建筑结构设计中的隔震减震措施

1、传统抗震设计的局限性分析

在传统社会背景下，建筑结构的抗震设计工作需要设计人员通过强化建筑结构强度以及延性，建筑抗震能力显著提高，但这种设计理念存在明显的局限性。总体看来，在设计工作中，设计人员始终坚持小震弹性、中震修复以及大震不倒的目标，建筑结构的结构以及非结构构件破坏问题完全无法避免。此外，在钢筋数量配置增加以及截面积增大方法的使用下，即便建筑结构刚度和承载力有所提升，但带来材料浪费的问题，使得地震灾害发生后，很有可能会出现更加明显的地震响应[1]。同时，在结构设计过程中，设计人员并未针对建筑功能进行整体研究以及分析，最终所形成的建筑结构抗震方案在性能方面存在一定的缺陷，无法满足现阶段建筑工程抗震设计方面的要求，影响到建筑工程结构的安全性。

2、建筑结构设计工作中的隔震减震基本原理

在建筑结构设计工作中，减震方式的应用使得建筑结构的抗震性能够明显提高，通常都会将消能装置在关键结构部分进行安装，通过局部变形，在提供附加阻尼的前提下，有效地消耗上部结构的地震能量。在设计期间，设计人员通常是将剪力墙、连接件等作为主要的消能杆件。在建筑工程面临小地震现象时，这些消能组件以及其他装置能够与整个建筑工程共同发挥作用，使得建筑工程保持一种弹性状态。在地震强度相对较高的情况下，建筑侧向变形也会变得越发明显，消能杆件和设备可以产生较大的阻尼，确保建筑工程的动能能够转化为其他能量及时消耗，有效地降低地震灾害对于建筑工程安全性、稳定性产生的影响。

隔震设计方法则是要求设计人员通过在建筑结构中设置相应的隔震装置或者是构件形成相应的隔震层，确保建筑的上方结构能够与下层建筑有效隔离。隔震层有着较大的阻尼刚度，在地震灾害发生后能够吸收地震能量，避免向上部结构传递。这种隔震设计方法能够在隔震装置的帮助下利用其变形的功能，吸收、处理地震能量，将其转化为其他能量逐渐消散[2]。此外，隔震层能够有效地延长建筑结构自身的自振周期，在地震灾害出现之后，建筑结构的共振效应能够有效削弱。在遭遇地震灾害时，建筑结构中的隔震层会出现明显的水平变形问题，上部结构的变形相对较小，能够有效地维护上部结构以及内部构造的安全性和稳定性。

3、建筑结构设计工作中所使用的减震措施

3.1 减震结构设计

在建筑结构设计期间，减震措施的应用需要设计人员使用减震结构设计方法，针对建筑结构的特性以及减震工作目标进行研究和分析，引入减震装置，并始终坚持耗能效率最大化的基本原则，将其在层间位移较大的位置上进行布局设计。同时，使用线性以及非线性方法针对建筑结构地震灾害期间的动力变化状况进行研究以及分析，而非线性分析方法可以做到实时反映地震灾害发生后建筑结构实施响应状况。设计人员通过使用多尺度分析方法，能够将建筑工程整体模型以及局部精细模型有效融合，以此推动耗能效率以及成本的平衡发展，提出最佳建筑减震设计方案。在减震结构设计工作中，设计人员需要针对建筑减震装置的可替换性以及维护便利性进行分析，基于性能导向，使用定量分析方法，确保减震装置的性能水平能够满足隔震目标的要求。此外，在减震装置以及减震结构设计应用期间，需要使用拓扑优化方法，与建筑结构进行协同设计，确保结构的安全性能水平能够进一步提高。

