。

2.1 地基材料隔震

不同的建筑地基材料對地震波的反應不同。其中在建筑物的基礎位置使用特殊的材料，并對這種特殊材料進行相應的處理，以此消減地震波，從而減少建筑物地震中的震感和反應。在之前建筑物修建地基的過程中，主要使用的是黏土和砂子進行墊層，并且有人以糯米為主要原材料設置墊層進行相關的研究。目前，主要以瀝青為主要原材料設置隔震層，并應用于建筑物地基修建過程中，其隔震效果較好[3]。

2.2 基礎隔震

所謂基礎隔震主要是讓地震波在建筑基礎部位被消耗掉，避免地震波向建筑物上端傳遞，降低地震波對建筑上部結構的影響。基礎隔震主要是將隔震裝置設計于建筑基礎部位與建筑上部結構之間。通常情況下，體形較為規則的低多層建筑使用隔震技術比高層建筑使用隔震技術的效果更好。這主要是由于高層建筑的結構與低多層建筑的結構不同，其隔震結構在一定程度上延長了建筑結構的自振周期，從而降低了建筑的隔震效果。目前，多種基礎隔震和隔震裝置形式發展較為完善。

2.3 層間隔震

層間隔震主要是在建筑的原結構上安裝相應的耗能減震裝置，其裝置主要由質量和隔震支座組合而成。當發生地震時，建筑結構的隔震裝置和減震質量共同開始作業，能夠吸收和消耗掉部分地震能量，從而減少整個建筑結構受地震的影響。從整體層面上分析，層間隔震將抗震技術和隔震技術較好的結合在一起了。但是，層間隔震與基礎隔震技術相比較，層間隔震所發揮的減震效果稍差一些。不過，盡管層間隔震效果不明顯，但是應用的范圍較廣，既適用于新建筑物，又適用于建筑物的加固。層間隔震裝置主要使用的是橡膠支座，并利用結構的夾層或原結構的隔熱層進行簡單的更改，則可以發揮一定的減震效果[4]。

2.4 懸掛隔震

所謂懸掛隔震結構主要是將建筑主體與地面地震波隔離開，避免建筑主體受到地震波的損毀。因此，懸掛隔震技術將建筑結構的大部分懸掛于地面之上，當發生地震時，整個建筑物的上部結構與地震波無法產生相應的慣性力，所以懸掛隔震的效果較為明顯。通常情況下，懸掛隔震技術主要適用于鋼結構。大型鋼結構主要包括主框架和子結構，將子結構合理的懸掛于主框架之上，則能夠較好的將子結構與地震波隔離開。當發生地震時，其能量傳輸到懸掛的位置時，則能夠大大減少地震的作用，較好的控制地震的傳遞和反應。

2.5 建筑走向

通過大量的地震災害表明，建筑物在地震過程中的受損程度與地震的震向存在較大的關系。其中，與地震震向垂直的建筑物的受損程度與地震震向平行的建筑物的受損程度相比較，一般與地震地震平行的建筑物受到破壞的程度更大。這主要是因為當建筑物與地震震向一致時，如果地震運動的幅度越大時，建筑物受到的損害則更加慘重。因此，在建筑物的設計過程中，應該充分考慮到地震與地質結構緊密相關，全面分析建筑物所在地區的地震震向，堅持保持建筑物的走向與地震震向保持垂直，進而從源頭上減少建筑物的地震反應。

3 建筑結構中的減震措施

建筑結構減震措施主要是利用建筑物外的部件來增加整個建筑物的阻力，合理減少地震傳遞給整個建筑結構的能量，避免建筑物受到地震的損害。其中減震部件設置的位置需要經過綜合分析。消能構件應主要設置在兩個主軸方向，這便能夠讓建筑物兩個方向的阻力和剛度都有附加，以便更好的發揮消能的作用。

減震措施不僅僅適用于新建筑結構的減震設計，對整個建筑物的基礎部分采取特殊的處理措施，還可以充分利用消能減震裝置，或者是消能減震元件減少地震波對建筑物的作用，有效保障建筑物的整體安全，而且還可以用于建筑物現結構的抗震加固。但是，針對建筑物的地基或者基礎采取隔震措施時，一定要在建筑物尚未動工之前，嚴格按照隔震設計的要求完成相關的工作。建筑結構減震措施的適用部位較為廣泛，不僅可用于整個建筑物的上部結構，且適用于建筑物的隔震夾層。其中，消能減震技術主要是通過設置特別的結構和元件，合理的消耗地震的能量，以此保護房屋建筑的主體結構安全。當消能減震結構的抗震性不斷提高時，則可以根據實際情況適當降低建筑主體結構的抗震構造要求。但是這個降低程度則需要根據消能減震結構地震影響系數與未設置消能減震裝置結構的地震影響系數之比進行確定，其最大降低程度應該控制在1度以內。

4 建筑物走向設計抗震問題

眾所周知，地震的發生是因為地殼的運動而引起的，所以地質結構對于抗震設計來說非常重要。基于此，我們必須將房屋的例塌與震向進行緊密相連。所謂震向，也就是在地震發生之后，房屋震動的方向。所以，在對建筑物進行選址時，我們必須充分的考慮當地的地質條件。對當地的地震震向進行深入的分析，始終要讓建筑物的走向與地震震向保持垂直狀態，盡量避免兩者之間的走向出現平行的情況。從剛剛發生的玉樹地震與汶川地震的實際情況來看，與地震震向垂直的建筑物基本上都沒有倒塌，相反與地震震向平行的建筑物則基本倒塌。根據相關實踐研究證明，在發生地震時，受到地震波的影響，與地震震向平行的建筑物波動幅度比與地震震向垂直的建筑福更大，更容易倒塌。

5 總結

綜上所述，建筑結構隔震和減震措施在應用過程中，其隔震裝置和消能構件應該符合以下幾點要求：①建筑隔震裝置和消能構件的性能參數應該經過全面分析和試驗再確定；②設置部位應該方便檢查和更換；③設計文件上應明確標注出隔震裝置和消能部件的性能要求，并在安裝之前嚴格按照規定進行檢查，確保整體性能符合要求。

[1]張亞娟.建筑結構隔震與減震設計問題及解決方法[J].建材發展導向，2015（3）：97～98.

[2]吳海鵬.震技術在建筑結構中的應用與發展[J].江西建材，2012（5）：16～ 17.

[3]羅志敏.試論我國建筑結構中隔振技術的措施[J].商品與質量：學術觀察，2012（4）：151.

[4]董 芳，李紅星.H建筑結構的隔震減震技術集成與開發[J].知識經濟，2011（11）：119～120.

TU973.31

A

1673-0038（2015）37-0053-02

2015-8-26