隔震与消能减震设计简介1

浅谈建筑结构设计隔震和消能减震措施【摘要】随着近些年自然灾害的频繁发生，工程建筑中建筑物的抗震功能引起了社会各界的广泛关注，笔者根据自己的多年工作经验，认为在建筑设计中做好抗震和减震的工作可以更有效的加强建筑物的抗震效果，所以，本文主要讨论建筑结构设计中如何进行隔震与减震工作。

【关键词】建筑结构；设计；隔震；消能减震引言因为建筑物的抗震功能直接关系着人们的人身财产安全，所以，可以说是建筑物建筑中的一个基本建筑指标，也是每一个建筑商和施工人员都应该认真思考的问题。

但是，从最近几年的两次大型地震灾害后的情况来看，我国的建筑物的抗震能力并不尽如人意，没有达到预期的保护人们的人身和财产安全的目的和效果。

造成这种现象的原因是多方面的，有建筑材料的问题，也有施工工艺上的问题，所以处理起来也是非常复杂的，但是要从建筑工程的根源上解决这种建筑物抗震能力方面的问题的话，必须从建筑物的设计环节抓起，只有这样，才能将各种因素统筹和控制好，才能保证建筑物的抗震结果和效果。

1、建筑结构的主要隔震措施建筑物的抗震措施是非常多的，如对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计等等，每一种装置和方法都是工程人员在实践中不断摸索总结出来的，一般情况下为了达到更好的抗震防震效果,在工程中这几种措施通常是混合使用的。

虽然一项工程可能涉及到许多种防震装置的使用，但是工程中最常用的方法还是隔震层的设置,工程中我们根据建筑物的特点和建筑区域的地震特点选择不同的隔震层配合施工，下面我们根据隔震层的位置的不同，对其进行分类，并做简单介绍：1.1建筑物地基采用特殊材料隔震地基是建筑物与地震接触的最直接的地带，也是地震的最直接作用区，所以对于地基的隔震设置是达到效果的最直接快速的手段。

所谓建筑物地基隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,通过铺设的垫层来削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害，这种方法是一种历史最悠久的隔震方法，原理在于使地震的力量经过中介被消耗和削弱，达到保护建筑物的目的。

浅谈建筑结构设计隔震和消能减震措施摘要：结合工作实践,对建筑结构设计抗震措施进行了探讨,分别介绍了建筑物不同部位的隔震或消能减震措施,并对结构设计中常见的隔震和消能减震技术作了阐述,指出建筑物结构设计过程中应着重考虑抗震问题,并采取适当的措施。

隔震设计指房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求；消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼，以消耗输入结构的地震能量，达预期防震减震要求。

关键词：建筑结构设计隔震消能减震引言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,关于建筑物抗震问题的研究也有相当长的一段历史,从世界建筑设计领域和我国建筑设计领域来看,均取得了一定的成效,但是在我国连续发生四川汶川地震、玉树地震等地质灾害以后,人们更加注重建筑物的抗震设计。

一直以来,我们在建筑设计中有关抗震都是坚持了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的原则,虽然设计方面在抗震方面也采取了很多措施,但是,由于各种原因,还是不可避免的出现了在地震中因为建筑结构方面的问题而给人们带来巨大损失的例子,分析原因,最主要的就是施工人员从思想上不够重视,存在侥幸心理,偷工减料,私自修改设计方案,没有真正将抗震措施落到实处。

在这里,我们对建筑设计中抗震的基本类型、主要措施结合具体实践经验进行研究,以期和同仁交流学习。

1、建筑结构的主要隔震措施建筑物的抗震设计中,我们通常是对地基进行特殊处理、设置抗震装置、对建筑的上部结构进行防震设计,这几种措施通常是混合使用的,但是我们结合地震构造特点及建筑物本身结构,会有侧重的在关键部位设置隔震层,依据隔震层的位置不同我们把建筑物的隔震设计分为以下几种。

1.1建筑物地基采用特殊材料隔震建筑物基础隔震,主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理,削弱地震时的地震波,从而减少地震对建筑物的损害。

工业建筑隔震和消能减震技术设计浅析发布时间：2022-08-01T02:04:33.300Z 来源：《建筑实践》2022年第6期作者：王明涛[导读] 随着现代建筑技术和建筑材料的进步，工业建筑的规模也在不断扩大。

王明涛中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安 710065摘要:随着现代建筑技术和建筑材料的进步，工业建筑的规模也在不断扩大。

但在地震多发地区，工业建筑特别是大跨度、重型荷载厂房等建筑具有较高的倒塌风险，因此提高工业建筑的抗震能力是降低其垮塌风险的重要措施，本文对隔震和消能减震在工业建筑中的应用进行了系统的分析。

关键词:隔震技术;工业建筑;消能减震技术前言:在地幔流动等因素的影响下，地壳大陆板块运动缓慢，相互挤压，在这个过程中，板块内部的应力将逐渐增加，能量将持续在板块内部积累，直到应力达到极限，发生断裂，积聚的能量会瞬间以振动的形式传播，最终在地表形成地震。

