浅议建筑结构中隔震技术的发展与研究

高辉 苏利全

摘要：本文将从传统建筑结构的抗震设计角度出发，引入新型建筑结构中隔震减震技术的发展应用，并通过对常用隔震、减震技术等装置的详细介绍来大力推广隔震减震技术在建筑结构中的实际运用。

关键字：建筑结构；隔震技术；减震技术；

Abstract: This article from the traditional building structure seismic design point of view, introducing new building structure seismic isolation technology development application, and commonly used by the isolation, shock absorption technology and device in detail to vigorously promote the seismic isolation technology in building structure in practical application.

Key words: building structure; seismic isolation technique; damping technology;

中图分类号：TU352.1文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

地震是一种极具破坏性的自然灾害，全球大多数地区都有地震的发生，而大部分地震都需要通过灵敏的器具才能测量出来，而我国是一个多地震的国家，地震带区域分布极其广泛，多次大地震都给我国人民的人生财产安全带来了不可避免的损失。因此，我国应该针对目前突发地震的抗震现状，积极采用建筑结构中隔震减震技术，建设牢靠稳固的建筑设施。

目前，我国遵循的是“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震目标。而要想良好的践行此目标，就必须要求建筑物的结构构件具备强大的承载力和灵活的塑型能力。而传统建筑物的建设标准是将建筑物的地基稳固于地面之上，依靠自身的稳定结构来抵抗地震，而地震的震源一般是处于地表以下的，因此，为了保证建筑物的安全以及建筑结构稳固的承载能力，就必须加大建筑构件的截面积，而这种方式下不仅造成了材料的浪费，还使得建筑物的自身重量增大，加大建筑结构内部设备以及人员的危险性，得不偿失。而隔震技术的引入，将集中发生在隔震层的较大位移作为抵消震源能量的传递途径，大大的加强了建筑物的牢固性和安全性。

一、隔震技术的简要概述

隔震主要是指通过某种媒介，将建筑结构层与震源相隔开来，以达到削减地震能量、加大建筑结构稳固性的一种减震方式。隔震技术的类型有很多，下面就从地基隔震、基础隔震这两种隔震方法来进行探讨。

1.地基隔震

地基隔震可以分为绝缘和屏蔽两种，绝缘是通过地基层来降低输入波能量的方法来达到隔震的目的。屏蔽是指在建筑物的周围利用挖深沟或者埋入屏蔽板的方式来阻断震源的一种方法，这种方法可以很有效的阻断从偏斜方向传来的震波，但是不能屏蔽从地下直接传播上来的直入型震波。

2.基础隔震

基础隔震是通过在上部结构与基础层之间设置隔震层来减小水平地面向建筑物上部结构的传递的震波能量来达到减震目的的。基础隔震也有很多技术分类法，比如，能量吸收法、延长周期法等。

二、减震技术的简要概述

减震技术主要是依据建筑结构的地震反应，运用自动控制系统的执行机来给建筑结构施加控制力而达到减小震波能量震动的方式。有两种主要的减震方式:第一种方式是被动控制法方式，这种方式没有外部能源的供给，例如，抗震消能技术。第二种方式是主动控制法方式，这种方式是以外部能源的供给来对震波能量进行能动性控制。

三、隔震减震技术的应用设计步骤

1.建筑结构中隔震技术的应用步骤

首先，要依据建筑物的楼层高度和楼层数、以及建筑结构的结构类型与周边场地环境来综合确定其隔震结构方案。一般来说，隔震技术通常是应用在建筑体型比较有规则的低层建筑物中，由于隔震技术本身特点的限制，使得其在高层建筑物中的运用效果不太理想。在分析建筑结构确定隔震方案的选用时，要选择稳定性较好的建筑场地，另外，要保证建筑结构的隔震体系具备良好的抗倾覆能力就必须将风荷载标准值与其他非地震体系的水平荷载标准值所结合而产生的总水平力小于建筑结构总重力的十分之一。[2]

其次，要精确的确定隔层的位置。隔震层通常是设立在建筑物结构第一层以下的部位，而橡胶隔震支座应设立在受力比较大的位置上，其规格尺寸、数量的多少、以及在建筑中的分布情况等都应该依据建筑的垂直承载力度、旁侧受力刚度、以及侧向阻尼的要求来计算确定。另外，隔震层在突发性较强较烈的罕遇地震中应该保持其稳定性能，尽量避免出现过大的变形，导致隔震层的永久变形；同时，也要避免隔震层橡胶支座的拉应力情况，保证支座的正常应用状态。

第三，要对隔震支座进行精确的布置和选型。先以隔震层的上部结构为基点测算每个建筑隔震支座的轴向力，然后测量出每个隔震支座的直径，进而对其进行合理的平面布置，而在平面布置时要将支座的质量中心与刚度中心点重合在一个核心点上。

第四，要准确测算建筑结构的水平减震系数以及在进行隔层设置后各层所承载的地震力。这个过程要依据减震系数来进行可行性的设计，再通过隔震层以上的水平结构地震作用以及抗震系数进行验算，其中，对构件承载力的测算要具备0.5以上的安全储备空间。

第五，要准确的验算隔震层的水平位移以及其下部支座承载力的计算，其中，支座的水平剪力要按照其刚度的适配标准来分配。

第六，完成隔震层的橡胶支座设置工作后，要及时验算竖向地震的作用力。除此之外，隔震层顶部的构建设置刚度要充分的满足梁板体系，同时隔震支座周围的梁柱等都应经过箍筋的加密，必要时，还需在隔震层的拐角处设置网状钢筋来确保隔震层的可靠牢固性。

2.建筑结构中减震技术的应用步骤

能否有效确定建筑结构的总刚度以及总阻尼是计算建筑结构体系中消能减震力度的关键。分为五个基本步骤来设计:首先，要依据建筑物的建筑标准原则、所需要的设防烈度、场地周边条件以及突发性过强过烈地震作用下的结构位移控制情况来综合确定此建筑物的减震要求。第二，要依据所用建筑结构材料来分析确定材料构件的断面尺寸大小。第三，要依据建筑结构的类型特征来合理的选择消能器，同时确定其消防器材的分布形式与所需数量。第四，要纵观建筑物整体格局来分析减震抗震的消能设计。最后，在建筑物构建基本完成后，要及时采取必要的构造措施，来保证建筑结构的使用质量。[3]

综上所述，相比于传统的抗震结构来说，隔震减震技术的应用为建筑结构的牢固性带来了极大的优越性。它不仅能在突发性震烈度超强的地震中保证建筑物结构本身的完好，还能保护建筑结构内部设备以及居住人员的安全。同时也有研究表明，减震控制下的建筑结构体系是传统抗震结构体系性能的两倍以上，由此可见，隔震减震技术在建筑结构中的大力推广将刻不容缓。

参考文献：

[1]洪鑫.《建筑结构隔震减震技术研究》——[山西建筑]，江苏省建设集团公司，江苏，南京，210008.2011，37（11）.

[2]徐立成，钟心，刘晓群，郑东华.《建筑结构隔震减震技术的发展与应用》——[辽宁建材]，2008（4）.

[3]李华志，苗嘉勇.《建筑结构的隔震减震技术》——[山西建筑]，陕西，西安.2007，33（36）.