建筑結構隔震設計中的問題分析

馬良策

澳創國際工程設計（深圳）有限公司北京分公司 北京 100000

地震災害在某些區域會頻繁發生，根據調查內容分析能夠知曉地震造成的經濟損失較大，人員傷亡情況極為嚴重。在一系列的損失中，很多是因為建筑自身結構不穩定而產生坍塌所造成的[1]。所以，建筑領域工作人員應該在執行任務的時候思考如何提升建筑結構的穩定性，降低地震所造成的經濟損失，這是極為直觀的手段。在經歷地震災害后我國人民對房屋建筑本身的抗震性提出了更多的要求，人們的抗震意識也在此基礎上得到了顯著提升。這就需要相關技術人員知曉提升建筑抗震性能的重要價值，根據建筑工程地區的實際情況做好施工布置工作，在設計樓房結構的時候進行深層次的思考，真正提升建筑物本身的抗震性，這樣既能夠保證我國人民群眾的生命安全，也能夠促進社會的健康發展。

1 地震對于建筑物本身的影響

地震波以體波和面波的形式存在。在進行研究的時候工作人員又可以將讓體波進行更加細致的劃分，其一為縱波，其二為橫波。面波也能夠分為瑞雷波以及諾福波。在上述的集中地震波形中，面波可以在地表區域進行距離較遠的傳播，橫波則能夠實現在固體環境中的效率傳播[2]?？v波則可以在固體和液體之間實現傳播。體波的傳遞效果如其名字而言，縱波的傳遞會造成建筑物在上下空間區域的顛簸，橫波在出現則會造成建筑物在水平方向的左右位移。面波在傳輸能量的時候會比橫波要大，地震災害中可以導致建筑物在水平和垂直兩個方向的移動。從此能夠看出，建筑物的坍塌和損壞在很多情況下都是因為面波的存在而造成的。工作人員在后續的工作任務中也需要注重對此種波形的特點進行研究，并借此機會研究出更加適合的技術解決相應問題。

2 建筑結構隔震控制技術的發展和原理

2.1 發展

我國建筑結構抗震設防準則中已經明確規定，在發生小型地震的時候建筑物結構不會產生較大的形變，在發生中等規模地震的時候建筑物的結構還能夠經過修繕得到復原。在發生強烈地震的時候建筑物結構可能會遭受到嚴重的破壞，這對于人民的生命安全已經造成了極為嚴重的威脅[3]。這就需要工作人員提升建筑物的抗震能力。結合傳統的抗震設計工作內容來看，人員會通過提升結構的強度實現抗震能力的提升。但是這種技術在實際使用的時候會存在兩個方面的問題。其一，在高烈度區，由于構件辦上呢很的尺寸較大，建筑物的內部空間以及使用性能會受到嚴重影響。其二，結構構件本身具有延性和抵抗地震災害的能力，雖然能夠在一定程度上防止建筑物產生坍塌的情況，但是在其損害程度較大的時候則需要利用較多的資金對其進行復原。在這樣的研究背景下，如何有效利用并提升隔震技術的效果是工作人員需要積極思考的問題。

隔震控制技術的核心價值在于其能有效化解地震所產生能量，在二十世紀中期的時候就已經得到了初步應用，通過使用砂礫實現滑移隔震。隨后，工作人員針對此項技術進行了更加深入研究，并開始采用鉛芯疊層橡膠技術，讓隔震技術能夠在原本的基礎上實現了長足的進步[4]。在二十世紀，我國研發出了橡膠支座，并且已經實現了初步的完善，構成了成套的應用體系。這也為其后續開展科研工作奠定了堅實的基礎。減震控制技術的核心價值在于其能夠的消耗一定的地震能量，讓建筑物能夠對地震災害具有一定的承受能力。我國的減震技術在二十世紀末已經能夠獲得飛躍性的進展，并在二十一世紀得到了推廣和應用，在此期間發揮課極為重要的價值和作用。

2.2 基本原理

在城市化進程不斷推進的當今社會，建筑行業的發展速度獲得了顯著提升。人們對于建筑物的結構安全性也提出了更多的期盼和要求。在這種工作形勢下，以往的抗震設計已經無法滿足社會的實際需求。因此，工作人員應該對傳統技術的實施經驗進行吸收和采納，并將其應用在新型技術中的，這樣才能夠更好地實現建筑物的隔震效果。就目前的情況來看，很多建筑結構在設計過程中已經不斷融合了此種技術，讓隔震技術更好地展現出其穩固建筑物結構的作用。在建造建筑物的時候可以根據需求合理使用隔震支座，或者在關鍵位置放置阻尼器等，當災害發生的時候，這些裝置能夠及時阻礙地震對建筑物所產生的能量，進而減輕對建筑物結構的影響[5]。

