建筑结构隔震减灾技术的研究与应用

建筑结构隔震减灾技术的研究与应用

何瑞宗

石嘴山市九基建筑工程有限公司，宁夏回族自治区石嘴山市，753400

摘要：随着我国建筑工程的快速发展，在结构施工过程中隔震减灾技术逐渐成为研究的热点。文章介绍了隔震减震的设计意义，详细讨论了各种隔震装置的特点和适用范围，包括橡胶隔震支座、滑移隔震支座、钢弹簧隔震支座等。通过对这些隔震装置的分析和比较，探讨了建筑结构隔震减灾技术的应用实例。

关键词：建筑结构；隔震减灾；应用

引言

地震对建筑物的危害是非常严重的,建筑结构隔震减灾技术是一项重要的抗震技术，旨在通过特定的装置和方法减少地震对建筑物的损害.为了减少此类危害，土木工程专家通常采取了一系列的抗震措施，如加强建筑物的结构、使用隔震和减震技术、选择合适的建筑材料等。同时，在建筑物的设计和施工过程中，也需要严格遵守相关的抗震规范和标准，以确保建筑物具有足够的抗震能力。

1隔震减震设计意义及技术原理

在建筑工程施工作业过程中，为充分展现建筑自身功能，应全面提高建筑工程施工质量，加强施工安全管理。建筑结构设计中开展隔震减震设计，工程设计人员应充分考虑对建筑结构的抗震性能要求，持续优化改进结构设计方案，提高人们居住的安全性以及居住品质。

建筑结构隔震技术主要通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层来实现。隔震层通常由隔震支座、阻尼器等组成，这些装置能够吸收、消耗和分散地震能量，从而减少对上部结构的冲击

2隔震减震的设计原则

1）简化性。通过简化建筑结构，有效提高建筑整体抗震性能。在进行隔震减震设计时，需要做好建筑结构简化，防止设计方案过于复杂。以性能、设计技术等多个方面作为切入点，通过合理预留相应活动空间，更好展现出建筑结构自身抗震性能。2）抗拉性。建筑结构抗拉性能是影响整体隔震减震效果的关键因素。在建筑结构设计时，按照相关标准要求，对各结构的耐久性和抗拉性能进行充分评估和控制，确保建筑结构的安全和稳定。应采用先进的技术手段，深入研究结构的受力特性，优化设计方案，提高建筑抗震性能。同时，还应考虑材料选择和施工质量，以确保建筑结构在地震等自然灾害面前能够保持结构安全。通过全面的设计方法，有效提升建筑结构的抗震能力，减少地震等自然灾害对建筑造成的损害。3）整体性。设计应从全局出发，深入分析结构的受力特点和抗震需求，全面考虑隔震减震设计策略，制定科学合理的隔震减震技术方案，提高建筑结构的抗震性能，确保设计方案能够充分发挥建筑结构的整体隔震减震功能。设计应严格遵循隔震减震设计原则，综合分析建筑结构自身稳定性、安全性等多个方面的影响因素，并根据施工现场、建筑结构设计要求等，不断完善隔震减震设计方案，有效提高整体设计水平。

3隔震装置的分类和特点

建筑结构隔震技术主要通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层来实现。隔震层通常由隔震支座、阻尼器等组成，这些装置能够吸收、消耗和分散地震能量，从而减少对上部结构的冲击

3.1隔震橡胶支座

（1）构造和工作原理。建筑橡胶隔震支座是由多层橡胶和钢板相互叠加而成，其工作原理是通过橡胶的弹性变形来吸收和消耗地震能量，从而减少建筑物的震动和破坏。（2）优缺点。该支座的优点在于具有较高的竖向承载力和水平变形能力，可以有效地减少地震对建筑物的影响，同时具有较好的稳定性。缺点在于其橡胶材料易老化，需要定期更换，且其适用范围有限，一般适用于层数较少、跨度较小的建筑物。（3）适用范围。建筑橡胶隔震支座适用于抗震设防烈度较高的地区，特别是在地震频繁发生的地区，能够有效地保护建筑物和人员的安全。同时，该支座也适用于一些对振动控制要求较高的建筑物，如医院、实验室等。但需要注意的是，在选用和安装隔震支座时，需要根据具体情况进行设计和施工，以确保其性能和效果。

3.2滑移隔震支座

（1）构造和工作原理。滑移隔震支座通常由上支座板、下支座板、中间滑块、橡胶垫板和密封装置等组成。在正常使用情况下，上支座板和下支座板通过摩擦力或螺栓连接在一起，中间滑块可以在橡胶垫板上自由滑动。当地震发生时，上部结构产生的水平惯性力超下支座板之间会发生相对滑动，从而使上部结构的振动得到缓解。（2）优缺点。滑移隔震支座具有隔震效果好、稳定性高、适用范围广、经济性好等优点。它可以有效地减少地震作用向上部结构的传递，降低结构的地震响应，保护建筑物和人员的安全。滑移隔震支座的缺点主要包括滑移量有限、需要定期维护和更换橡胶垫板等。此外，滑移隔震支座的设计和施工需要较高的技术要求，需要专业的设计和施工团队。（3）适用范围。滑移隔震支座适用于抗震设防烈度较高的地区，特别是在高层建筑、大跨度桥梁、重要的工业设施等结构中具有广泛的应用前景。总之，滑移隔震支座是一种有效的隔震装置，它可以通过减少地震能量向上部结构的传递，提高建筑物的抗震性能。在实际工程中，应根据具体情况选择合适的隔震支座，并进行合理的设计和施工，以确保其隔震效果和安全性。

