建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施淺析

李曉霞

(山西省建筑安裝技工學(xué)校，山西 太原 030006)

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的，尤其是在隔震和減震方面，必須要提高這方面的重視程度。在建筑工作開(kāi)展的過(guò)程中科學(xué)合理的抗震措施能夠讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量不斷地提升，并且在一定程度上還能夠發(fā)揮其作用。只有保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足實(shí)際的建設(shè)需求，才能夠讓建筑的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)一步提升，為人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全提供一定的保障。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震減震模式的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中合理的應(yīng)用減震方案能夠讓建筑結(jié)構(gòu)的阻尼增加，這在一定程度上就能夠有效的減少建筑物在風(fēng)力的作用下有可能產(chǎn)生的位移，采取這種方式主要降低的是在地震過(guò)程中來(lái)自于豎向地震帶來(lái)的影響。隔震體系的應(yīng)用，主要原理就是延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的自振周期，從而讓建筑結(jié)構(gòu)的水平地震力得到有效的下降。經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)調(diào)查，在房屋建設(shè)的過(guò)程中隔震措施合理應(yīng)用能夠有效地降低水平地震出現(xiàn)的加速度反應(yīng)，并且還能夠降低結(jié)構(gòu)性地震出現(xiàn)時(shí)對(duì)建筑物造成的損害，這在一定程度上讓人們的生命財(cái)產(chǎn)安全都得到了保障和維護(hù)。因此可以看出在建筑工作開(kāi)展的過(guò)程中,將減震和隔震措施合理地應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中能夠讓其變得更加堅(jiān)固。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中隔震減震存在的問(wèn)題

2.1 隔震減震支座會(huì)受到抗震墻的影響

為了能夠讓建筑結(jié)構(gòu)變得更加穩(wěn)固，這就需要在對(duì)減震和隔震的設(shè)計(jì)上做到盡量分散，若設(shè)置在建筑周圍，地震時(shí)建筑的傾覆力大大增加，同時(shí)也會(huì)對(duì)建筑物的支座拉力產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。根據(jù)設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)際情況，在受力較大的一面應(yīng)當(dāng)設(shè)置抗震減震支座，支座間的距離也不能夠過(guò)大，一般在2 m左右就能夠滿足實(shí)際的設(shè)計(jì)需求。其次就是隔震減震支座往往也會(huì)因?yàn)槔Χa(chǎn)生變化，導(dǎo)致建筑的減震隔震效果受到一定的影響，從而導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)水平方向的形變。

2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑物走向?qū)拐鸬挠绊?/h3>

地震是常見(jiàn)的自然災(zāi)害，引起地震發(fā)生的主要原因就是地殼運(yùn)動(dòng)。因此這就需要相關(guān)的工作人員在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面細(xì)致的分析，往往地震過(guò)程當(dāng)中地震的方向會(huì)對(duì)房屋產(chǎn)生明顯的影響。震向指的是房屋在地震過(guò)程當(dāng)中的震動(dòng)方向，在建筑物建造過(guò)程當(dāng)中選擇建造地址時(shí)一定要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況和地震發(fā)生的方向，讓建筑物的走向和震向呈現(xiàn)出相互垂直的狀態(tài)，避免建筑物和震向之間出現(xiàn)相互平行的情況。如果建筑物在建造的過(guò)程當(dāng)中走向和震向相對(duì)平行，那么建筑物在地震中的倒塌概率大幅度增加，而垂直的話就能夠很好的避免這一情況的出現(xiàn)。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)的選擇

在建筑的隔震減震設(shè)計(jì)的過(guò)程中結(jié)構(gòu)形式的選擇是非常重要的。傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)主要的特點(diǎn)就是剪切變形，現(xiàn)階段通常選擇的都是橡膠支座來(lái)進(jìn)行隔震和減震。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中采用重疊的橡膠支座不單單能夠讓框架的隔震減震作用得到一個(gè)大幅度的提升，最重要的是還能夠讓主框架的避震能力大大提升，從而確保建筑物在地震中的安全。

