建筑结构设计隔震减震技术浅析

建筑结构设计隔震减震技术浅析

孟建成

浙江君豪建设有限公司 浙江省杭州市 311200

摘要：地震是人类社会所遭受的目前为止具有严重破坏能力的自然灾害之一，如果发生地震，将会对建筑物造成严重的损失，在进行建筑结构设计时，把隔震减震措施考虑进去，这样可以使建筑具有较高的抗震性，当遭遇地震时，可以更好地保护建筑物和人员。现阶段采取的抗震减震手段一般是在设计建筑结构时对建筑物刚度进行一定的单独设置，这样建筑物结构可以有一些延性，可以做到裂而不倒的状态。但是，这些传统的减震手段有缺陷，如果地震强度超过了设计承受的强度，整个建筑物就无法有效保证结构的整体安全性，对建筑结构减震防震控制技术的研究，可以使建筑物结构更加具有良好的减震抗震性能。

关键词：建筑结构；设计

1 隔震减震技术的发展

目前，我国对建筑物结构隔震减震的技术要求主要有以下几点：如果发生地震等级较小，那么建筑物结构将保持良好，不会断裂及倒塌；当发生的地震等级为中等规模时，建筑物结构受到的损伤可以进行修缮；当发生的地震等级为较大规模时，建筑物结构会出现断裂，但是不会倒塌，可以很好地保障人们的生命和财产安全。目前来看，现有的抗震减震设计主要有两个缺陷：第一，如果设计的构件比较大，在地震等级较大时，会对空间和建筑所要实现的功能发生影响；第二，虽然结构构件的延性可以在一定程度上吸收地震的能量，防止建筑物倒塌，如果进行震后修复，会需要比较多的资金。因此隔震减震技术越来越受到大家的重视，其关键技术在于对其结构性能如何更好地提升。

2 隔震减震技术基本原理

2.1 建筑物地基采用特殊材料

在进行隔震结构设计时，最重要的是把隔震层设置成一个较为柔性的层面，地震发生时，可以吸收一部分能量，减轻地震能对建筑物造成的损害。原有的抗震技术一般使用黏土和砂砾来达到隔震的效果。从抗震实际成效来看，效果不太理想，现阶段有很多新技术、新材料不断应用到抗震措施中，从实际应用效果来看，沥青作为地基隔震层填充材料是最为优越的，既经济又有较高的安全性。

2.2 隔震设施

根据相关研究，在建筑物基础和建筑之间如果设置有相关的隔震设施，可以损耗掉地震对建筑物造成损害的能量，从而可以把地震对建筑结构造成的破坏程度进一步降低，这种方式可以吸收大约80%的地震产生的能量，但是如果采用这个方式会使建筑物的自身振动的周期在一定程度上加大，所以高层建筑如果应用此项技术将会更容易倒塌，所以不太适用。现阶段，采用的隔震设施一般是橡胶垫，它主要是橡胶和钢板构成的，钢板用来支撑橡胶，可以在一定程度上提高隔震层的竖向高度。目前为止，橡胶隔震技术发展的较为成熟，因其具有阻尼比大、隔震效果好、可靠稳定性较高等优势得到了广泛的应用，但是橡胶防震垫存在时间较长后出现老化，性能变差的情况，这会造成橡胶防震垫的性能减弱。

2.3 层间隔震措施

在建筑结构与建筑结构的层间设置隔震装置，当遭遇地震伤害时，隔震装置可以在一定程度上把地震的能量吸收，以此可以减少地震所带来的能量对建筑物造成的损伤，进而可以达到减震的实际效果。层间隔震与基础隔震虽然在装置上差不多，但是隔震效果基础隔震高于层间隔震13%。基于此，层间隔震技术因其具有操作起来比较简单易行，一般在对旧建筑结构改造中得到应用。

3 隔震减震技术在工程中的应用

3.1 工程案例

本工程为某建筑结构有南北两座楼，其中南楼地上结构为四层，北楼地上建筑结构为五层，地下结构为一层。结构整体需进行隔震设计，另有隔震沟，教学楼设计的抗震类别为乙类，主席台、门棚、值班室抗震类别为丙类。