地震的发生具有很高的随机性，即使是现代技术也无法准确地预警。

工业建筑抗震措施最基本的方法就是加强建筑物的抗震能力，但“抗”的这种措施达成的效果也很有限。

工业建筑隔震和减震措施通常围绕“隔”和“减”进行，例如，在工业建筑中设计隔震和消能减震结构。

简单来说，它的原理就是尽可能地将建筑物与地面分开，以便在上述结构阻尼的作用下尽可能地抵消地震产生的能量。

由于地震对现代化工业建筑造成的经济损失越来越大，人们也越来越关注它的抗震性能。

基于对建筑安全性和经济性的综合考虑，目前对工业建筑抗震性能评价的标准是：不会被小震破坏，中等地震后可以修复，强震后不会发生倒塌。

1.隔震与消能减震设计简介主要分为抗震、隔震以及消能减震三个部分，抗震结构的主要作用在于抵抗地基震动，隔震结构的主要作用在于隔绝地震的危害，消能减震结构的主要作用在于弱化地震的能量。

2工业建筑隔震、减震材料的选择要点2.1获得方式的不同许多学者先后开发了以碎石、改性沥青、石墨和聚四氟乙烯板为主要材料的沥青层隔震技术、碎石垫层隔震技术、聚四氟乙烯滑板隔震技术、石墨滑板隔震技术等多种隔震技术。

建筑消能减震设计技术及工程实例讲解引言随着城市化进程的不断加速，大型建筑物数量的增加，地震等自然灾害的发生频率也逐渐增加，建筑消能减震设计技术成为了确保建筑物安全的重要手段之一、本文将介绍建筑消能减震设计的基本原理，并结合实际工程例子进行深入讲解。

一、建筑消能减震设计的基本原理建筑消能减震设计的基本原理是通过在建筑物结构中引入能够消耗地震能量的装置或材料，将地震的能量转化为其他形式的能量进行耗散，从而减小建筑物受震时的振动幅度，提高抗震性能。

下面介绍几种常见的建筑消能减震设计技术。

1.阻尼器阻尼器是利用阻尼材料的阻尼特性将地震能量转化为热能进行耗散的装置。

常见的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器和金属阻尼器等。

摩擦阻尼器一般由钢板和摩擦材料组成，通过调整摩擦力大小来消耗地震能量；液体阻尼器利用流体的粘滞性质来实现阻尼；金属阻尼器则利用金属材料的弹塑性特性来吸收能量。

2.弹簧隔震器弹簧隔震器是一种通过在建筑物与地基之间设置弹簧装置来分离地震能量的装置。

弹簧隔震器具有弹性、耐久、可调性等特点，能够有效减小地震时建筑物受力，并保护建筑物结构的完整性。

3.钢筋混凝土剪力墙钢筋混凝土剪力墙是一种在建筑物结构中设置的具有一定刚度和强度的墙体结构。

在地震时，剪力墙通过其刚度和强度来分担地震荷载，并通过墙体自身的变形来消耗地震能量。

1.台北101台北101是一座位于台湾台北市的地标性摩天大楼，采用了多种消能减震技术来提高其抗震能力。

其中最重要的是设置在建筑物中心的摩天大楼阻尼器。

该阻尼器由多个油缸和液压缸组成，通过调整油缸内的液体流动来达到阻尼效果。

这种设计大大减小了建筑物在地震时的位移和加速度，提高了其抗震性能。

2.奥克兰海岸大桥奥克兰海岸大桥是新西兰奥克兰地区一座重要的大型桥梁，为了满足地震和风荷载等不同荷载下的安全要求，该桥使用了钢筋混凝土剪力墙技术进行消能减震设计。

