建筑结构设计中的隔震控制技术应用

建筑结构设计中的隔震控制技术应用

朱时忠

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摘要：近年来,我国经济发展十分迅速，世界范围包括我国很多地区出现了不同程度的地震，对人们财产甚至生命安全构成了严重威胁，在这样的背景下人们对建筑结构的防震性能要求越来越高。在建筑结构设计中通过隔震控制技术可以有效降低地震时建筑的损伤，从而达到保护人民财产和生命安全的目的。隔震控制技术主要是用在建筑结构基础以及上层结构底部中设置专门的弹性隔震层，可以有效降低地震时的震动对建筑造成的破坏。我国2010年正式实施的《建筑抗震设计规范》中对相关技术提出了明确要求，是我国首次针对隔震控制技术制定的标准。在长期的实践中发现，隔震控制技术具备有节能效果好、施工速度快且便捷、投资较小等众多优势，目前在很多建筑结构设计中得以应用。

关键词：建筑结构设计;隔震控制技术;应用

引言

地震发生后，人员的伤亡主要和建筑物的破坏和倒塌有关，因此抗震设计在建筑结构设计中的重要性不言而喻。为了寻求较好的设计方案，首先需要从隔震减震设计方面着手，根据不同类型的建筑工程项目，采用不同的隔震以及减震措施。对于建筑结构设计人员来说，应合理寻求最优的方案和优化措施，避免因为个人原因导致最终的建筑结构抗震设计效果打折扣。本文探讨部分隔震减震技术在建筑结构设计中的作用，为后续建筑抗震性能的提高提供一些参考。

1建筑结构设计中隔震减震的重要性

随着城市化进程的加速和人类社会的不断发展，建筑结构在地震等自然灾害面前的抗震能力显得尤为重要。地震作为一种常见而具有破坏性的自然现象，往往对建筑物和其内部设备造成严重损害，危及人员的生命安全以及社会的稳定运行。在这样的背景下，隔震减震作为一种先进的工程策略，为提升建筑结构的抗震能力和整体稳定性提供了重要手段。隔震减震策略的核心思想在于将建筑结构与地震产生的震动解耦，从而有效减少震动传递到建筑物内部的能量，降低结构的响应，保护其完整性和稳定性。这种策略的重要性体现在以下几个方面：首先，隔震减震策略能够显著提升建筑的抗震性能。通过引入隔震装置或减震设施，建筑结构能够在地震发生时有效地分离出震动，减轻对结构的影响，降低结构受损的风险。这对于地震多发地区的建筑物来说尤为关键，能够大幅度提高其在地震中的生存能力。其次，隔震减震策略有助于保护建筑内部的设备和财产。地震引发的振动往往会导致建筑内部设备的移位、破坏甚至停止运行，造成进一步的损失。通过隔离和减震措施，建筑内部的设备能够更好地抵御地震的影响，降低损坏风险，确保设备的正常运行。此外，隔震减震策略还可以减少地震对人员的威胁。在地震发生时，建筑内的人员往往会受到剧烈的摇晃和振动，增加逃生的困难。通过减小建筑结构的响应，隔震减震策略能够提供更稳定、更安全的环境，为人员提供更多的逃生时间和机会。综上所述，建筑结构设计中的隔震减震策略在提升抗震性能、保护设备财产以及增加人员安全方面具有不可替代的重要作用。随着技术的不断进步和实践经验的积累，隔震减震策略必将在未来的建筑领域中发挥更为广泛和深远的影响。

2建筑结构设计中的隔震控制技术应用

2.1基础隔震

基础隔震是一种地震防护策略，通过在建筑物的主体结构与地基之间添加隔震装置，使建筑物能够在地震发生时相对独立地进行运动。常见的基础隔震装置包括橡胶支座、金属弹簧和摆动支座等。橡胶支座由高强度橡胶材料制成，具有较好的伸缩性和耐震性能。橡胶支座承受建筑物的重力荷载，并在地震时通过变形吸收地震能量，减小振动传递到建筑物的幅度。金属弹簧由高弹性的金属材料制成，具有良好的弹性特性。金属弹簧能够在地震时发生弹性变形，吸收地震引起的振动能量，从而降低传递到建筑物的震动。摆动支座通常由摆杆和滑动装置组成，能够使建筑物在地震时以摆动的方式运动。摆动支座通过摆杆的摆动将地震能量分散和吸收，减小了建筑物受到的地震力。这些基础隔震装置的共同目标是减小地震引起的振动传递到建筑物的幅度，从而减少结构的倒塌风险。它们能够提高建筑物的地震安全性，保护人们的生命财产安全。在建筑设计中，根据具体情况选择合适的基础隔震装置，并进行工程计算和施工实施，以确保隔震效果的可靠性和稳定性。

2.2液体阻尼器

液体阻尼器是一种常见的建筑结构减震技术装置，其主要是使用流动液体来减缓建筑物振动并吸收能量。这种隔震减震装置的基本原理是利用液体在内部流动时对结构产生摩擦力和阻力，从而转化和消散地震或其他外部冲击所带来的能量。具体而言，液体阻尼器包括以下关键组成部分：其一，容积室。容积室是一个密闭的容器，内部充满了一定量的流动性液体（通常为油）。容积室通过管道连接到待减震结构上，并与外界隔离。其二，斜板装置。斜板装置位于容积室内，在其中有一系列平行排列且倾斜的金属斜板，这些斜板会随着地震或其他冲击力产生相对运动，并将此运动传递给流体。其三，出口限制装置。出口限制装置控制液体从容积室中流出的速度和压力。通常采用可调节喷嘴、调流器等来实现。当地震或其他冲击作用到建筑物上时，液体阻尼器的隔震减震功能发挥过程如下：首先，结构振动及流体移动。建筑物发生振动时，斜板装置会产生相对运动，并引起液体在容积室内流动。其次，液体阻力产生。液体与斜板之间的摩擦和阻力会消耗能量，并通过热量散失将该能量转化为其他形式。然后，能量吸收和减缓。由于出口限制装置的存在，流动液体在经过时受到一定程度的限制，进而产生了额外的压力和阻力，并进一步减缓结构振动。基于该原理，液体阻尼器可以显著降低建筑物受到地震或其他外部冲击所带来的破坏及失稳风险。

2.3隔震层抗风承载力验算

按规范规定，隔震结构在风荷载作用下，其所产生的总水平力不能超过自重的10%，本项目中隔震层以上的风荷载水平力合计为1170kN，隔震层以上的自重为131780kN，均能满足设计要求。同时，隔震层抗风装置与隔震支座屈服力设计值综合确定的隔震层抗风承载力设计值，不能低于风荷载下隔震层水平剪力标准值的1.5倍。隔震层应具有充分的屈服前刚度及屈服极限，并能满足风荷载和微振动的要求。

结语

在建筑结构设计的舞台上，隔震减震策略以其独特的魅力，为人类创造了一个抵御自然灾害的安全屏障。通过主动、被动和半主动的默契配合，建筑如同在地震的旋律中跳出华美的舞蹈，把灾难化为动态的节奏。尽管在实践中面临支座问题、结构走向问题以及结构选择问题等挑战，但随着技术不断创新和经验的积累，这些问题也将逐渐得到解决。

参考文献

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