建筑结构隔震与减震设计问题之研究

孟瑜　王勇　孙志伟

摘要：国内外的大量试验和工程经验表明，隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右，从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及内部设施和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能。

关键词：建筑结构；隔震减震；发展应用

1.建筑结构隔震减震设计原则

1.1建筑结构中柱的设计

在建筑结构设计中最为重要的就是柱的设计，因为有了柱子的支撑才能撑起整栋建筑物，可以说是建筑物中的所有柱子承载了整个建筑物百分之九十的重量，若想使得整个建筑物结构严实，承重敦实，对建筑物内外的柱子设计就要别有用心，不可麻痹大意。而且在地基与屋顶之间的连接，靠的就是这中间的柱子过度，若果柱子不结实，就更不用想象屋顶能够牢固。首先要确定柱子与地基之间紧密结合，因为如果一旦发生地震，通过地壳的剧烈震动，最先摇晃的就是柱子，若果能够保证柱子有很好的张力，就可以在地壳运动过程中，保持与地面以及屋顶之间紧密结合，通过强大的支撑能力就可以保证屋顶不至于坍塌，这样，即使是地壳水平地移动也只是整个建筑物整体的摇摆，不至于整体塌陷。

1.2建筑结构中梁的设计

在建筑结构中另一个重要的结构当然就是梁，因为梁是横在半空中，通过与柱连接，构成整个建筑的主体结构，成为骨架结构最上方的支撑，因此在梁的设计中最要关注的就是跨度，如果跨度较大，就需要多加梁来分担重量，否则在重力以及张力的作用下，梁的中心会逐渐下移形成折弯，为了有更好的延展性，就要对跨度比进行适当的调整，通过实际计算发现，梁的延展性最佳时的系数比值为5，比值达到8时都会有很好的表现，但是当跨度比为1时，延性系数会下降到3，这时候就十分危险，很容易产生折弯破坏，所以，在施工之前要进行精确的测量计算，避免产生破坏。

2.建筑结构隔震与减震设计问题研究

2.1建筑结构中隔震设计

隔震层的布置应符合下列要求：（1）隔震层可由隔震支座、阻尼装置和抗风装置组成。阻尼装置和抗风装置可与隔震支座合为一体，亦可单独设置，必要时可设置限位装置；（2）隔震层刚度中心宜与上部结构的质量中心重合；（3）隔震支座的平面布置宜与上部结构和下部结构的竖向受力构件的平面位置相对应；（4）同一房屋选用多种规格的隔震支座时，应注意充分发挥每个橡胶支座的承载力和水平变形能力；（5）同一支承处选用多个隔震支座时，隔震支座之间的净距应大于安装操作所需要的空间要求；（6）设置在隔震层的抗风装置宜对称，分散地布置在建筑物的周围或附近。此外，隔震层构造应区别于非隔振结构，隔震层管线、抹灰、避雷针接地等均应柔性处理，隔震层周边任何固定物与隔震层以上的上部结构都应有足够隔离空隙，穿越隔震层的楼梯应在隔震层设置水平缝。

2.2建筑结构中减震设计

相对于隔震技术使用对象的局限性，消能减震设计体现了明显的优越性，但目前国内的消能减震设计以概念设计为主，阻尼器的设置多少并没有量化标准，一般采用先估算厚反复验算的方法。阻尼器一般可沿结构的两个主轴方向分别布置或仅布置在一个主轴方向上，且布置在结构层间位移较大的地方。对框架结构，结构底部安装阻尼器楼层的数量一般为2-3层，对框支剪力墙结构，剪力墙优先布置在框支层以上不超过三层的标准层四角，阻尼器可在框支层灵活布置。对耗能减震结构的计算分析方法一般情况下宜用静力弹塑性分析或弹塑性性时程分析法。除消能设计外，结构减震设计尚应从优化原有结构的抗震性能着手：一是采用高延性构件，在设计中常体现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件以及强梁柱塑性铰的理念以提高结构的延性和安全性。二是提高结构本身阻尼，结构的阻尼随着结构类型、材料、地基情况等的不同而不同，尤其对于高层建筑设计时应尽量选用阻尼较大的材料和结构，同时也可以设置一定的阻尼器。

3.建筑结构隔震减震技术发展

由于地震产生的巨大震动以及摇摆力，使得在地面上的建筑物受到地震波横向、竖向的冲击，这就造成地面上的建筑物受到外力作用产生巨大的晃动与颤抖，更严重者会使得建筑物整体坍塌，这将造成巨大的灾难，因此，如果对建筑物本身进行隔震减震处理，就可以在一定程度上减少经济损失。对于建筑结构的隔震减震技术研究在我国已经经历了几十年的历程，从人们意识到地震会给人类带来灾难的同时，就加大力度对其进行研究，想要借助人力来扭转天灾的损失，让人们不至于每天都生活在恐慌之中，可以凭借自己的智慧为我们美好家园做点什么，直到我们的知识结构不断完善，科技水平不断发展，同时学习向日本这些地震多发国，在隔震减震领域较丰富的经验。此时，我们在面对地震时便不再像之前那么怯懦，虽然我们需要做的还有很多，但是，我们现在已经见到了成效，我们不再束手无策。减隔震技术的应用，会给传统建筑设计带来一定的影响。减隔震构件的设置会对建筑空间划分、墙体位置、空间形态产生影响，这就要求非结构专业应该了解其相关要求，尽可能的选择合理的平面布置形式，并将必要的减隔震构件加以隐藏或装饰。

4.结语

减震技术在中国起步较早，并有了比较完善的技术手段，在建筑物结构设计中能够得到相对完善的应用，隔震技术是最近新兴的技术领域，发展较緩起步较晚，但在实际应用中却有着至关重要的作用，因此，要求我们加大对其研究的力度，不断鼓励技术创新，在该领域取得不断的突破，有朝一日使得人们能够在地震面前没有恐慌，没有畏惧，因为我们有很好的防御保护措施。