隔震控制技術在建筑結構設計中的應用

張 楠

陜西財經職業技術學院 陜西 咸陽 712000

隔震控制技術主要是指在建筑物的基礎和上層建筑的結構底部增設彈性隔震層，當地震災害發生的時候，可以有效的降低損壞程度?！督ㄖ拐鹪O計規范》中增設了隔震、降低能耗等內容，明確了隔震控制技術的應用價值。在建筑結構設計中，隔震控制技術可以通過在建筑結構與地基之間設置隔震裝置，如橡膠隔震支座、鋼球隔震支座等，有效減小地震對建筑的影響。同時，其還能顯著減小地震對建筑的沖擊力，降低建筑結構的應力和變形，并降低建筑的噪聲和振動，提高建筑的舒適性。技術人員應重視對建筑結構的設計，并將隔震控制技術靈活應用其中，不斷總結完善，進而實現建筑結構的最優化。

1 隔震控制技術概述

1.1 概念

隔震控制技術是一種工程技術，通過在建筑物基礎設施中使用特定的隔震裝置或結構設計，來減少地震或其他振動引起的震動和損害。這種技術的目標是保障建筑物和人員的安全，減少地震或振動對結構物造成的破壞和損失。隔震控制技術的基本原理是將建筑物或設施與地面或周圍環境分離，通過隔震裝置或結構承載和吸收地震或振動能量，以降低震動傳遞到建筑物或設施的程度。一些常用的隔震裝置包括彈簧、油減振器、橡膠隔震墊等，它們可以減輕地震造成的震動傳遞，并減少結構物的振幅和加速度。隔震控制技術的應用范圍廣泛，包括高層建筑、橋梁、核電站、地鐵、機場、大型工廠等。通過使用隔震裝置或結構設計，在地震或其他振動發生時，建筑物或設施可以實現相對穩定的運動，從而降低了震動對結構造成的破壞，提高了安全性和可靠性[1]。

1.2 特點

隔震控制技術的特點包括：

1.減震效果顯著：隔震控制技術采用一系列的減震措施，如隔震支座、隔震橡膠、減震器等，可以有效減小建筑結構受到的地震或振動能量，顯著降低建筑物的震動響應。

2.靈活可調節：隔震控制技術可以根據設計需求和實際情況對隔震系統進行調整和改變，以適應不同場景和地震條件?？梢愿鶕ㄖ锏挠猛尽⒅匾砸约暗卣饏^域的特點進行合理設計和調整。

3.成本效益較高：雖然隔震控制技術的初始投資較高，但它可以大幅度減小建筑物或設備的損壞程度，降低修復和重建的成本。長期來看，隔震控制技術對于提高建筑物的抗震能力和減少人員傷亡具有較高的經濟效益。

4.可與其他防震技術結合：隔震控制技術可以與其他的抗震技術相結合，如加固、抗震墻等，以進一步提高建筑物的抗震能力。通過綜合運用不同的防震措施，可以形成多層次的抗震體系，提供更高水平的地震防護。

5.確保設備安全和運行效能：隔震控制技術可以有效減小地震或振動對建筑物內部設備的影響，保護關鍵設備的正常運行。尤其對于一些對振動敏感的設備、儀器或實驗室等特殊場所具有重要意義[2]。

2 隔震控制技術在建筑結構設計中的應用分析

2.1 建筑隔震體系的組成

建筑隔震體系通常包括隔震器、阻尼器等。其中，隔震器是建筑隔震體系的核心部分，通常采用橡膠支座、摩擦擺隔震支座等。它們的作用是在地震發生時，通過增加建筑物的柔性，使得建筑物能夠隨著地震的震動而移動，從而減小地震對建筑物的破壞。阻尼器的作用是消耗地震能量，防止建筑物在震動過程中出現過度振動。阻尼器通常采用粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器等?？估b置和抗風裝置主要用于增強建筑物的抗拉和抗風能力，保證在地震和風災發生時，建筑物不會被拉倒或吹倒。柔性連接模塊用于連接建筑物的各種構件，使它們能夠協同工作，共同承受地震力和風力。柔性連接模塊通常采用高強度的橡膠或彈性材料制成。鋼筋混凝土結構是建筑物的主要承重結構，它的作用是承受建筑物的重量和地震力，并將這些力量傳遞到隔震器和地基上[3]。以上各部分共同組成了建筑隔震體系，通過它們的協同作用，可以有效地減小地震對建筑物的破壞。

2.2 隔震結構設計的方法

首先，在進行隔震結構設計時，技術人員應遵循一些基本的設計原則，如確保隔震結構具有一定的剛度，以抵抗風荷載和地震等外力作用；同時，隔震結構應具備適當的阻尼，以吸收地震時的振動能量，降低建筑物的動態響應。根據建筑功能、場地條件、經濟性等因素選擇適合的隔震方案。對于高烈度區，采用隔震技術經濟性十分明顯，上部結構設計方案比較合理，一般能節約3%到20%。其次，技術人員應選擇合適的隔震器，常見的隔震器有橡膠支座、摩擦擺隔震支座等。根據建筑物的特點和地震反應譜，選擇適合的隔震器類型和參數。為了增強建筑物的抗拉和抗風能力，技術人員需要在隔震結構中設置抗拉裝置和抗風裝置。根據降低后的水平地震影響系數計算上部結構設計，注意結構的高寬比不宜過大，一般控制在3以內比較好，不宜超過4。對高寬比大的結構，需進行整體傾覆驗算，防止支座壓屈或出現拉應力超過1MPa。再次，技術人員選擇具有足夠強度和韌性的柔性連接模塊，以確保在地震發生時，建筑物能夠隨著地震的震動而移動，從而減小地震對建筑物的破壞。鋼筋混凝土結構是建筑物的主要承重結構，它的設計需要考慮建筑物的重量、地震力以及隔震器的反力等因素。在設計過程中，應充分考慮隔震結構的特點，以確保在地震發生時，鋼筋混凝土結構能夠有效地承受力和傳遞力。為了確保其抗震性能，技術人員需要對下部結構進行抗震測試，并根據罕見地震的測試結果，對其抗震承載力進行評估。

