建筑結構減震措施建筑結構減震措施 2014/04/27 1建筑結構的隔震減震概述建筑物的阻尼大小對于消耗地震能量有著重要的作用。減震措施正是利用這一點，通過增加建筑的阻尼來消耗地震來時的地震能量，從而保護了主體結構免受震害或減輕震害。而消能部件如何布置，個數(shù)及具體位置都需經(jīng)分析計算而定。一般來說，消能構件應設在結構的兩個主軸方向，這樣可使兩個方向的阻尼和剛度都有附加。除此以外，還可將消能構件設置在結構變形較大的位置，從而能夠均衡整個建筑物的阻尼，更好地耗散地震能量，保證整個建筑物的抗震安全。隔震措施在使用上是有時間限制的，一定要對使用隔震措施的建筑在動工以前進行相關的隔震設計。最遲也要在建筑的施工過程中在某些關鍵部位進行布置。隔震措施使用的部位也是有選擇的，一般在建筑物的地基或基礎進行隔震設計，或是建筑物的關鍵部位。與隔震措施不同，減震措施在使用時間上沒有限制。它既可以用于新建結構，如對建筑物的基礎部分進行特殊處理，對建筑物的局部設置消能減震措施。它也可應用于建筑物建成以后，作為抗震加固的措施，對建筑物進行增加阻尼從而達到減震的效果。從適用部位上說，減震措施的適應范圍很廣。從建筑物的上部結構到建筑物設隔震夾層，它都是適用的。消能減震技術通過在建筑物的結構上增加消能減震裝置，即設置特別的機構和元件，增加結構的阻尼比，來控制預期的結構變形，從而讓這些附加裝置吸收和消耗地震能量，達到保護主體結構安全，使主體結構在罕遇地震作用下不會發(fā)生嚴重的破壞。據(jù)大量數(shù)據(jù)顯示，使用消能減震的結構的抗震性能明顯提高。此時，主體結構的抗震構造措施可以按照沒有設置消能減震前的結構進行相應的降低。以兩者的地震影響系數(shù)之比來確定降低程度，但不能超過1度。常見的減震結構有很多，本文將著重介紹無粘結支撐體系減震技術和蹺動振動控制技術。建筑結構減震技術中對地震反應最機敏的減震體系即是無粘結支撐體系。它是在內鋼支撐和外包混凝土之間涂抹無粘結漆，這樣可以形成滑移界面。主要是通過內外鋼之間的配合來消耗地震能量，內鋼作為承擔建筑物重要的主要構件，外鋼則作為輔助。這種減震技術最大的缺點就在于，相關部件和各個減震結構的設計計算都必須非常精確。蹺動減震技術是將整個結構或結構中地震力較大的柱、豎向連續(xù)墻等與下部基礎豎向不堅固。這樣可以使相對薄弱的構件或結構在強烈地震作用下避免較大的損壞。2建筑結構隔震減震的方法措施隔震技術的使用與建筑物場地的類別有很大關系。國內外大量工程顯示，隔震房屋更適用于硬土場地。如果使用于弱土場地，地震波的中高頻分量將由于場地的特點被過濾掉，使得結構的周期延長，地震效應反而增大。所以，當隔震結構應用于IV類場地時，應進行專門的調查和研究。21地基材料隔震建筑物地基材料的使用對于地震波的反應有著很大的區(qū)別。對建筑物的基礎部分使用特殊的材料，通過這種特殊處理來削弱地震波，減小建筑物地震中的震感和反應。傳統(tǒng)上，建筑物的基礎部分會使用粘土和砂子墊層，也曾有人以糯米為原材料設置墊層，來進行相關的研究。到目前，關于這部分特殊材料的發(fā)展已經(jīng)有了新的突破，研究發(fā)現(xiàn)，使用瀝青作為原料的新型特殊材料來設置隔震層，隔震效果更好。22基礎隔震基礎隔震的初衷是讓地震波在基礎部分被消耗掉，難以向上部結構傳遞，這樣就可在定程度上的隔斷地震對于上部結構的影響。隔震裝置設置在基礎與上部結構之間。體形規(guī)則的低多層建筑使用隔震技術比高層建筑效果要好的多。這是因為對于高層建筑結構，隔震結構延長了結構的自振周期，使得隔震效果較差。目前基礎隔震和隔震裝置都有多種形式，發(fā)展的都比較完善。23層間隔震層間隔震是指在原結構上安裝耗能減震裝置，這種耗能減震裝置是由質量和隔震支座組成。在地震時，隔震裝置和減震質量一并指揮作業(yè)，能夠吸收和消耗地震能量，減小整個建筑結構的地震作用。整體來說，層間隔震結合了抗震技術和隔震技術。但與基礎隔震技術相比，層間隔震帶來的減震效果稍差，降低約10%30%。雖然層間隔震技術的效果不是非常明顯，但應用范圍很廣，即可應于新建建筑物，也可用于既有建筑物的加固。隔震裝置可以采用橡膠支座，利用結構的夾層或原結構的隔熱層做簡單的改建，就可以達到減震的效果。24懸掛隔震懸掛隔震結構的初衷是使地面的地震波傳遞不到主體上，這樣就可以避免主體結構受到地震的損害。因此，懸掛隔震技術將結構的大部分或全部質量懸掛于地面之上，地震來時，上部結構與地震波分離，產(chǎn)生不了慣性力，隔震效果明顯。懸掛隔震技術主要應用于鋼結構。大型鋼結構包括主框架和子結構，將子結構懸掛，主體的框架結構便可有效地與子結構隔離。當?shù)卣鸬哪芰總鞯綉覓觳课坏臅r候，地震作用大大削弱，就可以減小和控制地震的傳遞和反應。25建筑走向大量震害表明，房屋在震中的受損程度與震向有很大的關系。相比與地震震向垂直的建筑物，與地震震向平行的建筑物受到的破壞更大。這是因為，當建筑物與地震震向，即地震波運動的方向一致時，隨著地震運動的幅度更大，因此受到的震害越慘重。在建筑物的設計過程中，應當充分地考慮這一點，地震與地質結構是息息相關的，即應該充分地考慮當?shù)氐刭|條件。搞清和分析建筑物所在地的地震震向，設計時使建筑物的走向與地震震向保持垂直，從源頭上減輕建筑物的地震反應。3結束語在隔震和消能減震設計中，應該注意以下幾點，一是隔震裝置、消能構件的各項性能參數(shù)都要經(jīng)過專門的試驗確定。二是隔震和消能減震裝置應設置于便于檢查替換的部位。三是設計人員應注明隔震減震裝置的具體要求，安裝、檢測和施工都應按照相關的規(guī)程進行，保證裝置和各項性能符合要求。隨著建筑技術的發(fā)展和社會發(fā)展的需要，隔震和消能減震技術的應用越來越廣范。相比傳統(tǒng)的抗震技術，隔震和消能減震技術的應用對地震的削弱作用非常明顯。因此，隔震和消能減震技術的研究和推廣應用對于保證地震時建筑物的安全和人民生命財產(chǎn)安全都有著重要的意義。作者：王麗單位：江蘇省都市建筑設計研究院有限公司 上一個文章： 建筑結構設計的方案探討下一個文章： 建筑結構防震技術思考