建筑结构设计隔震减震技术浅析

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隔震减震在建筑结构设计中的措施探析

作者：李文涛 陈号天

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第33期

【摘要】随着近些年来地震灾害的多发，造成了巨大的人民生命财产损失，人们对于建筑结构设计中的抗震的设计，隔震减震措施越来越重视。如何在建筑结构设计中减少地震力对结构的影响，已经成为每一位结构设计人员应重视的问题，为了降低地震灾害对建筑结构的破坏，必须采取必要的措施增强结构的抗震能力。基于此点本文首先分析了建筑结构设计中抗震设计的具体要求，并在此基础上对隔震减震在建筑结构设计中的措施进行深入探析。

【关键词】隔震减震；建筑结构设计；措施

中国是地震发生最频繁的国家，根据过去一百年的统计，约三分之一的地震发生在中国，因地震而造成的死亡人数更是占了全球的将近一半。因此，在建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题。

一、隔震减震在建筑结构设计中的作用

隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效技术，适应我国经济发展的需要，有条件的利用隔震和消能减震来减轻建筑结构的地震灾害，是完全可能的。采用消能减震的方案，通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风荷载作用下的位移是公认的事实，对减少结构水平和竖向的地震反应也是有效的，隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作用，已被国外强震记录所证实。国内外的大量试验和工程经验表明：隔震一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右，从而消除或有效减轻结构和非结构的地震损坏，提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性，增加了震后建筑物继续使用的功能[1]。

二、建筑结构中减震措施

减震措施主要是借助建筑物意外的部件来增加建筑物的阻尼，消耗地震传递给建筑物结构的能量，避免建筑物因地震而受到损害。消能部件的布置需经分析确定，设在结构的两个主轴方向，可使两方向均有附加阻尼和刚度；设置于结构变形较大部位，可更好发挥消耗地震能量的作用。减震措施不仅可用于新建结构的减震设计，对建筑物的基础部分采用特殊处理之外，还可以借助消能减震装置或者元件削弱地震对建筑物的作用力，保护人们的生命财产安全；也可用于现结构的抗震加固，在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，完成相应的工作，最迟也是在建筑物的施工过程当中，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。然而，建筑物建成以后，如果想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置。从适用的部位来说，也是很广泛的，它不仅可以应用于建筑物的上部结构，也可用于建筑物的隔震夹层，消能减振技术是用特别设置的机构和元件将地震动的能量加以吸收耗散，以保护主体结构的安全，当消能减龙源期刊网

建筑技术开发　

Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　建筑设计　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　第４４卷第１１期　２０１７伍６）１　

建筑结构隔震与减震设计研究　

王军宝，赵航　

（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津３００３８１）　

［摘要］阐述隔震与减震设计技术的存在价值，提出隔震技术的发展与应用，减震技术中结构抗震方法的优点及应用要求。　针对于建筑结构抗震与减震设计的研究俨然已经成了建筑结构研究活动的重中之重。只有让现代科技的积极影响力发挥出来了，　

才能确保建筑活动本身得以实现可持续发展，使得生态效益、社会责任及经济效益三者得以成为一个整体。　

［关键词］建筑结构隔震；减震设计；隔震装置　［中图分类号］Ｔｕ３５２．１　［文献标志码］Ａ　［文章编号］１００１—５２３Ｘ（２０１７）１１－００３１－０２　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　

ｇ　Ｊｕｎ．ｂａｏ，Ｚｈａｏ　Ｈａｎｇ　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｊ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｈｏｃｋ　ａｂｓｏｒｂｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｓｏｌａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｈｏｃｋ　ａｂｓｏｒｂｅｒ．Ｗｅ　ｂｅｌｉｅｖｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ａｎｄ　ｓｈｏｃｋ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｔｏｐ　ｐｒｉｏｒｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　

浅析建筑结构隔震与减震原理及技术

[提要]：本文介绍了建筑结构地震反应机理与评价，也对减隔振系统模型与分析计算方法进行了论述，对建筑抗震理论研究及设计提供了借鉴的意见。

[关键词]：建筑抗震；结构隔震；减震原理

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1、引言

建筑结构减振防灾关键技术是利用控制理论的基本思想，通过在建筑结构上附加隔减震装置，通过对地震、强风等动力作用的抑制和利用，实现提高建筑结构综合防灾能力，保障人民生命和财产安全，减轻和避免地震等自然灾害对建筑结构损伤作用的目的。