3 建筑結構主要隔震技術應用途徑

3.1 地基隔震技術

地基位于整個建筑物的基礎位置，其位于建筑和地震發生區域的中間，與地面直接接觸，當地震災害來臨的時候其會直接承受地震波對其的沖擊力。正是因為建筑物本身具備這種特性，工作人員在施工的過程中需要注重提升地基的抗震性，讓其能夠更好地起到緩沖作用。因此，工作人員應該在日常工作中積極探索并應用更好的地基材料，讓其能夠具備更強的隔震能力。比如，橡膠支墊、滾動鋼球以及磁懸浮都是工作人員能夠采用的先進材料。其中，工作人員最常使用的就是做好墊層工作，這樣能夠明顯降低地震波帶來的危害。在傳統的墊層選擇上，工作人員會選擇黏土和沙子，或者在二者之間加入一些土工布。此種辦法在使用的時候能夠節省更多的成本資金，在地震發生的時候也能夠有效增大建筑物和地基之間的滑移效果。但是這種技術在長期使用后，如果要面對地面頻繁的振動，墊層結構會存在明顯的磨損，其中存在的沙層會因此出現不斷流失的情況，摩擦力會因此增加，經過較長的時間后，接觸面會逐漸無法發揮出應有承擔能力，在接觸面甚至會出現裂縫。在當前局勢下，很多建筑在建造的過程中會應用隔震材料處理相關工作，疊層橡膠的應用頻率較高，其減震效果也是極為顯著的。最為常見的是疊層橡膠材料本身并不由單一化的橡膠墊構成，還會根據實際需求在其中加入夾層鋼板，并且需要和橡膠材料交錯放置，使用時候的粘合劑進行連接后可以投入使用，構成專業的減震裝置[6]。鋼板的使用可以起到約束相鄰橡膠墊的作用，在再加上橡膠墊本身具有較好的彈性，可以在最大程度上減少內側形變的可能性，確保其具備良好的穩定性。是地基隔震材料中的首選類型。但由于材料在購置的時候需要投入更多的成本資金，施工過程中也會存在諸多的難點，對于一些地震多發區并不適用。所以，在現代科技不斷發展的重要時期，研發人員可以制作并推出更加適宜的墊層材料，改性阻尼瀝青便是一種很好的選擇。此新材料的柔性較好，在使用的時候能夠實現大部分地震波所產生的向上能量，能夠更好地阻礙地震威力。在使用此材料的時候能夠明顯發現隔震墊周期增大，減少了地震速度。再加上瀝青材料本身的造價較為低廉，在使用的時候不用耗費更多的資金，在使用的時候具備更高的性價比。

3.2 基礎隔震技術

所謂的基礎隔震裝置會安裝在建筑物的基礎位置，以及上層結構中，使用柔性連接的方式實現連接。這樣能夠更好地形成隔震系統。該系統在使用的時候能夠有效減少其對于上層建筑的影響，更好地起到減震作用。基礎隔震結構體系在構建的時候需要針對三種結構進行研究。其一是上層結構，其二是隔震裝置，其三是下層結構。此隔震技術的主要原理是利用結構的長期性特點，通過其在底層的集中位移狀態，進而減少上層結構出現位移情況的幾率，建筑物所承受的地震能量可以更好地被地面所吸收，這樣能夠確保建筑的上層結構具有較強的穩固性。這種技術在研發的時候會事先采用軟泥層地基材料，但并不能夠確保其在使用的時候時刻起到良好的作用，這就需要積極尋找替代品。基礎隔震技術本身的經濟性有待提升，因此只會在地震多發地帶使用，或者在重要的公共建筑中利用。比如，橋梁或者核設施等地區都會使用此項技術。但是其本身的發展前景較好，很多學者也在對其進行完善。當前環境下，我國橡膠鋼板疊層體系的構建已經起到了較好的減震效果。其所性價比也在逐步提升。但是此隔震技術在使用的時候雖然能夠在縱向方面實現高效率減震，但是基礎隔震技術能夠得以實現。因此，完善的基礎減震技術能夠實現經濟性上的提升，維護我國社會的快速發展。

