隔震控制技术在建筑结构设计中的应用

隔震控制技术在建筑结构设计中的应用

周立井

云南结实建设工程有限公司单位邮编：678100

摘要：随着经济的快速发展，建筑行业前进脚步逐渐加快，建筑工程项目愈发复杂，对建筑物的安全性设置了更加严格的标准。鉴于各个地区地震灾害的频繁发生，传统的低层建筑隔震技术已经不能满足当前的需求。为了有效解决这一问题，许多学者开始研究新型抗震结构体系。深入研究和开发高效的隔震控制技术，将这些技术科学、合理地应用于各种建筑结构设计中，从而提升建筑的整体质量，保证使用的安全性。

关键词：隔震控制技术；建筑结构；结构设计

引言

隔震控制技术的关键是在建筑物的底部和上层结构之间巧妙地增加弹性隔震层。这种新型减振措施通过合理设置基础构件来实现对上部结构进行有效保护，并且可以根据不同场地条件及需求选择相应的隔震体系，达到经济高效、安全可靠的目标。因此，在进行建筑结构设计过程中，工作人员应当高度关注并灵活运用隔震控制技术，充分发挥其价值和作用，使建筑工程达到更高的质量。

一、隔震控制技术特点

隔震控制技术通过设计特定的隔震装置或结构来减少地震或其他形式的振动对建筑物及其内部设施造成的振动和损害。隔震是指在不影响结构正常工作性能前提下改变上部荷载作用方向以减小水平位移。该理念的核心思想是将建筑物与其基础或周边环境隔离，利用专用的隔震设备来承载和吸收地震或振动的能量，从而降低震动对建筑物内部的传播。分析隔震控制技术特点主要有以下几个方面：第一，良好的减震效果。通过使用隔震支座、隔震橡胶、减震器等设备，可以有效减少建筑结构受到的地震或振动能量，降低建筑物的震动响应，保证结构的安全性；第二，高度的灵活性和可调性。隔振控制技术表现出极高的灵活性和可调性，可以根据各种不同的设计需求和实际应用场景对隔振系统进行精细的调整和优化，满足各种地震条件和建筑物的特定需求；第三，从成本和效益的角度看，尽管最初的投资额度相对较大，但隔震控制技术可以有效减少建筑或设备的损伤，并降低后续修复和重建的费用。从长远的角度看具有极高的经济价值；第四，高度兼容性。这项技术可以与其他地震防护技术如加固措施、抗震墙等融合，从而构建一个多层次的地震防护体系，为地震防护提供更加全面和高效的支持[1]。

二、隔震控制技术在建筑结构设计中的应用

（一）建筑隔震体系的组成

建筑隔震系统需要根据不同地区的实际情况和需要选择合适的减震技术来进行设计与施工。作为建筑隔震系统的关键组成部分，隔震器可以有效提高建筑物的柔韧性。目前使用最广泛的隔振结构形式就是采用橡胶材料制成的黏弹性阻尼器来控制振动。当地震发生时，隔震器利用其独特的结构，如橡胶支座或摩擦摆隔震支座，允许建筑物在地基上产生一定的位移，从而降低地震对建筑物的直接冲击。同时由于具有较好的耗能能力和减震效果，还能吸收一部分由地震波所传递来的振动能量，减轻地面运动造成的损伤。阻尼器是一个至关重要的组件，核心功能是减少地震产生的能量，保证建筑在震动时不会产生过度的震动。阻尼器通常由粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器等组成，这些阻尼器利用其独特的材料属性，将地震产生的能量转换为热能或其他类型的能量，从而有效地减少了建筑物受到的震动影响。除此之外，抗拉和抗风设备也是关键组成部分。核心作用是提高建筑的抗拉和防风性能，保证在遭受地震或风灾的情况下，建筑可以维持其稳定性，不会发生倒塌或被风吹倒的情况。柔性连接模块的主要功能是连接建筑中的各种部件，共同抵御地震和风力的冲击[2]。

