建筑结构减隔震及结构控制技术的现状和发展趋势

施工技术■　浅谈建筑结构的隔震，减振和振动控制　口陈彬彬　（江苏省东台市建筑设计研究院有限公司　江苏东台２２４２００）　摘要近些年来，我国的社会经济得到了快速的发展，这就为建筑行业的发展增添了源源不断的动力，更加速了建筑行　业的发展进程。伴随着人们物质生活水平的不断提高，建筑结构的隔振、减振和振动控制逐渐成了人们对建筑物的主要质量要　求。因为，我国的整体地质条件是相当复杂的，并且有很多地震多发区，加之近些年来，地震发生的概率更是加大，这就对建筑　结构的安全性和稳定性提出了更高的要求，尤其是对建筑结构的隔震、减振和振动控制方面。基于此，本文将对建筑结构的隔　震、减振和振动控制进行简要的探讨。　关键词建筑结构　隔震减振振动控制　中图分类号：ＴＵ３５２．１　文献标识号：Ａ　文章编号：２３０６－１４９９（２０１３）２２—０１１１－１　自我国的建筑行业存在以来，建筑结构的安全性和稳定性始终就　是施工建筑中的首要要求。这不仅是保证人民生命财产安全的必然　要求，同时也是降低经济损失、促进我国建筑行业发展的有效途径。　地震是影响建筑结构的安全性和稳定性的主要威胁，因此，在建筑结　构中进行隔震、减振和振动控制的设计是极其重要的，也是在整个施　工过程中应该全面贯彻的重要施工方向。　１．隔震与消能减振简述　结构变形吸收是建筑结构对地震带来的能量进行消除的主要方式，　也就是说，建筑结构变形吸收的能力是决定建筑应对地震强度能力高低　的主要因素。在传统的建筑结构中，对于隔震与消能减振的要求是比较低　的，这种建筑结构对于处理小型地震方面可能是可行的，但是一旦发生规　模和强度较大的地震，这种建筑结构可谓是不堪一击的。因此，提高建筑　结构隔震与消能减振的能力就成了势在必行的设计标准。　１．１隔震原理　在整个建筑中，由隔震层将建筑分为三部分结构，即上部、隔震层　和下部。这是保证地震产生的能量能够经过下部结构——隔震　层——上部结构的层层消除之后，将能量降低到最小的有效措施。因　为地震能量由下部结构传播到隔震层的过程中会消耗一部分的能量，　而隔震层主要的功能就是为了消耗地震能量，这一结构能够将大部分的　地震能量消除，再由隔震层将地震能量传播到上部结构时，仅会剩余小部　分能量。隔震层的设计，使上部结构的周期发生了改变，有效的控制了地　震能量给上部结构带来的影响，大大增加了上部结构应对地震能量的弹　性，甚至对于隔震层强度较大的建筑，地震能量只会对建筑产生很小的影　响，使建筑仍旧维持在自然弹塑性变形的初期状态　。　１．２消能减振原理　所谓的消能减振，是指在建筑结构中放置能够有效消耗地震能量的　元件，并通过这些元件的设置来降低地震能量。这种消能减振的原理能够　通过产生弹塑性来对建筑变形进行控制，将地震带来的能量降到最低，对　建筑结构进行保护，保证建筑结构的安全性和稳定性。这种建筑结构的消　能减振原理是一种比较“柔性”的设计方式，但是能够对地震产生的强　大能量进行消减，是一种“以柔克刚”的建筑结构设计方式　。　２．振动控制技术简析　在以往的建筑结构设计中，主要是通过建筑结构自身来完成对地　震能量的消减工作。这种设计方式是不合理的，建筑结构自身在消耗　地震能量的同时，必然会对自身造成很大的影响，是以伤害自身为代　价来对振动进行控制的一种方法，存在很大的不稳定性。而科学的消　能减振技术是利用先进的振动控制技术来进行对地震能量的消除的，　这种方法同传统的消能减振方法相比较而言，不是以伤害自身为代价　来进行的对地震能量的消除，而是在建筑结构中设置单独的振动控制　系统来完成消除地震能量的工作的，这种方式不会对建筑结构产生影　响，使建筑结构能够更加稳定，在很大程度上增加了建筑结构应对地　震灾害的能力。以下，将对主要的几种振动控制技术进行简要的介绍。　