3.3钢弹簧隔震支座

（1）构造和工作原理。钢弹簧隔震支座通常由上支座板、下支座板、钢弹簧和阻尼元件等组成。在上支座板和下支座板之间安装有若干个钢弹簧，钢弹簧通过压缩和回弹来吸收和释放地震能量。阻尼元件（如硅油、橡胶等）则用于控制钢弹簧的运动，消耗地震能量，减小结构的振动响应。（2）优缺点。钢弹簧隔震支座的优点是具有较好的隔震效果，可以有效地减小结构在地震中的振动响应，保护结构和人员的安全；竖向承载力高，竖向刚度大，竖向变形小；复位能力强，在地震后可以使结构快速恢复到原来的位置。钢弹簧隔震支座的缺点是价格相对较高；阻尼比较小，需要配合其他阻尼器使用。（3）适用范围。钢弹簧隔震支座适用于一些重要的建筑物和结构，如医院、学校、核电站、桥梁等。特别是在高烈度地区或地震活动频繁的地区，采用钢弹簧隔震支座可以显著提高结构的抗震能力。

   3.4阻尼器

（1）构造和工作原理。阻尼器构造通常包括：配重物体、传感器、控制系统、液压装置，当建筑物受到风力或地震的影响时，阻尼器通过传感器探测到外力的方向和大小，然后通过液压或弹簧装置使配重物体向相反方向运动，从而产生与外力方向相反的阻力，抵消建筑物的摇晃。这种反向运动类似于在摇晃的小船上通过身体移动来取得平衡。（2）优缺点。阻尼器的优点是能够显著减少或消除运动物体的振动，通过提供运动的阻力来耗减运动能量，从而稳定物体或减小振动的幅度；能够有效隔离各种动力设备的振动，保护和延长设备的使用寿命；能够显著减少地震等自然灾害对建筑物的破坏。阻尼器的缺点是在振动频率大于系统固有频率时，可能会增加振动的传递率，导致减振效果不佳；某些类型的阻尼器（如磁阻尼器）只能控制特定方向的振动，无法全面解决所有方向的振动问题。（3）适用范围。阻尼器的适用范围非常广泛，主要适用于建筑和桥梁、航天航空及军工领域、汽车和摩托车、工业设备。

    4建筑结构隔震技术类型

建筑结构隔震技术主要分为基底隔震、层间隔震、高位隔震和局部隔震等几种类型。

4.1基底隔震：在建筑物的底部设置隔震层，将上部结构与地面隔开。这是目前应用最广泛的一种隔震方式。

4.2.层间隔震：在建筑物的某一楼层设置隔震层，将建筑物分为上下两部分，通过隔震层来减少地震对上部楼层的影响。

4.3.高位隔震：在建筑物的高位部分设置隔震层，适用于对地震安全性要求较高的建筑。

4.4 局部隔震：对建筑物的某个局部结构进行隔震处理，如对桥梁的桥墩、塔楼的底部等进行隔震。

5建筑结构隔震减灾技术的应用实例

5.1隔震技术在校舍建筑中的应用

某建设项目由13栋新建结构单体组成，其中初中部教学楼、高中部教学楼、礼堂、阶梯教室、综合楼、食堂和教师宿舍、男生宿舍、女生宿舍采用隔震技术，隔震支座采用橡胶隔震支座；体育馆拟采用屈曲约束支撑的消能减震技术；看台因单体建筑面积较小，不采用减隔震技术，采用性能化设计，以保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求；连廊、大门、牌坊不在抗震设防专项审查范围内。该项目处于高烈度区，其中初中教学楼拟采用橡胶隔震支座的隔震技术，设防目标在设防地震下，其建筑结构须完全保持弹性，且非结构构件无明显损坏；在罕遇地震下，其隔震支座仍能正常发挥功能。

5.2隔震技术在不同类型建筑中的应用

（1）在高层建筑中，隔震技术可以通过在建筑的上部某两层间设置隔震层，隔离震动的水平成分对于隔震层上部结构的传递，降低地震对于结构稳定性的影响，并且通过隔震层上部结构与下部结构的耦合作用，降低地震对于隔震层下部结构的反应，提高建筑物整体的稳定性。（2）在多层建筑中，隔震技术可以在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层，通过隔震层来阻隔地震能量向上部结构的传导，从而减少地震对建筑物的破坏。（3）在桥梁建筑中，隔震技术可以通过在桥梁的桥墩和上部结构之间设置隔震层，减少地震对桥梁的影响，从而保证桥梁的安全和稳定性。

结束语

建筑结构隔震减灾技术是一种通过在建筑物的基础或下部结构和上部结构之间设置隔震装置，形成隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，减少输入到上部结构的地震能量，同时延长上部结构的自振周期，降低上部结构的地震反应，达到预期的抗震防震要求的技术。

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