3.3 層間隔震技術

層間隔震技術在使用的時候需要在建筑結構夾層以及原結構之間放置減震裝置，這樣能夠切實降低對地震波的吸收。層間隔震技術可以彌補基礎隔震技術中的不足之處，能夠在重要的施工環節起到重要作用。這種技術相較于基礎隔震技術其結構位置更加靠上。雖然結構位置偏上，但是并不會減少其隔震效果。上部結構能夠與減震裝置共同作用，實現對自下而上地震波的吸收。此種技術不僅能夠在新房減震工作中起到重要作用，還可以對一些老舊建筑進行結構上的加固，其能夠真正促進經濟效益的提升。在我國，層間隔震技術不局限于應用在屋頂隔震中，也在更多工程建筑項目中發揮出了重要價值。在當前局勢下，我國利用層間隔震技術實現建筑設計工作質量的項目逐步增多。此技術一般情況下應用于高層以及大空間的建筑項目中。隨著對層間隔震技術原理的深入研究，此技術的發展更加 成熟，并且能夠在未來的建筑行業中發揮出重要作用。

3.4 懸掛隔震技術

懸掛隔震技術的應用核心原理指的是讓結構內部的所有結構全部懸吊起來，防止其與地面產生接觸，地面波因此難以傳達到建筑結構本身。其中，最常應用的是巨型鋼架框懸掛技術，這種技術在應用的時候會利用主框架和與之相匹配的子結構，這些結構本身是相互獨立的，具有彼此隔離的力學作用。主框架一般情況下和常見的框架結構一樣放置在建筑物中。但是，子結構在應用的時候則會采用懸掛的方式，能夠切實提升建筑結構穩定性。懸掛隔震結構會在橋梁建筑或者火電廠鍋爐等設備中應用。在人們生活水平不斷提升的當今社會，人們在居住的時候所會關注的不僅僅是建筑本身的性能和體驗，對于其外觀的美觀性也具有了更多的要求。懸掛式隔震技術的應用可以更好地契合現階段的發展形勢，建筑物與地面的接觸形式也會更加新穎。上懸掛下隔震結構的應用也能夠促進建筑結構的多樣性，在期間發揮出更加意想不到的效果。在發展的過程中還可以使用阻尼裝置，這樣可以促進建筑行業更好地發展。

3.5 耗能減震技術

在傳統的抗震技術中，承重構件的主要作用是減震耗能，在災害發生后這些構件的原本形態已經產生改變，并且難以用適合的技術對其進行修復。在使用減震技術后，工作人員可以在建筑物薄弱的地方放置減震裝置，其能夠在地震發生的時候可以產生對抗地震的能量，這樣能夠在最大程度時候能夠確保了建筑結構的完整性。另外，受損裝置在更換的時候也會更加便利，能夠在最大程度上提升建筑物的抗震性。常見的耗能減震裝置如下，工作人員應該根據需求合理選擇和應用。首先是減震阻尼器。此裝置能夠增加結構阻尼，并實現對地震能量的消耗，建筑物的振動頻率會因此下降。此裝置的機理是變形速度與阻尼力量形成正比。第二種是位移相關型阻尼器，位移的大小將會直接關系到消耗地震能量的作用。其次是屈曲約束支撐技術。以往的支撐受壓會出現屈曲的情況，在地震災害產生的時候其滯回性能較差。屈曲約束支撐技術在應用的時候會使用到外套筒裝置，還會使用到質地較硬的填充材料，這樣能夠更好地約束芯材受壓屈曲，結構的抗震性能夠獲得顯著提升。最后，防屈曲鋼板剪力墻裝置是新型的產品，其核心技術為耗能鋼板，這樣無論在較大的地震還是較小的地震災害中都能夠發揮出較好的效果。在產生較小的地震時，此裝置處于彈性狀態，在發生強烈地震的時候此裝置會位于屈服階段，并且能夠體現出較好的減震效果。

3.6 吸震技術

此技術在應用的時候可以實現子結構的應用。在地震發生的時候應該進行能量的重新分配，轉移振動的方式可以實現減少對建筑結構的影響。此技術在當前環境下存在兩種裝置形式。其一為調頻液體阻尼器，此裝置在使用的時候主要需要依靠水箱液體。其二為調諧質量阻尼器，其能夠降低結構振動，進而實現減震效果，真正提升整個工作的質量，讓減震工作能夠具有更好的效果。

4 結束語

綜上所述，建筑行業在當前社會中的發展速度已經呈現出逐步提升的趨勢，人們對于建筑物本身的居住安全性也提出了更高的要求，在發展歷程中應該合理應用隔震技術處理以往建筑施工環節中的各類問題。在當前局勢下，此種先進技術的研究和應用規模已經更加廣泛，并在原本的技術層面上實施了改善，這樣能夠積極應對不同的施工環境，針對需求使用相應的隔震技術，在最大程度上提升了建筑結構的穩定性。同時，隔振控制技術的研究和發展也需要工作人員的強烈關注。比如，在應用過程中如果存在的規范不健全的情況，或者是技術推廣苦難的問題，相關部門應該制定出更加妥善的處理措施，對現有的技術加以優化處理，讓整個建筑行業在發展運營的時候都可以得到各方面的優化。