２．１被动控制技术　所谓的被动控制技术，是指一种不需要借助其他的力量来完成消　能减振的振动控制技术。在建筑结构中设置被动控制系统时，是将被　动控制的子系统设置在建筑结构的空间，或者是设置在建筑结构本身　的构件中。将被动控制子系统设置在建筑结构的空间内，是一种单独存　在的消能减振系统，而将其设置在建筑结构本身的构件中，能够将建筑结　构的动力特性加以改变，使建筑结构的构件具有消能减振的功能［３］。　２．２主动控制技术　同被动控制系统相比较而言，主动控制系统是需要通过借助外部的力　量来进行消能藏振的。主动控制技术要在建筑结构中施加一种与地震能量　方向相反的能量，同地震能量进行抵消，以此来实现消能减振的目的。　首先，应该运用传感器来计算出对建筑结构的动力响应和外部刺　激系数，并且通过计算机信息技术对这些系数进行分析和处理，主要　采用ＰＫＰＭ技术来进行振型数量对结构模型的影响，从而计算出达　到能够应对地震能量所需要的施加力的大小。对振型数量的计算参数　要根据具体的建筑结构来进行选取，普通的建筑通常选取９个，但是　对于高层建筑振型数量至少应该达到ｌ５个以上，塔楼结构中的振型　数量应该在塔数的９倍以上。　其次，在计算出施加力的大小之后，应该根据建筑结构自身的特　点在建筑结构中进行主动控制系统的设计　。　２＿３半主动控制　所谓的半主动控制系统，是指对建筑结构所能够承载的地震参　数，以控制机构来进行自动的调节的一种振动控制系统，并以这一系　统来达到消能减振的目的。半主动控制技术不需要很大的外部力量　需求，仅仅通过蓄电池就能够实现对振动控制技术来进行控制，并且　以开关来进行对振动控制系统的操控，对系统的工作状态来进行调　节，使建筑结构自身的特性发生改变　。　２．４混合控制系统　所谓的混合控制，是指将主动控制和被动控制两种控制系统联合　在一起，而形成的～种控制系统整体。混合控制系统能够将主动控制　系统和被动控制系统两种系统的优势同时发挥出来。一方面，能够将　被动控制系统中对地震能量进行消耗的设置的作用充分的发挥出来，　减少大部分的地震能量。另～方面，还能够利用主动控制系统的优势，　对被动系统消能减振的作用实现来进行控制。混合控制系统是一种更　加完善的消能减振系统，在建筑结构中的应用能够有效的对地震能量　进行消除和控制，是当前建筑结构消能减振系统中最常用的方法。　３．总结：　通过上文的阐述，我们能够总结出，对建筑结构进行消能减振设计是　具有必要性的，不仅是保护人民生命财产安全的重要手段，同时对于我国　建筑行业的发展也具有重要的意义。当前我国的隔震、减振和振动控制技　术已经趋于完善，主要有主动控制技术、被动控制技术、半主动控制技术　和混合控制技术为主，并且在这几种技术之中，主动控制技术的隔震、减　振和振动控制的效果是最好的，但是同其他三种消能减振技术相比较，这　种技术需要的外部能量也是巨大的，还需要进一步的研究和完善。　参考文献：　［１］周锡元，阎维明，杨润林．建筑结构的隔振、减震和振动控制［Ｊ】．建　筑结构学报，２０ｌ２，９（１６）：４　３－５８．　［２］张宇彤．建筑结构的隔振减震和振动控制分析［Ｊ］．山西建筑，　２Ｏ１２，８（２０）：９４－１　０５．　ｆ３］吴嘉强。浅谈建筑结构的隔振、减震和振动控制［Ｊ］．中国新技术新　产品，２０１１，７（１０）：６７—９８．　［４］万骏．建筑金属结构的隔振减震和振动控制分析［Ｊ】．中国建筑金　属结构，２Ｏ１３，４（２３）：９８－１１　７．　［５】许善彭．建筑结构的隔振、减震控制分析［Ｊ］．民营科技，２０１１，ｉ　２　（３３）：２９－４４．　［６］６赵建新．浅谈建筑结构隔振减震技术的发展与应用［Ｊ］．科技致富　向导，２Ｏｌ０，９（２０）：１　０６－１１　９．　ＢＵＩＬＤＩＮＧＷＯＲＬＤ建筑界　２０１３年１１月下　ｌ　ｌ