3.2 隔震支座参数性能

本工程采用基础隔震技术，水平方向按照技术标准设置减震系数为0.394，小于0.4，上部结构的减轻地震伤害的作用及抗震构造设计可以按照规范降低一度进行设计，水平地震影响系数按照标准规范可以选用最大值0.08计算。隔震橡胶支座按照规范要求第一形状系数大于15，第二形状系数大于5，橡胶硬度大于等于40，在12 MPa下的水平位移，应不大于遇到比较小概率发生的地震下建筑发生的最大位移可以是20.34 cm。在经过规范规定要求的试验最小时间的耐久性能试验以后，主要结构比如隔震支座刚度、阻尼特性等发生的改变不应该大于未做试验之前的20%，发生的徐变量也应该在支座内部橡胶总体厚度的5%以内。

3.3 安装施工

（1）按照设计标准要求，需要在隔震支座下支墩（框架柱）绑扎一定数量的钢筋，在建筑物中安置预埋螺栓定位模板检查其水平度并对隔震装置的进行调整，按照技术要求水平度误差最好是小于5‰，支座中心的设置安装标高与设计规划标高的偏差应该小于5 mm，安装后的形心位置误差应该在3 mm以内，检验符合标准后利用添加了徽膨胀剂的细石混凝土进行建筑物浇筑，在进行浇筑时要时刻关注螺栓套筒，要保证他的位置没有发生变化，然后在上部梁上面进行钢筋绑扎、建造支撑模型，最后对梁进行混凝土浇筑作业。

（2）在设置隔震层的下面，建筑物立柱与设置隔震支座的上面一层，在进行梁柱的浇筑施工时，要尽量不要设置在已经有预埋螺杆的位置上面，如果实在避免不了绑扎的钢筋与预埋螺杆位置重合时，需要积极和相关部门进行联系。

（3）在浇筑的混凝土强度没有达到85%时，不能进行安装隔震支座作业，等强度达到要求后方可进行作业，作业后注意把连接螺栓进行紧固。

（4）在对隔震层上面的支墩和梁的模板进行混凝土浇筑作业时，在隔震支座周围一定要进行临时模向支撑的施工，以此达到防止隔震支座水平移动的目的。

（5）隔震支座安装好后，埋件露出部分涂刷环富锌底漆一道，环氧云铁中间漆两道，氯磺化聚乙烯面漆两道，涂层干漆膜施工后总厚度应该在150 um以上。需要对除锈钢材表面进行st2等级除锈处理。

（6）隔震层以上结构应与水平方向固定物的防震缝宽≥1.2 mm，罕遇地震下支座最大位移和200mm的较大值，与竖直方向固定物的水平隔离宽≥20 mm。

（7）在工程施工阶段，需要及时对隔震支座发生的竖向变化做观测并记录。

（8）在工程施工阶段，为保护隔震装置，需要利用覆盖膜等设备进行隔震支座覆盖保护，避免受到损害影响建筑物隔震效果，还需要检查上部结构、隔震层部件和周围固定物的脱开距离是否符合规范要求。

3.4 隔震层的维护与管理

必须针对隔震装置检查和维护制定一系列的计划，应固定时间间隔查看隔震支座的发生的变形及外观状况，应定期检查是否存在可能限制上部结构位移的障碍物，如果有应该迅速清除。在遭受一定程度的地震损害时，在震后一定要抓紧时间对隔震装置进行应急检查。隔震层如果需要对部件进行改装、重新更换或进一步加固，应进行专项设计，并编制专项施工方案。

4 结论

目前，人们对建筑行业的隔震抗震技术要求越来越高，隔震抗震技术也越来越先进。根据不同的建筑要求，设计不一样的隔震技术，确保建筑物在遭受伤害时的稳定性。但是，减震隔震技术现阶段也存在很多方面的不足，技艺水平还需要进一步提高，因此，在未来相关部门要继续加强提升减震抗震技术的开发水平，进一步优化现有的技术和开发新的技术，使建筑抗震减震设计在建筑行业得到更好的应用。

参考文献

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