2.4 墻體與防震縫設(shè)計(jì)問(wèn)題

在建筑物建造和設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)墻體的規(guī)劃和設(shè)計(jì)也是非常重要的環(huán)節(jié)之一。墻體的位置和墻體厚度都是需要考慮的內(nèi)容，這兩者都需要進(jìn)行全面且合理的設(shè)計(jì)。防震縫的出現(xiàn)也讓建筑物的抗震能力得以大幅度提升，在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要根據(jù)實(shí)際的建設(shè)需求來(lái)對(duì)其長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行考慮，從而提高整體的抗震性能。地震屬于偶然事件的災(zāi)害，因此就目前現(xiàn)階段來(lái)看，防震縫在普通區(qū)域內(nèi)部往往設(shè)置的較少，而在一些地殼運(yùn)動(dòng)較為活躍的地區(qū)是經(jīng)常進(jìn)行設(shè)置的，如果建筑物受到地震的影響，往往會(huì)導(dǎo)致建筑物和地面出現(xiàn)位移，在對(duì)抗震縫的長(zhǎng)度和寬度進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中存在著一定的技術(shù)難點(diǎn)，這就導(dǎo)致了在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中仍然有不完善的情況出現(xiàn)。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

3.1 隔震措施

在抵抗地震時(shí)建筑中的措施往往是隔震措施多于減震措施，典型的隔震措施有三種，分別是基礎(chǔ)隔震、層間隔震、特殊材料隔震[1-2]。在特殊材料應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中主要分為三種，分別是黏土、砂子和瀝青。

1)根據(jù)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和對(duì)比表明，在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中采取基礎(chǔ)隔震的方式具備更加明顯的效果，基礎(chǔ)隔震措施往往會(huì)用在形態(tài)較為規(guī)則的建筑物中。在基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中常見(jiàn)的隔震裝置主要分為兩個(gè)方面，即鉛心橡膠隔震支座和疊層橡膠隔震支座。

2)層間隔震措施的應(yīng)用主要就是將抗震環(huán)節(jié)和隔震環(huán)節(jié)這兩個(gè)方面有效的結(jié)合在一起。層間隔震的出現(xiàn)且其根本的原理主要就是能夠在原來(lái)的基礎(chǔ)之上安裝一些耗能的減震裝置，這種裝置在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中主要就是采用質(zhì)量和隔震支座共同構(gòu)成。

3)特殊材料的隔震應(yīng)用可以有效地將地震波削弱，從而讓地震所帶來(lái)的負(fù)面影響降到最低。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中許多的建筑材料使用的都是砂子和黏土這兩種，這兩種材料的應(yīng)用能夠在基礎(chǔ)方面加固，從而有效地降低地震所帶來(lái)的作用力[3]。

從現(xiàn)階段來(lái)看，建筑能夠使用的隔震材料在大面積增加，例如彈性隔震磚，并且全新的隔震技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中將特殊的技術(shù)和特殊的材料進(jìn)行結(jié)合使用在基礎(chǔ)層就能夠大大降低地震所帶來(lái)的影響?；A(chǔ)隔膜的出現(xiàn)能夠在地震發(fā)生時(shí)地震向產(chǎn)生的作用力被削減，從而讓上面部分的結(jié)構(gòu)受到較小的地震影響。這種技術(shù)常常多見(jiàn)于層數(shù)較多的建筑物當(dāng)中，但是從實(shí)際來(lái)看采用基礎(chǔ)隔膜的隔震效果并不是非常良好。層間隔膜所起到的主要作用就是減弱地震的傳遞效果，層間隔膜的存在能夠?qū)⒌卣饡r(shí)所產(chǎn)生的能量有效地吸收，隔震支座能夠讓地震的結(jié)構(gòu)反應(yīng)降低，并且其自身的施工方式和工序也較為簡(jiǎn)便。層間隔膜和基礎(chǔ)隔震裝置對(duì)比而言，層間隔膜的綜合性能較差。但是層間隔膜在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中也存在著自身的優(yōu)勢(shì)，能夠像橡膠支座一樣很好的達(dá)到建筑的隔震需求[4-6]。

在抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中還有一種方式就是懸掛隔震模式，這種模式的工作原理就是讓建筑物的重量懸掛讓其對(duì)地面的承載力大幅度下降，從而有效地減少在地震過(guò)程當(dāng)中所出現(xiàn)的慣性力的影響，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中采用這種方式也具備良好的隔震效應(yīng)。在地震發(fā)生之后，很難傳導(dǎo)到懸掛起來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，從而有效地規(guī)避地震所帶來(lái)的損害。在懸掛隔震應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)是大型鋼結(jié)構(gòu)，采取對(duì)鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系的合理應(yīng)用能夠大幅度減少地震所帶來(lái)的危害。在這種隔震大型鋼結(jié)構(gòu)體系當(dāng)中主要分為分子結(jié)構(gòu)模塊和主框架模塊，子結(jié)構(gòu)模塊等等各個(gè)模塊相互結(jié)合共同發(fā)力，在實(shí)際抗震的過(guò)程當(dāng)中發(fā)揮出其應(yīng)當(dāng)具有的作用，從而有效地防范地震過(guò)程當(dāng)中可能帶來(lái)的各種危害。

3.2 建筑物走向設(shè)計(jì)抗震方法

建筑物的走向往往也會(huì)影響地震所帶來(lái)的危害問(wèn)題，這就需要在對(duì)建筑物進(jìn)行選址的過(guò)程當(dāng)中對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行一個(gè)全面的分析調(diào)查，并且對(duì)當(dāng)?shù)氐牡卣鹫鹣驕?zhǔn)確的掌握，讓建筑物的走向和地震的震向之間呈現(xiàn)出相互垂直的狀態(tài)，從而才能夠有效的避免更大的災(zāi)害發(fā)生。

對(duì)于建筑工程來(lái)說(shuō)，在抗震設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中，我國(guó)有很多的政策和規(guī)定，在項(xiàng)目籌備和設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中一定要對(duì)有可能出現(xiàn)災(zāi)害的區(qū)域進(jìn)行一個(gè)評(píng)估，結(jié)合評(píng)價(jià)的結(jié)果來(lái)不斷地完善抗震工作，從而確保建筑結(jié)構(gòu)能夠滿足當(dāng)?shù)氐目拐鹦枨?。還需要注意的就是在對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行選擇的過(guò)程當(dāng)中一定要避免在軟弱的地基上還有靠近地震帶的區(qū)域當(dāng)中進(jìn)行選址。在項(xiàng)目開(kāi)工之前要根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃那闆r做好全面的調(diào)查分析，從而有效地降低自然災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)所帶來(lái)的影響，這樣也能夠有效的保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土往往是常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，不單單具有較高的承載能力，同時(shí)具備良好的抗震性能，那么這就需要相關(guān)的工作人員能夠在工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選擇合理的方式來(lái)進(jìn)行建造設(shè)計(jì)，確保方案能夠滿足實(shí)際的需求，以避免盲目開(kāi)展。只有這樣才能夠讓整體的建設(shè)工作以及抗震能力得到大幅度的提升。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的減震措施

減震措施和隔震措施存在著一定的差異，建筑物的減震措施主要就是在建筑物的外面部分增加一些零部件從而讓建筑物的阻力得以不斷的增加，讓這些配套的零件加大外部能量的消耗，從而讓建筑物的損害達(dá)到最低。建筑物的建筑元件所包含的內(nèi)容是多種多樣的，其中兩種最為主要的并且也是最為常見(jiàn)的就是阻尼和消能器，這些裝置的出現(xiàn)有效地提高了建筑物的抗震能力。

1)新建建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的減震措施?，F(xiàn)階段，各種自然災(zāi)害頻繁發(fā)生，人們?cè)絹?lái)越注重安全，這也就推動(dòng)了全新型建筑理念的涌現(xiàn)。在新的社會(huì)需求當(dāng)中，人們往往更加注重抗震減震的設(shè)計(jì)能力。在對(duì)建筑物進(jìn)行建造的過(guò)程當(dāng)中往往會(huì)對(duì)建筑物的基礎(chǔ)部分進(jìn)行特殊的處理，減輕地震所帶來(lái)的威脅。而就目前現(xiàn)階段來(lái)看有很多的減震裝置主要就是為了防范后期地震所帶來(lái)的危害而產(chǎn)生的，換句話說(shuō)就是為了彌補(bǔ)前期防震功能的不足，這在一定程度上其自身的抗震效果就大大弱于隔震層。