3.2 减震装置的合理选择

减震装置作为建筑结构设计期间最为常用的减震措施，通常可以分为位移型减震装置以及速度型减震装置。前者可以通过局部部件的变形控制对结构位移现象进行管控，从而有效地降低建筑结构产生的地震反应。在地震灾害发生时，金属阻尼器可以在结构出现塑形变形情况前产生屈服现象，借此有效消耗因为地面运动而产生的振动能量。摩擦阻尼器则在地震灾害发生后，通过相对运动对地震能量进行消耗。后者是以结构地震反应速度的控制为核心，能够有效削弱地震作用，通常又可以分为粘弹型阻尼器和粘滞型阻尼器。粘弹型阻尼器能够在粘弹材料的耗能作用的影响下，使得建筑结构的附加刚度和阻尼能够全面提升，有着良好的减震耗能效果。粘滞阻尼器与流体运动原理有着密切的联系，在流体通过节流孔时，粘滞阻力随之而生，无需使用外部能量，可以有效地吸收地震作用产生的能量。设计人员需要根据工程结构防震的基本要求，选择使用速度型以及位移型的减震装置，提高建筑结构自身的抗震性能。

4、建筑结构设计工作中的隔震措施

4.1 基础隔震设计方法

基础隔震作为常用的建筑结构隔震设计方法，需要设计人员将隔离层在建筑以及地基之间进行设计以及安装，确保地震灾害发生之后的能量能够转移到隔离层中，避免地震作用力在建筑结构内广泛传播。设计人员需要在基础隔震设计环节，精准估算地震灾害发生后基础结构的基本受力状态。在基础隔震层设计期间，可以使用弹性材料以及橡胶垫作为主要的材料介质，但需要设计人员针对建筑结构的整体形态以及受力特征进行研究和分析，以此确定建筑中的隔震层厚度以及刚度 [3]。同时，设计人员需要保障建筑物与地基之间保持隔离关系，通过设置各种隔离滑动支座以及隔离墩等专业装置，确保在地震灾害发生之后的地震力传递可以控制在合理的范围内。

4.2 层间隔震设计方法

对于目前的建筑，尤其是高层建筑而言，建筑工程规模相对较大，一旦隔震设计方案存在缺陷，很容易带来建筑工程地震灾害后的整体坍塌问题，出现较大的人员伤亡和经济损失。层间隔震设计方法通常用于高层建筑的隔震设计工作，相关装置是以隔震支座和耗能器作为主要的组成部分，隔震支座是以橡胶支座应用最为频繁，耗能器组成部分又可以细分为隔热层、质量块等。在设计环节，需要根据高层建筑的质量要求选择设备类型。在出现地震灾害之后，耗能器能够有效吸收地震所产生的各种能量，从而削弱对于建筑结构产生的危害。层间隔震设计方式通常也会在旧房增层以及抗震加固等方面发挥相应的作用，设计方案相对较为简单，尤其是可以通过隔热层减震设计方法，在高层建筑结构中形成两道隔震防线，即便设计成本有所提升，但建筑结构的抗震性能优势变得更加明显。

总结

总而言之，在现代建筑结构设计工作中，减震隔震措施的应用能够有效提高建筑结构抗震性能，但传统抗震设计方法逐渐暴露出能源资源浪费、建筑结构自振周期增加等方面的弊端。为此，设计人员需要根据建筑结构质量以及抗震性能等方面的基本要求，进行建筑减震隔震设计工作，将各种常见的减震装置引入其中，同时搭配使用基础隔震以及层间隔震方法，确保建筑结构安全性能够明显提升，有效削弱地震灾害对建筑结构产生的负面影响。

参考文献

[1] 隋英杰 . 建筑结构设计中的隔震减震设计研究 [J]. 新城建科技 ,2024,33(09):88- 90.

[2] 潘红艳 . 浅析建筑结构设计中的隔震减震策略 [J]. 建材发展导向 ,2024,22(11):53- 55.

[3] 吴彬 , 胡伟华 , 阚正武 . 隔震减震控制技术在建筑结构设计和施工中的应用 [J]. 四川水泥 ,2023,(12):70- 72.