建筑结构的隔震、减震和振动控制

2015-04-16邓巍

建材与装饰 2015年37期

关键词：隔震抗震建筑物

邓巍

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

建筑结构的隔震、减震和振动控制

邓巍

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

近年来，地震灾害常有发生，轻则影响整个建筑物的正常使用情况，重则威胁人民的生命财产安全，因此全面做好建筑结构的隔震、减震和振动控制具有非常重要的意义。基于此本文笔者首先简单的论述建筑结构的隔震减震，然后再分别阐述建筑结构隔震、减震和振动的措施。

隔震；减震；建筑结构

在工程建筑的修建过程中，其建筑结构的安全性和整体抗震性能的好坏与是否有效采取抗震措施密切相关。其中，当前实行的隔震、减震和振动控制措施对减轻建筑结构受地震灾害的影响非常明显，所以即便整个建筑工程造价有一定增加也是值得的[1]。因此，在当前建筑修建过程中，采取隔震、减震和振动控制措施具有突出的现实意义。

1 建筑结构的隔震减震概述

由于建筑物结构的阻力大小对消减地震能量具有非常重要的作用。目前，建筑结构的减震措施则正是利用这一点来合理增加建筑物结构的阻力大力，最大限度消耗地震灾害发生过程中的地震能量，从而起到保护建筑物主体结构的作用。通常情况下，建筑消能构件应主要设置在两个主轴方向，这便能够让建筑物两个方向的阻力和刚度都有附加。除此之外，一些建筑物在修建过程中，还将消能构件设置于整个整个建筑结构变化较大的位置，以此均衡建筑物的阻力，最大限度消减地震能量，从而保护建筑物的安全。

建筑结构隔震措施使用具有一定的时间限制，所以尽量在整个建筑物开始动工之前进行相应的隔震设计。如果时间不允许，也应该坚持在建筑施工过程中在相关结构进行布置；建筑结构隔震措施的使用位置也是有规定的，一般设计于建筑物的地基结构和整个建筑物的关键部位。其中减震措施与隔震措施相比，不同点在于减震措施在使用时间上没有限制条件。它不仅可以在一些新建结构加对建筑物的基础部分采取特殊处理，并对建筑物的局部设置相应的消能减震措施，而且还可以在整个建筑物修建完成之后采取抗震加固措施，合理增加建筑物的阻力，从而起到减震的效果。同时，减震措施所适用的建筑部位范围更加广泛，不仅适用建筑物的上部结构，而且适用于建筑物设隔震夹层[2]。

建筑结构隔震、减震技术主要是在整个建筑物结构上增加消能减震的装置和结构、元件，以此增加建筑结构的阻力，让附加装置吸收和消耗能量，达到保护整个建筑结构主体安全的作用，更好的控制建筑物结构变形。通过大量的实际应用数据表明，建筑消能减震的结构具有非常明显的抗震性效果。同时，建筑结构的抗震构造可以按照尚未设置消能减震前的结构合理降低，但需以两者的地震影响系数之比来确定降低的程度，切不可超过度。

2 建筑结构中的隔震措施

建筑结构的隔震措施应用与整个建筑物位于的场地存在密切的关系。目前，大量资料显示，当前采取的隔震措施主要适用于硬土场所。如果在弱土场地对建筑物采取隔震措施，其地震波的中高频分量将会由于建筑物所在场地的特性被过滤掉，反而会因为建筑结构而延长地震的效应，进而加大地震对建筑的损害程度。因此，在建筑结构采取隔震措施之前需对建筑所处场地进行专门的调查和研究。

2.1 地基材料隔震

不同的建筑地基材料对地震波的反应不同。其中在建筑物的基础位置使用特殊的材料，并对这种特殊材料进行相应的处理，以此消减地震波，从而减少建筑物地震中的震感和反应。在之前建筑物修建地基的过程中，主要使用的是黏土和砂子进行垫层，并且有人以糯米为主要原材料设置垫层进行相关的研究。目前，主要以沥青为主要原材料设置隔震层，并应用于建筑物地基修建过程中，其隔震效果较好[3]。

2.2 基础隔震

所谓基础隔震主要是让地震波在建筑基础部位被消耗掉，避免地震波向建筑物上端传递，降低地震波对建筑上部结构的影响。基础隔震主要是将隔震装置设计于建筑基础部位与建筑上部结构之间。通常情况下，体形较为规则的低多层建筑使用隔震技术比高层建筑使用隔震技术的效果更好。这主要是由于高层建筑的结构与低多层建筑的结构不同，其隔震结构在一定程度上延长了建筑结构的自振周期，从而降低了建筑的隔震效果。目前，多种基础隔震和隔震装置形式发展较为完善。

