建筑结构设计隔震减震技术分析

建筑结构设计隔震减震技术分析

闫璐

150102198212163088

摘要：随着城市化进程的加快和人们对建筑结构安全性要求的提高，隔震减震技术在建筑结构设计中扮演着重要角色。本文通过分析隔震减震技术在建筑结构设计中的作用以及存在的问题，探讨了相应的解决措施。具体包括隔震方案分析、建筑结构选择产生的影响、隔震支座受拉问题等内容，并提出了地基隔震、建筑走向设计、层间隔震技术以及合理布置结构平面与竖向等有效措施。这些技术和措施可以帮助工程师更好地进行建筑结构设计，提高抗震能力，确保人民生命财产安全。

关键词：建筑结构；隔震减震；抗震能力

引言

近年来，地球上频繁发生各种规模大小的自然灾害，其中包括地震。由于城市化进程不断加快，大量高层建筑涌现而出。然而，在强烈地动作用下，传统非抗灾型房屋往往无法承受巨大的地震力，给人们的生命财产安全带来了严重威胁。因此，建筑结构设计中隔震减震技术的研究和应用变得尤为重要。

1隔震减震技术在建筑结构设计中的作用

隔震减震技术在建筑结构设计中的作用是通过改变建筑与地面之间相互作用方式来降低地震动对建筑结构影响。其主要目标是将地面运动传递到建筑物上部时所产生的振动分离开来，从而有效降低地震对建筑物本身和内部设备、装修等造成的破坏程度。隔震减震系统能够吸收和消散大部分地震能量，使得建筑物受到的位移和加速度大幅降低。这样可以有效保护房屋结构及其内部设施免受严重损坏，提高人员逃生安全性。隔离层或阻尼器等减振装置可以改变结构自然频率，使其远离可能与地震波频率接近导致共振现象发生。这样可以避免共振放大效应，减少结构破坏的风险。隔震技术通过设置隔震层或基础等方式，将建筑物与地面分离，在地震发生时使得建筑物相对于地面有一定的自由度。这样可以有效减小地震波传递到建筑物的能量，并且降低结构受力，保护房屋结构不受严重损坏。隔震减震技术可以延长建筑物的使用寿命，并提高其可维修性。通过减少结构受力和振动，可以降低材料疲劳和损伤程度，从而延缓结构老化过程，并方便后续维护和修复工作。

2建筑结构设计隔震减震技术存在的问题

2.1隔震方案分析

针对不同类型和规模的建筑，可以采用不同的隔震方案。常见的隔震方案包括基础隔离、层间减振以及剪力墙结构等。在具体应用时，需要综合考虑地理环境、土壤条件、建筑功能等因素，并进行相应分析和评估。在实际应用中，选择合适的隔震方案可能面临一些问题。首先，不同类型和规模的建筑物对地震动响应有所差异，因此需要根据具体情况选择适合的隔震方案。这要求工程师具备专业知识和经验，并进行详尽的研究和分析。在选择隔震方案时还需考虑到施工成本、可行性以及与其他设计要求之间可能存在的冲突。有时候最优解并非是最经济或最容易实现的解决方案。地理环境和土壤条件也会对隔震效果产生影响。例如，在软弱土层或高液化风险区域中使用某些隔震方案可能会面临困难，需要采取额外的措施来解决土壤问题。

2.2建筑结构的选择产生的影响

选定合适的隔震方案会对整个建筑结构产生一定影响。在设计过程中，需要考虑到地下室布置、柱网格尺寸以及梁柱布局等因素，并根据实际情况进行调整。在基础隔离方案中，需要为建筑物设置独立于地基的隔震支座或减振器。这将对地下空间利用和结构布局产生限制。此外，在剪力墙结构中，为了提高抗震性能，可能需要增加剪力墙数量或厚度，从而对内部空间分配和功能布置造成一定影响。在建筑结构设计阶段就需综合考虑抗震要求与其他设计要求之间的平衡，并进行全面评估和优化。

