建筑结构设计隔震减震技术探讨

引言

地震灾害是我国常见的自然灾害之一，一旦发生地震会给人们生产生活带来巨大影响，甚至会对人们生命财产安全造成威胁。为了提升建筑自身对地震等自然灾害的抵御能力，降低灾害发生时对建筑内人们的影响，维护人民财产和生命安全，建筑设计过程中要注重保持建筑结构的稳定性，做好建筑结构隔震减震措施，从建筑结构上提升建筑整体稳定性。同时，做好隔震减震措施还能够减少地震发生后期建筑维修成本，保证建筑方的经济效益。

1 建筑结构设计中应用隔震减震措施的重要性

1.1 提升建筑物自身抗震性能

隔震减震措施在地震中应用，通过实施隔震层、减震支座等技术，降低地震力对建筑物的影响，最大程度上减少地震后建筑物倒塌的风险，为建筑完整性和稳定性提供保障。隔震层是较为常见的建筑隔震技术之一，通过设置隔震层将建筑物与地基隔离，达到缓冲跷动震动对建筑所产生的冲击力，从而达到隔震的效果。同时，设置隔震层在地震发生后可降低地震烈度和缓解地震所造成的变形。为建筑结构设置减震支座，可通过减震支座消耗地震所产生的能量，减轻地震对建筑物的破坏程度，从而提升建筑物自身抗震能力。

1.2 降低地震灾害对社会经济的影响

在建筑结构设计中应用隔震减震等技术，能够提升建筑结构的稳定性，最大程度上降低地震对建筑带来的影响，还能够为人们生命财产安全提供保障，从而减少因为地震所造成的社会经济损失。在建筑结构设计中采取隔震减震技术，可对建筑物起到较好的保护作用，减少地震力对建筑结构的影响，降低建筑发生倒塌、损坏等概率，减少后期建筑重建和维护费用投入，缓解社会经济负担，可加快震后社会重建速度。

2 建筑结构设计隔震减震技术

2.1 减震技术：消耗能量的“ 动力阻尼器”

减震技术通过在建筑结构中设置消能装置，主动消耗地震输入的能量，减少结构的振动响应。与隔震技术的“ 隔离” 思路不同，减震技术更侧重“ 耗能” ，可灵活应用于新建建筑或既有建筑的抗震加固，尤其适合无法设置隔震层的高层建筑。粘滞阻尼器是一种速度相关型消能装置，通过内部粘性流体的阻尼作用消耗能量。当结构发生振动时，阻尼器的活塞相对缸体运动，流体通过节流孔产生粘滞阻力，将动能转化为热能散发。粘滞阻尼器的出力与速度成正比，可根据需要设计为线性或非线性特性，适用于控制结构的风振与地震响应。例如，在某30 层写字楼的抗震设计中，沿结构外围框架柱布置了24 个粘滞阻尼器，每个阻尼器最大出力可达500kN，在设防地震作用下可消耗约 30% 的地震能量，使结构顶点位移减小 25% ，大大降低了框架梁柱的配筋量。金属屈服阻尼器则利用金属材料（如低屈服点钢）的塑性变形耗能，属于位移相关型装置。常见的有八字形、方框形阻尼器，在地震作用下通过金属构件的弯曲或剪切屈服吸收能量，震后可更换。这类阻尼器成本低、可靠性高，适合中小跨度建筑的抗震加固。例如，某建于上世纪90 年代的教学楼加固工程中，在框架梁端安装八字形钢阻尼器，地震时阻尼器率先屈服耗能，保护了原结构梁柱的安全，加固后结构的抗震性能提升至现行规范要求。