2、建筑结构地震反应机理与评价

2.1、在不同服役期内结构抗震设防水准的简化计算方法

（1）我国现行建筑抗震设计规范以50年为设计的基准期，要求结构在此期间满足具备正常的服役性能。显然这种标准服役期是针对大多数普通建筑物而言的，不同的建筑物所要求的服役期长短可能会有所不同。

（2）关于抗震设防烈度和对应的地震重现期的规定以“中震”烈度为基础来确定“小震”和“大震”对应的烈度。“小震”和“大震”的概率含义实际是平均意义上的一种人为的约定，对于给定的地区或场地，如果明确规定“小震”和“大震”的重现期分别为50

年和1975年，相应的烈度就不能保持比“中震”减小1.55度和“大震”增加1.00度；反之，如果“小震”和“大震”明确为比“中震”减小1.55度和增加1.00度，相应的重现期就不能保持为50年和1975年，这是抗震设计规范中设防水准概率含义中存在的不明确的一方面。

（3）目前抗震设防标准中的“三水准二阶段”设计，名义上以“小震”时的抗震强度验算为主要对象，由于其概率水准并不是“小震”时的实际值，而是发生基本烈度地震的概率水准，因此是在一定延性要求之下对基本烈度地震的验算。工程界迫切希望有一个简单的抗震设防水准估计方法，以便了解设防烈度随服役期的变化规律，因此本项目假定“小震”和“大震”的概率定义是确定的，与“中震”相比其烈度差异在平均意义上分别为-1.55和+1.00度(对9度区为+0.50度)。基于“小震”和“大震”间的近似比例关系，通过二次项插值得到了不同概率水准的设防烈度和抗震设计地震动参数的实用计算公式。所提出的对不同服役期内设防烈度的估计方法，可用于重大工程的方案和初步设计和一般工程的抗震设计。

建筑结构的隔震减震技术

摘要：结合传统的结构抗震设计，指出了新型建筑结构的隔震减震技术具有良好的发展前景，详细地阐述了隔震和减震技术在国内外的发展、应用以及目前常用的隔震、减震装置，以推广建筑结构的隔震减震技术。

关键词：隔震；减震；建筑结构；发展前景

我国和世界各国普遍采用的传统结构抗震设计方法是以既定的“设防烈度”作为设计依据，适当控制结构物的刚度，容许结构部件（如梁、柱、墙、节点等）在地震时进入非弹性状态，要求结构具有较大的延性，使结构物“裂而不倒”，它的设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，且传统的抗震体系只防护结构本身，当发生突发性的超过设防烈度地震时，房屋可能会严重破坏或倒塌。所以作为新型的结构抗震技术的隔震和消能减震技术具有十分良好的发展前景。

一、隔震技术的应用

1.隔震技术的历史应用

基础隔震的思想早在古代就得到了应用，如北京的紫禁城建筑，经历多次地震而未受损坏，1975年在建造设备管道工程时，以紫禁城中心向下约5m-6m的地方挖出一种稍有粘性且带有气味的物质，研究结果表明这种物质极有可能是“煮过的糯米和石灰的混合物”。这座建筑群的主要建筑都是建在汉白玉筑起的高坛下，但其下却是具有柔性和衰减性能的糯米层，尽管无从了解当时出于何种意图，但客观上这种地基处理办法起到隔震效果。其实，在中国古代就有称作“饭筑”的基础处理方法，即将原为10cm-15cm的黏土层砸实干燥，将若干排列着的绳子与土混贯于其下，逐渐形成一个较厚的土台，在上面建造房屋，有人认为其做法含有隔震的意图。

2.隔震技术的发展

现代的隔震结构进入实用化时代，叠合橡胶起了很大的作用。1969年震灾后重建的南斯拉夫的斯考比市。在波斯翅捞奇小学工程中首先使用了隔震橡胶支承，所使用的橡胶支承仅由橡胶层组成，中间未加钢板。此后法国、新西兰、美国等国家，对作为隔震支承的叠台橡胶进行了大量的性能式验研究，并于20世纪70年代后期开始在实际建筑物中使用。至目前为止，国内外应用于建筑结构、桥梁、设备等的隔震工程中，绝大多数采用“夹层橡胶支座”隔震技术，且已成功经受了地震考验，成为一项比较成熟的隔震技术。目前的隔震装置有橡胶支座、滚动隔震、摩擦滑移隔震、支承式摆动隔震、混合隔震装置等。