简析建筑结构设计中隔震减震控制技术的应用

简析建筑结构设计中隔震减震控制技术的应用

白雪

河北建研建筑设计有限公司 河北省石家庄市 050011

摘要：建筑为人类提供了遮风挡雨的空间，也是人们提高生活品质的重要设施。对于建筑设计与施工人员来说，如何确保建筑的结构稳定性，提高抗震性能是必须重点考虑的因素。如今城市化发展速度不断加快，城市内高层、超高层建筑越来越多，建筑的抗震性能需要进一步提升。基于此，本文探讨防震减震控制技术在建筑结构设计中的运用方式，保证建筑能够在地震灾害来临时屹立不倒，保障建筑内人员的生命安全。

关键词：建筑结构设计；隔震减震控制技术；应用

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。

1建筑结构设计中隔震减震控制技术的应用优势

（1）提高建筑物的抗震能力。隔震减震控制技术可以有效地减少地震对建筑物的影响，提高建筑物的抗震能力，降低建筑物的倒塌风险。（2）缓解地震对人体的危害。隔震减震控制技术可以减少地震对建筑物内部的振动，从而缓解地震对人体的危害，保护人员的人身安全。（3）延长建筑物的使用寿命。隔震减震控制技术可以减少建筑物的振动，降低建筑物的损耗程度，从而延长建筑物的使用寿命。（4）提高建筑物的舒适度。隔震减震控制技术可以减少建筑物的振动，提高建筑物的舒适度，使居住在建筑物内部的人员感到更加舒适。

2建筑结构设计中常用隔震减震技术分析

3.1隔震策略

3.1.1地基隔震

在发生地震时，建筑物的地基是建筑物与震源发生最直接接触的区域，并且在震后会有直接的震动，所以在地基中安装隔震设施可以有效降低地震对建筑造成的影响。在建筑物的地基上安装隔震装置是对建筑物的基础部位进行隔震处理，一般情况下会在建筑结构的基础上铺设垫层，这样可以减少由于地震引起的震动，减少对建筑物的冲击。传统的建筑隔震施工技术主要是在建筑的地基上混合铺设黏土和砂土或在软黏土和砂土之间放设土工布。在我国建设工程技术进步的今天，有关部门在进行抗震措施的设计时，开发了改性沥青阻尼减震材料，这种材料能够有效取代黏土砂垫层。因为具有极强的隔震减震能力，可以有效地降低建筑构造在地震中受到的破坏，获得了广泛应用。

3.1.2悬挂隔震

所谓的悬挂隔震指的是将建筑物的大多数或全部的结构悬挂起来，在发生地震时，主体结构会跟随地壳的运动而晃动，这样可以减少地震对悬挂建筑结构的冲击，减少对建筑造成的影响。采用悬挂隔震的方法，其抗震性能较好，但因为需要投入大量的工程成本，普通的住宅建筑物不宜采用。

2.1.3基础隔震

建筑结构的基础隔震指的是在建筑的基础以及建筑的上部结构中安装具有隔震作用的装置，从而有效预防地震产生的地震波传递到建筑的上部结构，有效提升建筑上层结构具有的抗震能力。因此，基础隔震措施适合于楼层较低或较多的建筑物，其形状也是具有规律性的建筑物，其主要功能是延长建筑物本身的自振周期。

2.1.4层间隔震

层间隔震是在原建筑结构的基础上增加隔震减震装置，将其中部与原来的结构隔热层通过改造达到减震效果，当地震来临时，利用隔震和防震技术可以起到缓冲地震波的作用，并将地震所引起的地震波进行吸收和消解，进而很好地降低在发生地震时建筑结构受到的震动。

2.2减震策略

2.2.1无粘结钢支撑体系

无粘结钢支撑体系是一种灵活的减震支撑体系，它的作用是在建筑内部的钢支架和外面包裹的钢管的空隙处不粘结，或在建筑内部的钢支架和外部包裹的钢筋混凝土和钢管混凝土的缝隙中加入无粘结漆，从而形成滑移界面，在支架的中部布置外包层，在支架的两端留出合适的内部钢支架部位，并采用高强度的螺栓对框架结构进行加固，以增加建筑结构能够承受的压力和张力。但是，应特别指出，在采用非粘结钢支撑体系时，应对滑动接触面所采用的材质和几何参数进行严格地估算，允许内部钢支架与外部包裹层形成自由滑动范围，防止内部钢支架发生横向变形。

2.2.2对建筑物采用消能减震装置进行抗震加固

针对地基的防震设计，相关工作人员在建设建筑工程之前，要根据防震设计的相关规定，在建筑的重要部位设置隔震设备，建筑工程完成施工后，若要进行结构的防震加固，就必须采用加大阻尼的方法，在多层建筑的上部结构、钢结构和隔震的中间部位增设消能减震装置，以改善结构的抗震性能。

2.2.3合理布置结构的平面与竖向

在设计建筑结构时，为了实现隔震减震效果，必须注意建筑结构平面布局的作用，坚持平面简单、规则的原则，沿建筑的两个方向对称设计抗侧力构件，使建筑的两个方向具有同样的刚性，同时质心和刚心保持重合。若采用竖向布置，则各竖向构件应沿高度均匀地改变，并且保证连续性，避免侧向刚性和承载力发生变形。但要特别指出，在设计时，不得采用“头重脚轻”形状突然变化的立面以及不规则的平面，避免因结构应力集中而产生扭曲现象，从而影响建筑物的整体刚性。

2.3建筑场地和施工工艺的合理选择

在选择建筑所在的区域时，应尽量选择避开软土地基以及接近地震断裂带的区域。在建筑施工前，需要对建筑所在区域周边的地质条件以及水文实际进行相应的考察，为减少自然灾害对建筑物当地的经济造成损失，保障居民生命财产的安全，在选择建筑所在区域时应尽量避免在易发生地震的区域，另外也要避免修建工业基地。对于建筑工程来说，主要的结构类型分为砖混结构以及钢筋混凝土结构。在具体施工过程中，需要根据结构的设计要求，选择适当的施工工艺。现阶段主要使用的结构是钢筋混凝土结构，因为它的承载能力较强，而且不容易发生变形。在抗震设计过程中，采用钢筋混凝土施工技术，其具有的优势是非常明显的。在进行抗震设计时，需要根据建筑所在的区域方案进行最后的确定，防止盲目开展施工，另外，还要根据建筑物的特性和抵抗地震等级来进行科学的选取。

3工程概况

本工程为某小学教学楼，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。

3.1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12MPa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20.34cm。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。隔震装置中，为隔震支座起到支撑作用的框架柱，在进行施工作业时顶面水平度误差最好是小于5‰，隔震支座中心的安装的平面位置与设计规划的位置偏差应该小于5mm；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5mm；如果同一框架柱上安装三个及以上的支座，那么支座与支座之间的顶面高度差值应该小于5mm。

3.2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5mm，安装后的形心位置误差应该在3mm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150um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≥1.2mm，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≥20mm。（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。

3.3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结语

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。

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