2.2 隔震与消能减震设计

在建筑基础和上部结构之间设置隔震层的技术就是隔震技术，橡胶隔震支座这种常用隔震装置凭借高弹性、大变形能力延长结构周期且使地震传递到上部结构的加速度随之减小，让建筑能“ 隔离” 地震动的高频冲击，地震作用一般能降低 50%-80% ，这种技术适用于抗震设防烈度较高的地区，如某个医院用了隔震设计，多次地震时上部结构完好，保障了医疗救援功能正常运行。消能减震结构里布置有像黏滞阻尼器、金属屈服阻尼器之类的耗能装置，地震一来耗能装置先耗能，把地震动能转化成热能之类的能量耗散掉，从而减小结构地震响应，这些装置能安在结构层间、节点或者支撑部位并跟主体结构一块发挥作用，如某大厦高层部分设置了好多黏滞阻尼器，当发生强风、地震时有效抑制结构振动，保障建筑舒适性和安全性。

2.3 悬挂隔震模式

当前，大部分大跨度钢结构通常采用悬挂隔震方式，其主要目的在于阻止地震波在大跨度钢结构中的传播，从而避免对建筑物造成破坏、提升建筑物的抗震性能。在工程实践中，通过大量使用钢结构确保主、副结构相互衔接；若将建筑结构进行悬挂，则另一种结构会自动脱落，使上部层构随地壳震动而摆动，由此降低地震对上层结构的冲击力，实现隔震效果。同时采用悬挂隔震方式，在地震波抵达悬垂位置时，也能有效地阻止分层递增的地震力，降低其振幅，确保高层建筑结构的安全。此外，在建筑抗震方面，由于采用减震措施，使得建筑主体处于悬挂状态，即使在地震作用下也会减轻结构受到的损伤，尤其适合大型钢铁建筑结构。

3 隔震减震技术的发展趋势

3.1 智能化与自适应技术融合

未来的隔震减震技术将向“ 智能自适应” 方向发展。通过在装置中植入传感器与控制系统，实现根据地震强度自动调节参数的功能。例如，智能橡胶隔震支座可通过内置压电材料感知地震波特性，自动调整支座的刚度与阻尼，在小震时保持刚度以控制位移，大震时降低刚度以消耗更多能量；自适应TMD 则可通过实时调整质量块的质量或弹簧刚度，使阻尼器始终处于最优工作状态，适应不同强度的地震或风荷载。

3.2 新型材料与仿生结构创新

新型材料的研发将推动隔震减震技术升级。石墨烯改性橡胶可提升隔震支座的抗老化性能与承载能力，使设计使用年限延长至 100 年；形状记忆合金（SMA）制成的阻尼器在地震后可自动恢复原状，无需更换，适合偏远地区建筑；仿生结构阻尼器（如模仿蜂巢结构的多孔金属阻尼器）通过优化内部结构，可在相同体积下提升 30% 的耗能效率。

3.3 全过程数字化设计与运维

BIM（建筑信息模型）技术将贯穿隔震减震建筑的全生命周期。设计阶段，通过BIM 模型整合隔震支座、阻尼器的参数信息，进行可视化协同设计；施工阶段，利用BIM 技术模拟装置安装过程，优化施工工序；运维阶段，将监测系统数据与BIM 模型关联，实现装置性能的数字化管理与预警。某智慧园区项目采用 BIM+物联网技术管理 20 栋隔震建筑，通过模型可直观查看每个支座的位置、型号、监测数据，大大提升了运维效率。

结束语

建筑结构设计中的隔震减震技术，通过“ 隔离” 与“ 耗能” 的创新思路，突破了传统抗震设计的局限，为建筑提供了更安全、更经济、更灵活的抗震解决方案。在应用过程中，需科学选型、优化方案、严控施工质量，并建立完善的维护监测体系，确保技术效果的充分发挥。随着智能化、新材料与数字化技术的融合发展，隔震减震技术将迈向更高水平，为提升建筑抗震韧性、保障人民生命财产安全提供坚实支撑。

参考文献

[1]王丁丁.建筑结构设计中隔震减震措施的实现及应用[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(23):190-192.

[2]杨茜.建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨[J].大众标准化,2023,(11):85-87.

[3]王萌.浅议建筑结构设计中的隔震减震措施[J].中国建筑装饰装修,2023,(09):125-127.