2.3 隔震結構的計算分析

依據抗震規范的具體要求，我們可以構建兩種計算模型：隔震模型、非隔震模型，并且選擇相關數值的地震波，將地震影響系數的最大值、峰值加速度等作為設防地震的輸入，選擇在統計意義上符合要求的一樣的地震波，采用時程分析方法，分別計算出每一層的剪力包絡值。在高層建筑中，每一層間剪切力最大值為隔震層與非隔震層間剪切力值比。在隔震處理后，水平地震的影響系數可以達到，其中表示沒有經過隔震處理的地震影響程度，表示經過調整之后的影響程度，通常值為0.80。減少可以有效降低設防的地震烈度，所以可以采用多遇地震振型分解反應譜法，這樣能夠合理的模擬普通抗震結構，進而獲得更好的抗震性能[4]。通過一系列的處理之后，地震的烈度和加速度可以通過減震系數0.40進行精確的界定，而隔震結構的抗震等級則可以通過降低烈度來確定，最低的地震烈度要求不得低于6度[5]。施工人員根據優化后的結構設計進行施工圖設計，確保隔震結構的合理性和安全性。

3 案例分析

3.1 工程概況

某項目1棟包括地上4層，長45.3m，寬11.2m，總高度18.5m，建筑面積約2050m2；2棟包括地上5層、地下1層，長45.3m，寬18.6m，總高度22.4m，建筑面積約5060m2。

3.2 隔震支座的參數

首先，技術人員應結合工程實際情況，采用基礎隔震控制基礎，選擇對應的隔震支座。水平方向上減震系數為0.39，抗震構造設計可比規范低1度進行設計，水平地震影響系數按照0.08計算。規范要求，隔震橡膠支座的第一形狀系數不低于15，第二形狀系數不低于5，橡膠的硬度不低于40，12MPa下的位移量小于20.3cm（罕遇地震下的最大位移量）。在耐久性試驗中，隔震支座的剛度、阻尼變化量應小于基準值的20%，徐變量小于支座內部橡膠總厚度的5%。最終，本工程選用的橡膠隔震支座包括 LRB500、LNR600、LRB600、LRB700、LNR700五種規格，其力學性能參數見表1。

表1 主要力學性能參數

3.3 隔震支座的安裝

首先，技術人員需依據相關要求規范，明確設計方案，在隔震支座下部的框架柱上綁扎鋼筋，在建筑結構上預埋螺栓，檢查定位模板的水平度。其次，技術人員對隔震支座進行調整，依據表2的要求，確保偏差不要超出規定。技術人員對實際情況進行檢驗，合格之后方可使用細石混凝土澆筑，同時要避免螺栓套筒發生位移。

表2 安裝精度控制要求

澆筑之后，技術人員應明確混凝土強度是否達到了預設值的85%，而后才能進一步操作安裝隔震支座，用連接螺栓進行固定。如果在操作的過程中，綁扎鋼筋與預埋螺栓的位置重合，則相關人員應及時上報，要求管理部門協商處理。技術人員應當注意，位于隔震層上方的框架柱和梁體在澆筑的時候，需要在隔震支座周圍設置臨時性的橫向支撐，防止水平位移。

當隔震支座安裝完成之后，技術人員需要對預埋件的外露部分進行防腐處理，涂刷富鋅底漆+環氧云鐵中間漆+聚乙烯面漆，漆膜的總厚度應超出0.15mm。隔震層上部結構與水平方向固定物之間的防震縫，其寬度不低于1.2mm；罕遇地震作用下支座的最大位移，與豎直方向固定物的隔離寬度應不低于20mm。在具體的施工過程中，施工人員還需觀察隔震支座的位移量，并借助薄膜覆蓋保護支座，檢查上部結構與周圍固定物的脫開距離，避免影響隔震效果。

3.4 隔震支座的維護

為了確保隔震支座的正常工作和延長其使用壽命，需要定期進行維護和檢查。技術人員需要定期檢查錨栓是否松動或缺失，如有問題應及時修復或更換；檢查支座是否有明顯的變形或損壞，如發現問題應及時進行維修或更換；檢查橡膠支座是否老化、龜裂或破損，如有問題應及時更換[6]。同時，技術人員還需要定期清理支座周圍的灰塵和雜物，以確保支座正常工作。檢查支座與結構之間的連接是否牢固，如有松動應及時加固；檢查填充物是否緊密，如發現有空隙應及時填充；檢查支座是否生銹，如發現生銹應及時進行除銹處理。每次檢查后，技術人員完整真實的記錄檢查結果和維修情況，以便日后分析追溯[7]。

4 結語

建筑工程技術不斷發展，使得各類技術被優化應用。隔震控制技術作為不可忽視的一項，其能有效降低地震給建筑物造成的損害。技術人員應正確認識該項技術，發揮其應用優勢，將其合理融入建筑結構設計中，確保其作用最大化發揮，保障建筑物安全穩定。需要注意的是，隔震結構設計需要遵循《抗規》和《隔標》等規范標準，確保設計的安全性和可靠性。同時，在進行隔震結構設計時，需要考慮建筑的使用功能和場地條件等因素，綜合分析利弊，選擇最優的方案。