2)已建成建筑物的抗震加固措施。在對(duì)建筑物進(jìn)行建筑的過(guò)程當(dāng)中，建設(shè)減震措施一定要在施工剛開(kāi)始就建設(shè)，如果超出了這個(gè)期限，所建設(shè)出來(lái)的減震措施往往不能滿足實(shí)際的抗震需求，達(dá)不到減震的效果，并且如果在建筑物都建造完成之后再進(jìn)行相應(yīng)的抗震減震設(shè)計(jì)，也會(huì)導(dǎo)致其自身的抗震效果大打折扣。面對(duì)這種情況就可以在建筑工作進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中適當(dāng)?shù)脑黾幼枇托軠p震裝置來(lái)減少地震所帶來(lái)的危害。因此這就需要相關(guān)的設(shè)計(jì)工作人員能夠在設(shè)計(jì)開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中不斷地加強(qiáng)這方面的分析，積極的進(jìn)行事前準(zhǔn)備，而不是事后彌補(bǔ)，從而讓建筑物的性能得以大幅度提升。

3.4 做好建筑物的體型設(shè)計(jì)

建筑物的體型設(shè)計(jì)包括平面形狀和立體形狀設(shè)計(jì)，結(jié)合地震之后建筑物受到破壞的情況，如果建筑物的平面形狀不規(guī)則，比如有明顯的凹陷或者凸起，就容易在地震之后出現(xiàn)損壞。如果建筑物的平面形狀比較單一，以及一些比較規(guī)則的建筑物，在地震之后受到破壞的可能性就非常小，如果地震等級(jí)比較低，甚至不會(huì)受到任何破壞。所以，在進(jìn)行建筑物的體型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮形狀更加簡(jiǎn)潔的體型，例如采用圓形、長(zhǎng)方形、正方形等形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免由于建筑有不規(guī)則的凸出部分或者凹陷部分降低建筑的抗震能力。其次，還要避免建筑物的結(jié)構(gòu)不均衡，防止側(cè)翼過(guò)長(zhǎng)引起建筑物的損壞。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合建筑物的藝術(shù)性和安全性，確保建筑物的體型結(jié)構(gòu)滿足要求。

3.5 強(qiáng)化試驗(yàn)研究力度，完善檢測(cè)

就目前的現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中仍然存在著各種各樣的問(wèn)題，很多隔震性能并沒(méi)有得到驗(yàn)證。在對(duì)建筑物的隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，模型計(jì)算只是其中的一個(gè)小方面，采取模擬的方式來(lái)進(jìn)行設(shè)定，而在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中采取分級(jí)法，這一方法主要就是針對(duì)水平方向產(chǎn)生的地震影響進(jìn)行的考慮，因此這就導(dǎo)致在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中存在著非常大的局限性。這也就導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)的結(jié)果和具體的模式在地震發(fā)生的實(shí)際中是否能夠發(fā)揮出其真正的效果也成為了未知元素。在研究工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中需要考慮的因素包含多個(gè)方面，并且還需要對(duì)不同區(qū)域進(jìn)行不同對(duì)待。目前，隔震裝置的應(yīng)用存在著比較大的缺陷，相關(guān)的工作人員在對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)不斷的進(jìn)行監(jiān)測(cè)和完善，將一些現(xiàn)代化技術(shù)合理的融入到其中，從而為我國(guó)的建筑行業(yè)發(fā)展提供有力的幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隔震減震措施的應(yīng)用對(duì)于防范地震來(lái)說(shuō)具有非常重要的意義。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施應(yīng)用具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。因此在實(shí)際工作開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中相關(guān)的工作人員一定要不斷地加強(qiáng)這方面的研究，積極的采取一些現(xiàn)代化的手段，才能夠有效改善建筑結(jié)構(gòu)中有可能存在的一些安全隱患，能夠讓人們的生命財(cái)產(chǎn)安全得到一定的保障。