隔震減震在建筑結構設計中的措施探析

王爭兵

摘要：隨著近些年自然災害的頻繁發生，工程建筑中建筑物的抗震功能引起了社會各界的廣泛關注，筆者根據自己的多年工作經驗，認為在建筑設計中做好抗震和減震的工作可以更有效的加強建筑物的抗震效果，所以，本文主要討論建筑結構設計中如何進行隔震與減震工作。

關鍵詞：建筑結構 設計 隔震 消能減震

近幾年，地震在整個世界范圍內頻繁的發生，給人類帶來了巨大的災難。地震的規模和破壞程度都很大，給人類的生命和財產造成巨大的損害。所以我們必須要對此進行總結，我們的房屋到底能承受幾級地震的侵襲。對震后的重建工作，我們要考慮房屋的抗震能力。傳統的建設方式都是以剛治剛，所以在設計中采用了大量的材料而且留有很多的余地，但是這種設計并沒有得到好的效果。但是現在出現了全新的技術，即以柔克剛，建筑隔震技術成為抗震技術的最新技術，為提高建筑抗震能力做了巨大的貢獻。

1、建筑結構的主要隔震措施

建筑物的抗震措施是非常多的，如對地基進行特殊處理、設置抗震裝置、對建筑的上部結構進行防震設計等等，每一種裝置和方法都是工程人員在實踐中不斷摸索總結出來的，一般情況下為了達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置，工程中我們根據建筑物的特點和建筑區域的地震特點選擇不同的隔震層配合施工，下面我們根據隔震層的位置的不同，對其進行分類，并做簡單介紹：

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，所以對于地基的隔震設置是達到效果的最直接快速的手段。所謂建筑物地基隔震，主要是對建筑物的基礎部分進行特殊處理，通過鋪設的墊層來削弱地震時的地震波，從而減少地震對建筑物的損害，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過中介被消耗和削弱，達到保護建筑物的目的。傳統的施工工藝是在建筑物的基礎部分交替鋪上粘土和砂子，或者直接設置粘土或砂子墊層。在中國建筑史上，曾經有人以糯米為原材料，在建筑物的基礎部分設置墊層，減少地震對建筑物的損害，雖然這種方法現在看起來非常荒謬，但是對于當時的建筑技術來說，這種方法無疑是一種創新，且研發者認識到了墊層材料的選擇要具有相當程度的粘著性，無論如何，這種精神是值得我們建筑工作者學習的。隨著科學技術的發展，近年來，國際上的科研人員和專家在這方面的研究已經取得了突破性進展，經過反復的試驗和研究他們發現，以瀝青為原料研究出的一種特殊材料設置的隔震層效果最好，所以這種材料將廣泛的應用在以后的建筑物的隔震層中。

1.2建筑物基礎設置隔震裝置減震

這一種隔震措施主要是在建筑物的基礎與上部建筑之間設置特殊裝置，它與地基隔震的最主要區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，最高可減少地震對建筑物傳遞能量的2/3，這種隔震裝置是一種非常傳統的防震方法，因其歷史悠久且效果優良，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，因為在高層建筑設置這種裝置會延長建筑結構自身的自振周期，起不到減小地震對建筑物損害的目的，反而增加了建筑物的自重，對隔震造成不利的影響。在進行建筑基礎的隔震裝置的設置時，通常采用的辦法有：摩擦滑移隔震、粘彈性隔震等幾種，設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，可根據建筑物的具體情況進行選擇。

1.3建筑物結構懸掛隔震

懸掛隔震是將建筑物的大部分或者整個結構懸掛起來，也就是我們通常所說的懸掛結構，這樣，當地震來臨時，地震的能量不會傳遞給懸掛起來的結構，從而達到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結構，大型鋼結構總是采用鋼結構懸掛體系，以此隔震。這種結構對于設計師的設計要求比較高，因為要將結構的主體框架和子框架的結合做到完美的結合，才能保證在地震來臨時，子結構不受干擾。因為它的作用原理是，當地震來臨時，主框架會隨著地殼運動發生搖擺，但是，子框架和主框架之間是能夠活動的索鏈和吊桿，地震的能量到達這個部位的時候就會削弱，不至于傳遞到子結構產生慣性力，這種結構的優點是防震效果好，可以有效的阻斷地震力對于建筑物的傷害，但是缺點是工程造價高，一般的住宅建筑不宜使用，因為大量的鋼結構會大大增加建筑的成本。

2、建筑結構設計中常用的減震技術

以上我們所說的幾種措施主要是對建筑結構本身的基礎部分或者關鍵節點進行特殊設計，或者采用特殊材料，或者設計安裝減震裝置減少地震的能量向建筑物傳遞。我們這里所說的建筑物結構設計中常用的消能減震技術是借助建筑物意外的部件來增加建筑物的阻尼，消耗地震傳遞給建筑物結構的能量，避免建筑物因地震而受到損害。用于減小地震對建筑物損壞、保護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，我們習慣上把這些裝置分為滯回型和粘滯型兩種。這種技術的使用非常廣泛，主要有以下幾種情況。

2.1新建建筑物的結構設計

隨著人們安全意識的不斷增強，建筑結構設計理念的不斷更新，人們對建筑結構的減震、隔震設計越來越重視。我們在設計的時候，除了對建筑物的基礎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建筑物的作用力，保護人們的生命財產安全，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而研發的，也就是可以在施工后期對建筑物的防震功能進行一定的彌補，但是其作用往往較隔震層要差一些。

2.2對建成建筑物的抗震加固

在對建筑物的地基或基礎進行隔震設計時，我們一定要在建筑物沒有動工以前按照隔震設計的措施，完成相應的工作。最遲也是在建筑物的施工過程當中，在建筑物的關鍵部位設置特殊的隔震裝置，否則就達不到隔震的效果。一旦建筑物建成以后，如果想對其進行抗震加固，就要采用增加阻尼的辦法，在建筑物的結構上重新添加消能減震裝置，這樣的話不僅會增加施工成本，導致工程造價的增加，還給施工造成了不便，因為增加阻尼的施工程序要較隔震層的施工復雜的多。

3、結束語

建筑物的抗震減震功能直接關系到建筑物抗擊地震的能力和保護人們財產和生命健康的能力，所以，是施工中必須要重視的重點問題之一。而做好建筑物隔震和減震工作的最佳施工環節就是建筑物的結構設計環節，所以本文中筆者從幾個方面舉了一些可以優化建筑物隔震減震設計的措施，希望能為工程建筑提供一些有效的意見和建議，當然文中仍有許多不足之處，還望業內同仁批評指正。

參考文獻

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