文/徐靜和 沈陽市城市供熱設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧沈陽 110000

楊博賀 沈陽時(shí)代金科置業(yè)有限公司 遼寧沈陽 110000

地震是一種不可抗力，屬于自然世界中難預(yù)測、難預(yù)防與難控制的破壞性活動(dòng)。地震防御技術(shù)與防震減震技術(shù)的發(fā)展受到動(dòng)力學(xué)與經(jīng)濟(jì)成本的雙重制約與相互促進(jìn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的抗震措施決定著建筑結(jié)構(gòu)的可靠性與安全性。設(shè)計(jì)人員均依據(jù)小震不塌、大震可修這一原則開展設(shè)計(jì)工作，并采用了很多的方法抗震。

1、建筑結(jié)構(gòu)隔震介紹

建筑物內(nèi)部的阻尼大小有利于地震能量消耗。而減震措施恰好利用這一點(diǎn)，借助建筑阻尼增加吸取地震能量，以此來維護(hù)主體結(jié)構(gòu)，降低震害。隔震技術(shù)被廣泛應(yīng)用到高層建筑中，特別是汶川地震后涌現(xiàn)出較多的隔震建筑。因隔震設(shè)計(jì)選取的材料和以往設(shè)計(jì)存在差異，和傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)對(duì)比，當(dāng)前的隔震設(shè)計(jì)，特別是高層隔震設(shè)計(jì)具有一定難度。隔震措施存在時(shí)間限制，不僅能應(yīng)用到新建結(jié)構(gòu)，而且在建筑物建成后可通過阻尼增加來實(shí)現(xiàn)減震。從適用部位層面而言，減震措施較為廣泛，無論是上部結(jié)構(gòu)，還是隔震夾層均適用。而消能減震技術(shù)利用消能減震裝置配設(shè)來提高結(jié)構(gòu)阻尼比，進(jìn)而防控結(jié)構(gòu)變形問題，借助附加裝置來吸取地震能量，實(shí)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)的全面防護(hù)，讓主體結(jié)構(gòu)遭受地震災(zāi)害時(shí)不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞。依照數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，消能減震結(jié)構(gòu)能夠顯著增強(qiáng)抗震性能。另外，抗震構(gòu)造還能夠依據(jù)未采用消能減震之前的結(jié)構(gòu)來降低。

2、隔震技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

2.1 建筑物地基采用特殊材料隔震

因建筑物不同選取的地基材料存在差異，這主要因?yàn)榈卣鸩ǚ磻?yīng)的作用?？山柚厥獠牧厦嫦蚪ㄖ锏鼗鶎?shí)施處理操作，進(jìn)而削弱地震波，以此來讓減小震感。在以往的建筑物中，一般通過粘土與砂子完成基礎(chǔ)部分墊層，再有人借助糯米墊層探索抗震，多年的發(fā)明探索和試驗(yàn)表明原料是瀝青的這種新型材料開展隔震層設(shè)置對(duì)應(yīng)的效果十分顯著。

2.2 建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)一般安裝在樓層上部結(jié)構(gòu)水平面寬度較小而樓層之間剛度較大、樓層高度在三十層以下的樓房建筑中。假如該樓房上部結(jié)構(gòu)水平面寬度較大而不同樓層之間剛度又很小、樓層數(shù)量又較大，這時(shí)候的樓房上部結(jié)構(gòu)就是多質(zhì)點(diǎn)的隔震結(jié)構(gòu)體系，需要采取相應(yīng)的多質(zhì)點(diǎn)隔震模型，而且另外還要想辦法防止隔震結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)和發(fā)生傾覆等意外情況。

對(duì)于位于強(qiáng)地震帶和高烈度地區(qū)的高層建筑要采用橡膠材料的隔震結(jié)構(gòu)，因?yàn)橄鹉z隔震結(jié)構(gòu)中的隔震支座在沖擊波作用下會(huì)產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力或者發(fā)生輕微的非線性變形，從而保證高層建筑結(jié)構(gòu)的整體安全和穩(wěn)定。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的組合隔震體系而言，如果隔震層上部結(jié)構(gòu)傾覆彎矩太大的話，發(fā)生的水平地震作用力就會(huì)使得隔震層轉(zhuǎn)動(dòng)起來，加大隔震結(jié)構(gòu)在垂直方向的負(fù)載，那么該高層建筑隔震層就會(huì)發(fā)生較為突出的縱向變形。所以，在考慮高層建筑基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的動(dòng)力體系時(shí)，一方面要考慮到隔震結(jié)構(gòu)的多質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)受力，最好是采用多質(zhì)點(diǎn)擺動(dòng)加平動(dòng)隔震計(jì)算模型，另一方面還要考慮到隔震結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.3 建筑物層間隔震措施