2.3 层间隔震

层间隔震主要是在建筑的原结构上安装相应的耗能减震装置，其装置主要由质量和隔震支座组合而成。当发生地震时，建筑结构的隔震装置和减震质量共同开始作业，能够吸收和消耗掉部分地震能量，从而减少整个建筑结构受地震的影响。从整体层面上分析，层间隔震将抗震技术和隔震技术较好的结合在一起了。但是，层间隔震与基础隔震技术相比较，层间隔震所发挥的减震效果稍差一些。不过，尽管层间隔震效果不明显，但是应用的范围较广，既适用于新建筑物，又适用于建筑物的加固。层间隔震装置主要使用的是橡胶支座，并利用结构的夹层或原结构的隔热层进行简单的更改，则可以发挥一定的减震效果[4]。

2.4 悬挂隔震

所谓悬挂隔震结构主要是将建筑主体与地面地震波隔离开，避免建筑主体受到地震波的损毁。因此，悬挂隔震技术将建筑结构的大部分悬挂于地面之上，当发生地震时，整个建筑物的上部结构与地震波无法产生相应的惯性力，所以悬挂隔震的效果较为明显。通常情况下，悬挂隔震技术主要适用于钢结构。大型钢结构主要包括主框架和子结构，将子结构合理的悬挂于主框架之上，则能够较好的将子结构与地震波隔离开。当发生地震时，其能量传输到悬挂的位置时，则能够大大减少地震的作用，较好的控制地震的传递和反应。

2.5 建筑走向

通过大量的地震灾害表明，建筑物在地震过程中的受损程度与地震的震向存在较大的关系。其中，与地震震向垂直的建筑物的受损程度与地震震向平行的建筑物的受损程度相比较，一般与地震地震平行的建筑物受到破坏的程度更大。这主要是因为当建筑物与地震震向一致时，如果地震运动的幅度越大时，建筑物受到的损害则更加惨重。因此，在建筑物的设计过程中，应该充分考虑到地震与地质结构紧密相关，全面分析建筑物所在地区的地震震向，坚持保持建筑物的走向与地震震向保持垂直，进而从源头上减少建筑物的地震反应。

3 建筑结构中的减震措施

建筑结构减震措施主要是利用建筑物外的部件来增加整个建筑物的阻力，合理减少地震传递给整个建筑结构的能量，避免建筑物受到地震的损害。其中减震部件设置的位置需要经过综合分析。消能构件应主要设置在两个主轴方向，这便能够让建筑物两个方向的阻力和刚度都有附加，以便更好的发挥消能的作用。

减震措施不仅仅适用于新建筑结构的减震设计，对整个建筑物的基础部分采取特殊的处理措施，还可以充分利用消能减震装置，或者是消能减震元件减少地震波对建筑物的作用，有效保障建筑物的整体安全，而且还可以用于建筑物现结构的抗震加固。但是，针对建筑物的地基或者基础采取隔震措施时，一定要在建筑物尚未动工之前，严格按照隔震设计的要求完成相关的工作。建筑结构减震措施的适用部位较为广泛，不仅可用于整个建筑物的上部结构，且适用于建筑物的隔震夹层。其中，消能减震技术主要是通过设置特别的结构和元件，合理的消耗地震的能量，以此保护房屋建筑的主体结构安全。当消能减震结构的抗震性不断提高时，则可以根据实际情况适当降低建筑主体结构的抗震构造要求。但是这个降低程度则需要根据消能减震结构地震影响系数与未设置消能减震装置结构的地震影响系数之比进行确定，其最大降低程度应该控制在1度以内。

4 建筑物走向设计抗震问题

众所周知，地震的发生是因为地壳的运动而引起的，所以地质结构对于抗震设计来说非常重要。基于此，我们必须将房屋的例塌与震向进行紧密相连。所谓震向，也就是在地震发生之后，房屋震动的方向。所以，在对建筑物进行选址时，我们必须充分的考虑当地的地质条件。对当地的地震震向进行深入的分析，始终要让建筑物的走向与地震震向保持垂直状态，尽量避免两者之间的走向出现平行的情况。从刚刚发生的玉树地震与汶川地震的实际情况来看，与地震震向垂直的建筑物基本上都没有倒塌，相反与地震震向平行的建筑物则基本倒塌。根据相关实践研究证明，在发生地震时，受到地震波的影响，与地震震向平行的建筑物波动幅度比与地震震向垂直的建筑福更大，更容易倒塌。