建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨

摘要：在各种自然灾害中，由灾难性地震引发的地震破坏性最大。例如，2008年5月12日，四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县发生8.0级地震。这次地震不仅导致学校、房屋、工厂和办公楼倒塌，还导致许多人的生命瞬间消失。2008年四川地震的严重影响使人们更加关注隔震措施在建筑工程设计中的应用。在比较不同破坏程度的建筑结构设计时，没有隔震和减震措施的建筑破坏程度严重；采取了科学合理的隔离减震措施的建筑物仍然像泰山一样稳定。这一事实告诉我们，在确保建筑结构设计满足实际施工要求的同时，有必要采取隔震和减震措施，有效提高建筑的安全性和稳定性，有效保护人民的人身和财产安全。本文从隔震减震技术应用的重要性出发，分析了隔震减震技术在建筑结构设计中的应用，希望能为相关人员提供一些参考。

关键词：建筑结构；减震设计；问题；措施

1隔震减震技术的基本原理

随着人们对自身安全的重视，人们越来越关注建筑物的安全性和稳定性是否符合要求。因此，人们也对建筑结构的隔震减震设计提出了更高的技术标准。因此，传统的技术方法无法满足人们的高水平要求。目前，建筑结构中常用的隔震技术通常是安装隔震支座、阻尼器或下部结构。当受到地震破坏时，隔震装置可以有效地防止地震破坏的能量传递到建筑物。通过这种隔离方法，可以在一定程度上减少地震能量对建筑结构的影响，因此，可以在某种程度上降低地震对建筑结构造成的能量破坏程度。

1.1建筑基础所用的特殊材料

在设计隔离结构时，最重要的是将隔离层设置为相对柔性的层。当地震发生时，它可以吸收一些能量，减少地震对建筑物造成的破坏。原有的抗震技术一般采用粘土和砾石来达到隔震效果。从实际抗震性能来看，效果并不理想。目前，许多新技术和新材料不断被应用于地震测量中。从实际应用效果来看，沥青是基础隔离层最优越的填充材料，既经济又安全。

1.2隔震设施

根据相关研究，如果在建筑物的地基和建筑物之间安装相关的隔离设施，可以将地震产生的能量耗散到建筑物上，从而进一步降低地震对建筑结构的破坏程度。这种方法可以吸收地震产生的大约80%的能量，但如果采用这种方法，会在一定程度上增加建筑物自身振动的周期，所以如果将这种技术应用于高层建筑，它们将更容易倒塌，所以不是很适合。目前使用的隔离设施一般是橡胶垫，主要由橡胶和钢板组成。橡胶采用钢板支撑，可以在一定程度上提高隔离层的垂直高度。到目前为止，橡胶隔震技术的发展已经相对成熟，并因其具有阻尼比高、隔震效果好、可靠性和稳定性高等优点而得到广泛应用。然而，橡胶隔离垫在长时间后老化并性能恶化，这将削弱橡胶隔离垫的性能。

1.3层间隔离措施

在建筑结构的楼层之间安装隔离装置。当遇到地震破坏时，隔离装置可以在一定程度上吸收地震的能量，从而减少地震给建筑带来的能量所造成的破坏，达到减震的实际效果。尽管层间隔离和基本隔离在安装方面相似，但基本隔离的隔离效果比层间隔离高13%。基于此，层间隔离技术因其简单易操作，在旧建筑结构改造中普遍应用。

2建筑结构设计中的隔震与减震问题

2.1隔震和减震支座将受到抗震墙的影响

如果在隔震和减隔震设计中不考虑建筑的实际情况和特点，以及抗震墙的承载能力，很可能导致地震破坏。减震和隔震设计的不合理或间距过大会导致建筑物在地震时的倾覆力增加，从而对抗震支座的拉力产生一定影响，降低其抗震性能。在设计抗震减震支座时，应考虑当地的地理环境和建筑的实际情况。轴承的安装和设置应在应力区域较大的一侧进行。此外，应充分考虑可能因拉力而影响隔离和减震支架的因素。设置时应采取有效的避免措施，否则拉力的影响会降低实际的减震效果。