2.3隔震支座受拉问题

在使用隔震技术时，由于地面运动引起水平位移，在部分情况下可能导致隔震支座发生受拉现象。这种情况下需要采取相应措施来保证支座的安全稳定运行。一种常见的解决方案是采用双向隔震支座或具有抗拉能力的隔震装置。这样可以有效地减少受拉问题对结构和设备的影响，并确保支座在地震作用下仍能正常工作。还需要进行详细的设计和计算，以确定隔震支座在各种荷载情况下的性能，并进行必要的加固措施，以提高其承载能力和耐久性。

3建筑结构设计隔震减震技术措施

3.1地基隔震

地基隔震是一种常用的隔震减震技术措施。通过在建筑物与地基之间设置隔离层，如橡胶支座、钢板弹簧等，可以将地面运动分离开来，减小传递到建筑结构的振动幅度。这种方法能够有效降低地面运动对建筑物的影响，并提高其抗震性能。在进行地基隔震设计时，需要考虑到不同类型和规模的建筑物以及土壤条件等因素。根据具体情况选择合适的隔离层材料和参数，并进行相关计算和分析。此外，在实际施工中还需注意安装质量和维护管理，确保地基隔震系统的可靠性和稳定性。

3.2建筑走向设计

合理选择建筑物的主要走向和布局也是一项重要措施，可以降低地震对建筑物产生的影响。通过考虑地质条件、风载、结构特点等因素，在设计阶段确定最佳走向方案。例如，在多层建筑中，采用长边朝向地震方向的布局可以减小结构受力面积，降低地震引起的倾覆和破坏风险。合理设置建筑物的进深和宽度，以及采用合适的结构形式和材料，都可以在一定程度上提高建筑物的整体抗震性能。

3.3层间隔震技术

层间隔震技术是通过在不同楼层之间引入缓冲材料或阻尼器等措施来吸收和消散地震能量。这种技术可以减小地震产生的水平位移传递到上部楼层的影响，并降低结构受力集中程度。常见的层间隔震技术包括使用弹性橡胶垫、摩擦阻尼器、液体阻尼器等。这些装置能够在地震发生时吸收和耗散振动能量，减小结构变形和应力，从而保护建筑物免受严重破坏。在设计过程中，需要根据建筑物特点、预期地震情况以及经济可行性进行综合考虑。同时还需注意选择合适的隔震装置类型、数量和位置，并进行相应计算与优化分析。

3.4合理布置结构的平面与竖向

合理布置结构平面形式和竖向布置方式也是提高建筑物抗震性能的重要措施。通过考虑结构的刚度分布、柱网格尺寸和梁柱布局等因素，可以减小地震作用下产生的变形和应力集中。在设计过程中，可以采用合理的结构平面形式，如承重墙结构、框架-剪力墙混合结构等，以增加整体刚度和稳定性。此外，在竖向布置方面，采用适当数量和位置的剪力墙、框架或其他抗震构件来提供纵向强度和刚度。还需进行详细计算与分析，在满足抗震要求的前提下优化设计方案，并确保各部位之间协调统一，实现整体性能最优化。

结束语

隔震减震技术是当前建筑结构设计中重要且必不可少的一部分。通过对存在问题进行分析，并提出相应解决方案和措施，可以帮助工程师更好地进行抗灾型房屋设计。本文介绍了地基隔离、建筑走向设计、层间隔震技术以及合理布置结构平面与竖向等措施，这些技术和措施的应用可以提高建筑结构的抗震能力，保护人民生命财产安全。然而，在实践中仍需进一步研究和完善相关技术，以满足不同类型建筑的需求，并推动建筑结构设计领域的发展。

参考文献

[1]黄伟.试论建筑结构设计中的隔震减震策略[J].低碳世界,2023,13(07):118-120.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2023.07.046.

[2]王钰.隔震、减震控制技术在建筑结构设计中的运用分析[J].低碳世界,2023,13(01):75-77.DOI:10.16844/j.cnki.cn10-1007/tk.2023.01.014.

[3]赖正聪,潘文,白羽等.基础隔震高层建筑结构减震系数研究[J].振动与冲击,2021,40(22):35-41.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2021.22.005.

[4]赵昆虹,刘露.建筑结构隔震和减震措施探讨[J].建材发展导向,2021,19(04):104-105.DOI:10.16673/j.cnki.jcfzdx.2021.0049.

[5]高云娇.多层和高层建筑结构减震控制策略[J].中国建筑金属结构,2021(02):54-55.