建筑结构隔震与减震设计问题及对策分析

地震是极为严重的一种地质灾害，具有极强的破坏力，会严重威胁人民的生命和财产安全。近些年来随着经济水平的不断提高发展，建筑物的规模不断增大就导致建筑物在设计过程中越来越重视防震效果。地震来临时，大地的震动会沿着楼层高度自上而下递增，会对建筑物的主体结构造成损害，进而对人民的生命财产安全造成损害，建筑物的减震和抗震设计对建筑物的主体结构具有重要意义。本文就针对建筑物结构抗震和减震中的一些问题和解决对策进行一定的分析。

标签：建筑结构;隔震与减震设计问题;对策

引言：随着目前建筑物高度的不断增加，对于高层建筑物的抗震技术的研究越来越重要。在高层建筑物的设计过程中充分考虑所设计建筑本身的隔震与减震功能。采取有效措施抵抗低强度地震也是目前建筑物设计过程中的重点问题，这对建筑物的安全性和稳定性具有重要影响。目前建筑物的设计过程中仍然存在着很多问题，所以建筑物设计师在设计过程中要对现存问题进行解决，并且提出有效地解决对策。基于此，笔者提出了以下见解。

1、建筑结构隔震与减震设计问题

（1）目前所使用的隔震与减震设计稳定性差

根据对我国建筑物目前所使用的抗震设计进行调查显示，我国国内目前所主要使用的为传统土木、混凝土机构的抗震设计。这样抗震设计的原理就是利用建筑物结构之间的各个构件的承载力和变形能力抵御地震，吸收地震的能量。这样的抗震结构在短期来看是没有问题的，但是这种抗震结构无法长期运行。地震所带来的过大的加速度和空间范围的不断变形就容易使建筑物内部发生破坏，混凝土出现裂缝，使得建筑物原有减震抗震的效果受到影响，并且后期维修费用也很巨大。并且对于这种建筑设计中的隔震效果也甚微，地震对建筑物带来的巨大冲击力使得建筑物上层建筑受到的水平力小于一般建筑，所以隔震层上部的建筑结构不会受到很大影响。传统的隔震与减震设计的稳定性和安全性较差，难以适应现今发展的需要。

（2）建筑物后期维护工作不足

减 震 技 术

40 建筑结构隔震技术现状与应用*

薛彦涛

（中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司，北京 100013）

[摘要] 目前，国内隔震建筑大量采用的是叠层橡胶支座，其生产工艺和设计方法较为成熟；旨在提高橡胶隔震

支座阻尼的高阻尼橡胶隔震支座仍处在研发中，还未应用于实际工程；滑动隔震支座在一些工程中与橡胶支座联

合使用构成混合隔震，隔震效果明显，但设计缺乏规范的支撑。在隔震设计方面，借助减震系数，采用分离式方

法，一方面简化了设计，另一方面能有效利用现有的设计资源，为设计人员所接受。隔震结构计算可以采用成熟

的软件，如ETABS和MIDAS，它们都有适合普通橡胶支座、铅芯橡胶支座和滑动隔震支座的计算单元，同时还

可按照规范的要求进行时程分析计算。隔震技术的应用范围逐渐扩大，已在机场航站楼和高层建筑中得到应用。

同时在中小学抗震加固中也成功应用，为抗震加固提供了一种新方法。未来隔震技术将会获得更广泛的应用。

[关键词] 隔震技术；隔震支座；高阻尼橡胶隔震支座；混合隔震；隔震加固

Status and application of base-isolation technique of buildings

Xue Yantao

（CABR Technology Co., Ltd., China Academy of Building Research, Beijing 100013, China）

Abstract: Rubber bearing is widely used for its more mature production and design method in base-isolation building. In

order to increase the damping of rubber bearing, a high damping-rubber bearing is developed, but it has not been applied

隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用

摘要：地震灾害在世界各地频繁发生，严重地破坏了人们的生命财产安全，威胁着人类生存和发展。因此，抗震设计是每个建筑设计人员的重要内容之一，随着人们对地震破坏规律认识的逐渐提高，多种抗震措施也在实际工程中运用，其中隔震减震技术是当前世界各国的研究热点之一，在传统的建筑结构设计中，设计人员需要考虑建筑结构设计是否满足抗震设防要求，在新形势下，为降低地震灾害带来的损失，抗震性能成为了建筑结构设计的重要指标。本篇文章主要对隔震减震控制技术进行了介绍，分析隔震减震控制技术在建筑结构设计中的重要性，探究隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用，以提高设计人员对隔震减震控制技术的认识。

关键词：隔震减震控制技术；建筑结构设计；应用；探究

一、隔震减震控制技术概述

隔震减震控制技术是近年来发展起来的一种新的结构抗震技术，主要包括在建筑结构中设置隔震层、在建筑结构中设置阻尼器和其他的控制装置，以减小地震作用下建筑物的位移和内力。隔震减震技术是通过改变建筑结构的固有特性而达到隔震、减震目的，并不会改变建筑结构本身的刚度和强度。 隔震减震技术的优点主要体现在以下几个方面：（1）可以有效降低建筑物的地震反应，减少地震带来的危害；（2）可以大幅度减少地震给建筑物带来的破坏，特别是对高层建筑物具有更为显著的作用；（3）可以减轻由于房屋遭受强烈地震而造成的巨大经济损失。（4）隔震减震技术是一种有效、可行和安全的减少建筑物地震破坏损失、提高建筑物抗震性能的方法。从我国目前对隔震减震控制技术在建筑结构中应用的研究现状看，隔震减震控制技术还在不断总结提高阶段，对一些隔震减震的方法还要进一步的研究和分析，比如隔震层设计的位置、阻尼器受力是否合理、隔震支座制作工艺是否完善、隔震结构分析软件是否符合实际情况等。虽然目前还有不少问题亟待解决，但随着对隔震层研究深入和技术发展，以及抗震设计规范修订工作的进行，隔震减震技术在我国建筑结构中将会有更为广泛和重要的应用[1]。