剪力墙一般设置在桥墩中间的剪力墙柱上，通过其自身的变形吸收地震能量，并分担地震荷载。

建材发展导向2018年第09期110隔震和消能是提高建筑物体耐震抗震的两大途径。消能是利用形变或是可破坏的斜撑杆或是可恢复的阻尼器，将建筑物的震动周期拉长，阻尼比增加，最后达到提高建筑物抗震能力的目的。隔震是利用隔震器将地震时所产生的建筑物摆动转换成建筑物对地面的横向位移，地震的能力由隔振器吸收。这样的隔震建筑很大程度的降低了因地震给建筑物带来的扭曲、弯曲变形，降低建筑物摇摆度，从而降低了地震对建筑物构造和设备的破坏。1　隔震与消能减震存在的问题（1）由于是新技术，其理论还在发展和完善阶段，其中某些技术的安全性和适用性还有待于进一步研究和改进，国家在推广中也比较谨慎。（2）设计及施工人员虽然已经逐步认同这两项技术，但达到熟练掌握和科学运用还有待于时日。（3）隔震和消能减震构件的设置必然会增加建设投资。所以说，各种防震技术都有其优点和弊端，结构设计人员应根据建筑隔震设防类别、设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求等，将隔震或消能减震方案与采用隔震设计的方案进行技术、经济可行性以及安全性的对比分析后，确定最终设计方案。2　建筑结构设计中的隔震措施原理与技术2.1　地基隔震建筑物基础隔震，主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理，削弱地震时的地震波，从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子，或者直接设置粘土或砂子垫层。在中国建筑史上，曾经有人以糯米为原材料，在建筑物的基础部分设置垫层，减少地震对建筑物的损害。近年来，有关部门在这方面的研究已经取得了突破性进展，以沥青为原料研究出一种特殊材料，以此设置隔震层效果更好。2.2　基础隔震这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置，减少地震向上传递，最高可减少地震对建筑物传递能量的2/3，但是，这种措施的缺陷是不适用于高层建筑，因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期，起不到减小地震对建筑物损害的目的。通常采用的办法有：摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种，设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。2.3　层间隔震层间隔震这种方法主要适用于旧房改建，在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比，层间隔震的效果不是非常明显，减震的效果可以达到1/10~3/10的范围。这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量，从而减小地震对建筑物的危害，设置的装置基本与基础隔震的相同。2.4　悬挂隔震悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来，也就是我们通常所说的悬挂结构，这样，当地震来临时，地震的能量不会传递给悬挂起来的结构，从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构，大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系，以此隔震。大型钢结构一般分为主框架和子框架，在悬挂体系中，子框架通过索链或者吊杆悬挂于主框架上，当地震来临时，主框架会随着地壳运动发生摇摆，但是，子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆，地震的能量到达这个部位的时候就会削弱，不至于传递到子结构产生惯性力。3　建筑结构设计中消能减震原理及技术3.1　建筑结构设计中消能减震原理消能减震是通过附加阻尼或阻尼器的非线性滞变耗能减小结构的地震反应，从而保护主体结构不发生损伤或仅发生小的地震损伤。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁等支撑构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其它类型。速度相关型消能器指黏滞性消能器和黏弹性消能器等；位移相关型消能器指金属屈服消能器和摩擦消能器等。3.2　消能减震消能减震的技术主要是通过提高建筑结构的附加阻力值来降低建筑结构的地震反应程度。尤其是耗能结构元件能够对建筑结构在遭遇地震时消减和吸收地震的能量波，进一步起到保护建筑主体结构的作用，从而达到建筑结构的减震作用。目3.3　机械减震这里主要指无粘结钢支撑减震体系，通过利用建筑结构内部钢支撑和外包钢管之间的不粘结性或是在内部钢支撑与外包钢筋、钢管混凝土上涂抹无粘结漆，从而形成滑移界面。在滑移界面建造中所使用的机械材料，在材料尺寸上要精心设计、施工，形成内部和外包层之间的相对滑动，防止内部钢支撑结构发生横向变形、整体弯曲或局部弯曲。3.4　跷动减震在跷动振动控制减震设计上，目前采取两种方法，一种是对建筑上部结构与下部基础在竖向上的不紧固设计；另一种是对建筑结构中承受地震能量较大的柱、支撑等结构与建筑下部基础的不紧固设计。4　结语总之，为了提升城市建筑的隔震能力，人们提出了基于性能的耗能减震钢结构。耗能器运作过程中具有非线性特征，影响原有结构的动力性，对动力反应产生负面影响，耗能减震钢结构就要消除这种影响。但是要从建筑工程的根源上解决这种建筑物抗震能力方面的问题的话，必须从建筑物的设计环节抓起，只有这样，才能将各种因素统筹和控制好，才能保证建筑物的抗震结果和效果。

12 隔震和消能减震设计12.1 一般规定12.1.1 本章适用于设置隔震层以隔离水平地震动的房屋隔震设计, 以及设置消能部件吸收与消耗地震能量的房屋消能减震设计。

采用隔震和消能减震设计的建筑结构，应符合本规范第3.8.1条的规定，其抗震设防目标应符合本规范第3.8.2条的规定。

注：1本章隔震设计指在房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求。

2消能减震设计指在房屋结构中设置消能器，通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼,以消耗输入上部结构的地震能量，达到预期防震减震要求。

【说明】2001版隔震层位置仅限于基础与上部结构之间，本次修订，隔震设计的适用范围有所扩大，考虑国内外已有隔震建筑的隔震层不仅是设置在基础上，而且设置在一层柱顶等下部结构或多塔楼的底盘上。

12.1.2 建筑结构隔震设计和消能减震设计确定设计方案时，除应符合本规范第3.5.1条的规定外，尚应与采用抗震设计的方案进行对比分析。

【说明】本条2001版的条文为强制性条文，考虑到随着技术的发展，隔震和消能减震设计的方案分析不需要特别的论证，本次修订不作为强制性条文，只保留其与3.5.1条关于抗震设计的规定不同的特点——与抗震设计方案进行对比，这是确定隔震设计的水平向减震系数和减震设计的阻尼比所需要的，也能显示出隔震和减震设计比抗震设计在提高结构抗震能力上的优势。

12.1.3 建筑结构采用隔震设计时应符合下列各项要求：1结构高宽比宜小于4且变形特征接近剪切变形，其最大高度应满足本规范非隔震结构要求；高宽比大于4的结构采用隔震设计时，应进行详细分析，必要时通过试验确定。

2 建筑场地宜为Ⅰ、Ⅱ、III类，并应选用稳定性较好的基础类型。

3风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。