層間隔震這種方法主要適用于舊房改建，在施工方面具有簡單、易操作的特點(diǎn)。與建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)置隔震裝置的辦法相比，層間隔震的效果不是非常明顯，減震的效果可以達(dá)到1/10～3/10的范圍，因?yàn)閷娱g隔震的作用無法參與到建筑物的整體結(jié)構(gòu)中，所以達(dá)到的隔震效果也較其他方法差一些。這種方法主要是依靠設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)各層間隔的減震裝置吸收或者削弱地震能量，從而減小地震對(duì)建筑物的危害，設(shè)置的裝置基本與基礎(chǔ)隔震的相同，二者的區(qū)別主要在于該方法應(yīng)用于舊房的改建施工中，而上述方法主要應(yīng)用于新建筑的施工中。

2.4 懸掛隔震

懸掛隔震是將建筑物的大部分或者整個(gè)結(jié)構(gòu)懸掛起來，也就是通常所說的懸掛結(jié)構(gòu)，這樣，當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，地震的能量不會(huì)傳遞給懸掛起來的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到減小地震損害的目的。這種隔震方式最常見于大型鋼結(jié)構(gòu)，大型鋼結(jié)構(gòu)總是采用鋼結(jié)構(gòu)懸掛體系，以此隔震。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)要求比較高，因?yàn)橐獙⒔Y(jié)構(gòu)的主體框架和子框架的結(jié)合做到完美的結(jié)合，才能保證在地震來臨時(shí)，子結(jié)構(gòu)不受干擾。因?yàn)樗淖饔迷硎?，?dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，主框架會(huì)隨著地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生搖擺，但是子框架和主框架之間是能夠活動(dòng)的索鏈和吊桿，地震的能量到達(dá)這個(gè)部位的時(shí)候就會(huì)削弱，不至于傳遞到子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生慣性力，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是防震效果好，可以有效的阻斷地震力對(duì)于建筑物的傷害，但是缺點(diǎn)是工程造價(jià)高，一般的住宅建筑不宜使用，因?yàn)榇罅康匿摻Y(jié)構(gòu)會(huì)大大增加建筑的成本。

2.5 新型隔震支座的研發(fā)

近年來，有學(xué)者提出對(duì)三維隔震的概念，即采用厚橡膠隔震支座，在保持橡膠總厚度不變的情況下，降低隔震支座的軸向剛度以達(dá)到減少垂直方向地震作用的目的。因此，三維隔震支座可應(yīng)用于同時(shí)有效隔離鐵路交通引起的振動(dòng)、環(huán)境振動(dòng)和地震震動(dòng)的情況。對(duì)于三維隔震支座我國目前已有生產(chǎn),今后將會(huì)逐步推廣。

2.6 隔展支座的計(jì)算機(jī)模擬

依據(jù)有關(guān)規(guī)定，對(duì)工程所應(yīng)用的隔震支座須進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)性能方面的測試，但隨著新建隔震建筑數(shù)量的增多，規(guī)模的擴(kuò)大，如果對(duì)全部隔震支座都進(jìn)行材料和結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)檢驗(yàn)，然后包裝運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝工作，這樣很容易因試驗(yàn)時(shí)間的延遲造成工程工期的拉長。因此，希望能夠建構(gòu)合適的計(jì)算機(jī)模擬測試方法?；诜蔷€性有限元分析，研究隔震材料特性對(duì)隔震支座性能的影響，建立能模擬隔震支座實(shí)際性能試驗(yàn)檢驗(yàn)的計(jì)算機(jī)分析程序。

結(jié)語：

工程設(shè)計(jì)人員需重視隔震減震問題，做好隔震減震設(shè)計(jì)工作，選用適宜的隔震裝置，所用消能構(gòu)件自身的參數(shù)應(yīng)通過特定試驗(yàn)來明確，并將隔震與消震裝置需配備在便于檢查和易替換部位。另外設(shè)計(jì)人員需清晰標(biāo)注隔震減震裝置的基本要求，依照規(guī)范落實(shí)安裝與檢測等工作，讓裝置與每一項(xiàng)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)。