2.2建筑朝向对抗震性能的影响

在高层建筑中，抗震设计尤为重要，是建筑结构的重要组成部分。高层建筑发生地震时，地震产生的建筑方向非常明显，这个方向会直接对减震和隔震产生一定影响。我们都知道地震是由灾难主义引起的。相关设计人员在设计建筑时，需要根据建筑工地的实际情况，以及该地区的地质结构和气候条件进行综合分析，以确保建筑施工能够满足当地的地质特征和地震方向。避免建筑物和地震方向在同一水平方向，这会加剧地震对建筑物的破坏。如果确保建筑物和地震方向处于垂直状态，就可以有效避免这一问题，并大大减少地震对建筑物造成的破坏。

2.3建筑结构的选择产生的影响

传统建筑抗震能力弱的主要原因还在于建筑结构的选择不合理，降低了减震和隔震的强度。此外，传统框架结构的主要特点是剪切变形，不利于充分发挥减震隔震设计的优势。因此，目前通常采用橡胶支座进行隔震设计，可以大大提高隔震效果。

3建筑结构的主要隔震措施

隔离措施主要包括基础隔离、基础隔离、层间隔离、悬挂隔离等方法。具体应用需要根据建筑本身的设计和周围地形环境的实际情况充分考虑和决定，然后才能选择最合适的隔离措施。

3.1基础隔离

基础位于建筑物与地震能量之间的夹层中，与地面直接接触，表明地震来临时基础将受到地震波的直接冲击。正是由于这一特点，地基成为减轻地震波对建筑物破坏的关键结构。因此，设计人员开始注重基础材料的选择，选择具有隔震功能的材料。例如，橡胶垫、磁悬浮和滚动钢球等材料。最广泛使用的措施是使用竖立的垫层来缓冲地震能量。传统的垫层由粘土和沙子制成，或者在基础和地面之间的连接处填充土工织物。这种方法的使用可以降低工程成本，有效地提高建筑物和地基在地震发生时的滑动效率，从而达到减震的目的。但经过长期的实际观察发现，高频振动会对垫层材料造成磨损，使垫层中的砂粒不断排出，从而增强地面与建筑物之间的摩擦。接触区将逐渐失去对地震能量的削弱作用，导致接触区出现裂缝。目前，大多数建筑都改变了原来的垫层材料，用层压橡胶代替了原来的砂垫层，大大提高了建筑的减震能力。常用的叠层橡胶并不完全由橡胶垫组成，而是在橡胶垫中添加了局部钢板，使钢板和橡胶交错放置，有效地将两者结合在一起，成为优秀的减震设备。钢板的作用是抑制相邻的橡胶垫，橡胶垫独特的弹性特性有助于它们在内部发生显著变形的同时保持强大的稳定性。它们是目前最优质的基础隔离材料。但橡胶材料成本高，施工过程困难，不适用于地震带相对落后的农村地区。因此，随着现代科学技术的快速发展，研究人员不断对各种材料的隔离性能进行测试和研究，发现了一种新型的垫层材料，即改性阻尼沥青。改性阻尼沥青具有优异的柔韧性，可以吸收地震波向上输出的大部分能量，并最大限度地抑制基础下层的地震波，避免其扩散到建筑物中。此外，改性阻尼沥青材料应用后，垫层材料的使用寿命显著延长，大大降低了加速度，使其呈现出增强位移的效果。其次，沥青材料成本相对较低，施工工艺相对简单，可以在农村广泛使用。