（二）隔震结构设计的方法

在制定隔震结构的设计方案时，技术团队必须严格遵循设计准则。隔震结构设计时应该充分考虑到建筑自身的特点和抗震要求，从而实现科学而合理的隔震方案。隔震建筑必须拥有适当的刚性，这样才能有效抵抗如风、地震等外界力量带来的冲击。同时保证建筑本身具有足够高的强度和稳定性，即满足抗震要求。此外，隔震技术可以有效地减小由于地震波而造成的建筑破坏。需要有合适的阻尼特性，有助于吸纳地震时产生的振动能量，进而有效减少建筑物在地震影响下的动态反应和损害。在挑选隔震设计方案的过程中，技术专家需要全面权衡建筑的功能性需求、所处地理环境以及经济效益等多个因素。对于高层建筑来说，其主要作用就是提高抗震性能和降低工程造价。尤其在地震活跃度较高的地区，使用隔震方法带来的经济收益格外突出。通过对上部结构进行合理的设计，不仅可以有效降低地震带来的损害，还可以实现成本的有效节约，通常可以控制在3%到20%的范围之内。在设计过程中，挑选适当的隔震器尤为关键。合理选用隔震器能有效减少上部结构对下部基础的影响，使建筑更具有抗震能力。常用的隔震设备有橡胶支座和摩擦摆隔震支座等几种。由于建筑结构本身具有一定的特殊性，因此需要对隔震装置进行相应的调整才能保证其抗震效果达到要求。为了提升建筑物在抗拉和抗风方面的性能，在隔震结构设计中加入抗拉和抗风设备也是一个必不可少的环节。在设计上部结构的过程中，技术专家需要依据降低后的水平地震影响系数来进行相应的计算。另外，结构的高宽比也是一个需要格外关注的关键参数。如果高宽比过大会导致基础破坏、梁端脱空等现象。一般情况下高宽比维持在3以下，不应超出4。若大于此范围则会对建筑抗震设计产生不利影响。

（三）隔震结构的计算分析

在进行抗震工程设计时，为了保证建筑物在地震影响下的稳定性和安全性，通常会按照抗震规范的具体要求来构建相应的计算模型，评估结构的抗震性能。在实际工作中需要构建隔震模型、非隔震模型。通过对我国部分地区进行大量实际震例调查和研究，可以得到不同场地类别下对应于各种典型建筑结构类型的相关特征记录，并以此为依据确定相应地震动参数。这批数据涵盖了地震影响系数的峰值、最大加速度等核心参数，这些都将被用作防范地震的关键输入条件。对于给定的场地类别和不同类型建筑物结构，通过对所选取的地震波进行统计分析可以得出相应的抗震设计建议值[3]。为了保证分析结果的精确性，还需挑选那些在统计上满足标准的地震波数据，这些数据应当具备代表性，并能真实地展现地震的各种特性。随后使用时程分析技术对建筑结构进行动态响应分析的手段。该方法主要是根据不同层之间的位移协调条件来确定各楼层的内力和应力分布，再利用振型叠加法求出层间剪力包络曲线。利用这一技术手段，可以独立地计算出每一层结构的剪力包络值，进而深入了解该结构在地震影响下的受力状况。特别需要注意隔震层与非隔震层间的剪切力比值。当建筑物处于非抗震状态时，隔震层与基础之间存在较大差异。由于隔震层的设计目标是减少地震对上层结构的损害，所以剪切力与非隔震层的剪切力存在差异。经过隔震处理之后，水平地震所带来的影响系数将会有所改变。通过减少影响系数，可以有效地减少地震的强度，这表示可以使用更低的地震烈度进行结构设计，进而有效地降低建筑的总成本并提升施工的效率。目前我国现有的建筑物中，大多数是以多层框架结构为主，因此对于这种复杂结构体系，可以使用多遇地震振型分解反应谱法，基于概率统计的抗震设计方法，可以合理地模拟普通抗震结构的性能。

三、结束语

综上所述，随着建筑工程技术的不断发展，各种技术已经得到了明显地优化和应用。在众多技术手段当中，隔振控制技术是最为常用的手段之一，在实际应用中取得了良好的效果。隔震控制技术的主要功能是有效减少地震可能对建筑造成的潜在伤害。该技术可以根据不同地区环境下所需采取的抗震措施进行选择，进而实现良好的防震效果。在设计和执行隔震结构的过程中，必须严格按照《抗震设计规范》和《隔震设计规范》等相关的标准和规定来操作，保证设计方案具有高度的安全性、可靠性和合规性。

参考文献

[1]王钰.隔震、减震控制技术在建筑结构设计中的运用分析[J].低碳世界,2023,13(01):75-77.

[2]张凯.建筑结构的隔震、减振和振动控制[J].中国建筑金属结构,2022,(02):62-63.

[3]许婷婷.隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究,2021,6(18):205-206.