房屋隔震及消能结构减震技术的应用论述

凌应轩

摘要：近年来，我国的房屋建设事业发展十分迅猛，加强房屋隔震及消能结构减震技术的应用的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对房屋隔震及消能结构减震技术的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：建筑结构；设计；隔震；消能减震

引言

从最近几年的两次大型地震灾害后的情况来看，我国的建筑物的抗震能力并不尽如人意，没有达到预期的保护人们的人身和财产安全的目的和效果。造成这种现象的原因是多方面的，有建筑材料的问题，也有施工工艺上的问题，所以处理起来也是非常复杂的，但是要从建筑工程的根源上解决这种建筑物抗震能力方面的问题的话，必须从建筑物的设计环节抓起，只有这样，才能将各种因素统筹和控制好，才能保证建筑物的抗震结果和效果。

1、建筑结构的主要隔震措施

建筑物的抗震措施是非常多的，如对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计等等，每一种装置和方法都是工程人员在实践中不断摸索总结出来的，一般情况下为了达到更好的抗震防震效果，在工程中这几种措施通常是混合使用的。虽然一项工程可能涉及到许多种防震装置的使用，但是工程中最常用的方法还是隔震层的设置，工程中我们根据建筑物的特点和建筑区域的地震特点选择不同的隔震层配合施工，下面我们根据隔震层的位置的不同，对其进行分类，并做简单介绍：

1.1建筑物地基采用特殊材料隔震

地基是建筑物与地震接触的最直接的地带，也是地震的最直接作用区，所以对于地基的隔震设置是达到效果的最直接快速的手段。所谓建筑物地基隔震，主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理，通过铺设的垫层来削弱地震时的地震波，从而减少地震对建筑物的损害，这种方法是一种历史最悠久的隔震方法，原理在于使地震的力量经过中介被消耗和削弱，达到保护建筑物的目的。传统的施工工艺是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子，或者直接设置粘土或砂子垫层。在中国建筑史上，曾经有人以糯米为原材料，在建筑物的基础部分设置垫层，减少地震对建筑物的损害，虽然这种方法现在看起来非常荒谬，但是对于当时的建筑技术来说，这种方法无疑是一种创新，且研发者认识到了垫层材料的选择要具有相当程度的粘着性，无论如何，这种精神是值得我们建筑工作者学习的。随着科学技术的发展，近年来，国际上的科研人员和专家在这方面的研究已经取得了突破性进展，经过反复的试验和研究他们发现，以沥青为原料研究出的一种特殊材料设置的隔震层效果最好，所以这种材料将广泛的应用在以后的建筑物的隔震层中。

1.2建筑物基础设置隔震装置减震

这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置，它与地基隔震的最主要区别就在于隔震层的位置的变化，这种隔震层位置的改变可以减少地震向上传递，最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3，这种隔震装置是一种非常传统的防震方法，因其历史悠久且效果优良，所以直到今天，仍被许多工程沿用。但是，这种措施的缺陷是不适用于高层建筑，因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期，起不到减小地震对建筑物损害的目的，反而增加了建筑物的自重，对隔震造成不利的影响。在进行建筑基础的隔震装置的设置时，通常采用的办法有：摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种，设置的装置也比较灵活，不局限于建筑材料，其他材料有橡胶垫、混合隔震装置等也可用于做隔震层，可根据建筑物的具体情况进行选择。

1.3建筑物层间隔震措施

层间隔震这种方法主要适用于旧房改建，在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比，层间隔震的效果不是非常明显，减震的效果可以达到1/10～3/10的范围，因为层间隔震的作用无法参与到建筑物的整体结构中，所以达到的隔震效果也较其他方法差一些。这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量，从而减小地震对建筑物的危害，设置的装置基本与基础隔震的相同，二者的区别主要在于该方法应用于旧房的改建施工中，而上述方法主要应用于新建筑的施工中。

1.4建筑物结构悬挂隔震

悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来，也就是我们通常所说的悬挂结构，这样，当地震来临时，地震的能量不会传递给悬挂起来的结构，从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构，大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系，以此隔震。这种结构对于设计师的设计要求比较高，因为要将结构的主体框架和子框架的结合做到完美的结合，才能保证在地震来临时，子结构不受干扰。因为它的作用原理是，当地震来临时，主框架会随着地壳运动发生摇摆，但是，子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆，地震的能量到达这个部位的时候就会削弱，不至于传递到子结构产生惯性力，这种结构的优点是防震效果好，可以有效的阻断地震力对于建筑物的伤害，但是缺点是工程造价高，一般的住宅建筑不宜使用，因为大量的钢结构会大大增加建筑的成本。

2建筑结构设计中常用的减震技术

以上我们所说的几种措施主要是对建筑结构本身的基础部分或者关键节点进行特殊设计，或者采用特殊材料，或者设计安装减震装置减少地震的能量向建筑物传递。我们这里所说的建筑物结构设计中常用的消能减震技术是借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼，消耗地震传递给建筑物结构的能量，避免建筑物因地震而受到损害。用于减小地震对建筑物损坏、保护建筑物安全的装置和元件很多，通常都是各式各样的消能器和阻尼器，我们习惯上把这些装置分为滞回型和粘滞型两种。这种技术的使用非常广泛，主要有以下几种情况。

2.1新建建筑物的结构设计

随着人们安全意识的不断增强，建筑结构设计理念的不断更新，人们对建筑结构的减震、隔震设计越来越重视。我们在设计的时候，除了对建筑物的基础部分采用特殊处理之外，还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力，保护人们的生命财产安全，这些减震装置和元件是为一些建筑工程的后期防震工作的加强而研发的，也就是可以在施工后期对建筑物的防震功能进行一定的弥补，但是其作用往往较隔震层要差一些。

2.2对建成建筑物的抗震加固

在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，完成相应的工作。最迟也是在建筑物的施工过程当中，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置，否则就达不到隔震的效果。一旦建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置，这样的话不仅会增加施工成本，导致工程造价的增加，还给施工造成了不便，因为增加阻尼的施工程序要较隔震层的施工复杂的多。

综上所述，建筑物的抗震减震功能直接关系到建筑物抗击地震的能力和保护人们财产和生命健康的能力，所以，是施工中必须要重视的重点问题之一。而做好建筑物隔震和减震工作的最佳施工环节就是建筑物的结构设计环节，所以本文中笔者从几个方面举了一些可以优化建筑物隔震减震设计的措施，希望能为工程建筑提供一些有效的意见和建议，当然文中仍有许多不足之处，还望业内同仁批评指正。

参考文献

[1] 建筑地基基础设计规范 GB 50007-2002.

[2] 建筑抗震设计规范 GB 50011-2010.

[3] 混凝土结构设计规范 GB 50010-2010.