3.2基础隔震

基础隔震的设计布局通常位于建筑物的基础和上部结构中。通过柔性连接，它成为一种高质量的隔离装置。该装置的使用可以大大降低地震波对建筑上部结构的不利影响，进一步达到建筑的整体抗震效率。整个建筑基础隔震体系包括三个环节：上部结构、隔震装置和下部结构。隔震原理是利用结构的长周期性，通过建筑物底部的集体位移来降低上部结构位移的强度，并将地震波的强度传递到地面或被吸收，从而确保上部结构的稳定性。该技术方法的研究成果来自过去东京帝国酒店的软土地基，但并非所有软土地基都能达到相同的效率。因此，研究人员不断寻找类似的材料来代替软粘土层，从而产生了目前的地基隔震技术。然而，基础隔震技术的经济效益相对较低，在我国实际建筑设计中的应用也相对较低。它只应用于地震多发地区和重要的公共建筑，如桥梁、核设备等。然而，这项技术具有很强的发展前景，其发展方向越来越得到大多数专业工程学者的认可。目前，随着市场经济的不断发展，橡胶钢板叠层垫层的设计逐渐被人们所接受。然而，它唯一的缺点是不能实现建筑物的横向地震吸收，只能实现纵向地震吸收效果。但是，基础隔震可以在纵向减震的前提下进行优化。目前，中国使用基本隔离技术的建筑数量已超过数百万平方米。技术人员和学者正在逐步增加对基本隔离系统的探索，努力在保持其可靠性的同时提高其经济效率，从而有效地促进了中国经济利益的积极发展。

3.3层间隔离

在建筑结构夹层与原结构之间有原始隔热层的前提下，夹层隔离设有消能设施，以削弱和吸收地震波的能量。楼层隔离的主要作用是加强和屏蔽基础隔离，这是构建隔离措施中不可或缺的一步。与基础隔震相比，楼层隔震位于建筑结构的上部，但位置的变化不会影响其阻尼效果。上部结构和阻尼设备可以同时吸收和消除从下部结构向上传输的地震波。该技术在日本得到广泛应用，不仅对新建房屋具有减震效果，而且对老旧房屋具有加固效果，具有较高的经济效益。目前，层间隔离技术在我国的应用已不再局限于屋顶，而是逐渐应用于各种建筑工程中。目前，层间隔离技术在我国也被广泛应用，通常用于高层和大空间建筑的设计。随着我国研究人员和专业学者对层间隔震技术的不断探索和研究，层间隔震的技术将日益完善，这将对我国建筑的减震效率起到积极作用。

3.4悬挂隔震

悬挂隔离，顾名思义，是将整个建筑结构悬挂起来，以防止建筑物接触地面，从而使地震波不能传输到建筑结构的内部。该技术中最著名的隔离设备是巨型钢框架悬挂系统，该系统主要由框架和下部结构两部分组成。这两种结构相互独立，实现了机械分离效果。主框架与一般框架结构一致，但下部结构通常采用缆索和悬挂的悬挂形式，这是建筑结构的主要受力部分。悬挂隔震技术是我国火电厂桥梁结构和锅炉构架中最常用的隔震技术。随着时代的变化和生活水平的不断提高，人们开始关注环境质量的改善，强调事物的美观性和观赏性，强调建筑的多功能性。悬挂隔离技术可以与现代生活理念完美契合，减少与地面接触的建筑形式罕见且极具特色。上悬下隔的建筑将在未来多样化的功能建筑中发挥意想不到的作用。悬挂隔震中的阻尼装置也受到了当前研究人员的欢迎，成为一个热门的研究项目。由不同材料制成的阻尼器的诞生是悬架隔离技术逐渐兴起的最好证据。

结论

综上所述，建筑工程管理层对建筑结构隔震减震技术的重视体现了其重要性，但它还有一个不断发展和成熟的过程。对于地震多发地区的建筑来说，抗震性能决定了其安全使用寿命，更关系到人民群众的生命财产安全。如何保证建筑工程的抗震性能是建筑设计师必须认真对待的一个重大问题。要充分掌握不同隔震减振技术的选择方法，科学设计。本文简要分析了建筑结构设计中常用的隔震减振技术，可供设计人员参考。

参考文献

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