建筑结构隔震技术研究

安庆九

【摘要】建筑隔震技术可以在同样抗震设防标准前提下降低既有建筑结构的构件尺寸与配筋率，降低工程造价，减小工程风险，保护人民群众的生命安全和生产生活物资安全，其经济与社会效益十分显著。本文进一步分析了建筑结构隔震技术，以供同仁参考借鉴。

【关键词】建筑结构；隔震技术

1、隔震理论及减震结构原理

隔震是在建筑物的基础、底部结构上下部之间设置相关的隔震器和隔震层，隔离地震向上传递能量的方式，减少对上部地震能量的传输力度，降低建筑上部机构的地震反映，使建筑达到防震的效果。

建筑物的运动性取决于自振的周期和阻尼，而自振的周期又和建筑物的质量和刚度有关系。可见减震结构的原理就是利用隔振器和阻尼器的相互作用进行工作。当阻尼在0.5～1.5之间时，对减震的效果较为明显，阻尼的取值越小，动力细数就越大，相反就越小。因此，當结构的固有频率和干扰频率接近时，增加阻尼就会减少结构的反映。当阻尼在1时，阻尼比就会从0.05增加到0.1，动力放大系数减少50%，而阻尼增加到0.2时，动力放大系数减少75% 。

2、隔震系统的常用方法

隔震系统比较常见的有水平摩擦滑动隔震系统，滚动隔离系统和摩擦摆隔震系统。水平摩擦隔离滑动系统经常在与限位装置一起配合使用。防滑材料主要是由滑石粉、不锈钢板、石墨砂浆等材料组成。滚动隔震系统主要是利用滚珠、滚轴和其他几何复位特征来实现减震的目的。摩擦摆隔震系统采用与多层橡胶并用的滑动支撑，不锈钢表面制作成凹球面，通过建筑物结构的自身重量来形成复原力。摩擦滑动的位移装置具有较大的初始刚度，在滑移时刚度的增量几乎为零。在建筑结构受到地震较小的水平激励时，摩擦滑动位移的装置可以提供足够的摩擦力来阻碍建筑物上部结构相对地面的滑动；当地震带来的水平力较大，超过了摩擦滑移装置能够提供的最大摩擦力时，滑动面开始滑动，摩擦滑移装置开始发挥作用，此时进入建筑物上部结构的地震能量依旧可以控制在一定范围之内，不会随着地面能量的增加而增加，可以充分保证建筑物上层结构的安全。

3、建筑结构隔震技术分析

3.1混合隔震技术的应用

混合隔震是由橡胶支座和摩擦滑动支座组成的，又称组合隔震或是并联复合隔震。它能够将两种隔震支座的优点结合起来，并且可以控制延长系统的自振周期，使隔震效果更为显著。

3.2隔震加固技术的应用

隔震加固是对已有隔震技术的建筑进行隔震改造，2010 年中国首次采用隔震技术对山西省沂州市的中小学校舍进行隔震加固，隔震加固之后建筑物已达到中小学建筑乙类的标准。在进行隔震加固处理时，核心工作就是托换，就是将已经建成的建筑物设置于隔震支座之中，目前最为常用的处理方法就是砖混结构隔震加固技术，在操作的过程中，可以先对部分墙体进行施工，待这一部分墙体的施工结束后，切断墙体，那么就完成了隔震加固工作。

3.3滑动隔震支座的应用

滑动隔震技术是指在隔震层中设置滑动材料，使摩擦力降低，基础向上部结构传递的地震作用力有限，從而起到保护的作用。不仅如此，滑动隔震还能避开任何地震波产生的共振效应，降低结构地震反应。国内大多数采用的滑动材料为石墨、砂粒和滑石粉等经济型材料，虽然价格低廉，却同时存在着诸多问题。国内外学者便对此展开研究，最终开发出较为成熟的滑板式隔震支座和摩擦板隔震支座两种支座。（1）滑板式隔震支座滑板式隔震支座的优点是性能稳定，耐磨性高，属于纯摩擦滑动隔震系统，但也存在着隔震层变形较大，不能自动复位等问题。由于国内还未有滑板式隔震支座使用方面的标准和规范，因此在国内还未产生广阔的市场。（2）摩擦板隔震支座摩擦板隔震支座是一种具有自主复位能力的装置，具有良好的工程性能，受到国内外的一致追捧。经过一系列的试验研究，最终发现摩擦板隔震支座具有优异的耐久性和滞回性，并且在高温和载荷负重等高强度条件下，依然具有较高的可靠性。

3.4橡胶隔震支座的应用

（1）普通橡胶隔震支座它是由薄钢板和薄橡胶板分层交叠在高温高压的条件下硫化而成，具有极高的纵向受压承载能力和水平变形能力。目前此橡胶隔震支座的制作工艺已基本成熟，但在材料的选择以及性能方面仍存在一定的问题。（2）铅芯橡胶隔震支座铅芯橡胶隔震支座是指在将铅注入到普通橡胶隔震支座之中，提升自阻尼值，该种方式可以有效保证结构的抗震性能。但是，橡胶隔震技术在钢板与胶层的粘合上，还存在一些漏洞，钢板与橡胶层会由于各种因素的影响出现撕裂问题，为了解决这一问题，需要采用适宜的粘合剂，并具备成熟的粘合工艺。

4、建筑结构隔震技术的实现路径及方法

4.1实现路径

（1）隔震研究方向属于结构动力学的更高层次的分支，该学科较为复杂，需要防灾减灾与防护工程专业人才的支持与支撑，与施工企业一起，完成理论与实践结合的目标。

（2）需要与在技术研究领域有多年研究经验的教授合作，进行耗费较大的动力试验，主要是振动台试验和MTS 耗能原件滞回性能试验，其耗资较大，试验模型的建立、振动传感网络的搭设颇费时间与金钱。

（3）由于房屋建筑结构体系多样性强，对于混凝土框架和普通剪力墙结构的试验和分析和对于钢结构的分析需要试验-仿真双重模拟，需要投入大量的人力专门专项，分头同步进行研究。

4.2实现方法

（1）施工单位开展隔震研究，主要是把近几年的隔震施工技术成果进行分析总结，完成设计优化、与施工优化的分析，能够使得隔震设备在地震下更好地发挥效能，救灾减灾，保护人们生命财产安全。

（2）通过开展既有隔震建筑加固改造，对近年来地震预测区的既有重要建筑进行改造示范，优化设计、便捷快速施工，形成既有建筑抗震能力的提升。

（3）预制装配式建筑的震害比较厉害，也是唐山震害后一直没有复兴的主要原因，通过研究与预制装配式建筑相适应的隔震技术，减小预制构件的尺寸和含钢率，增加预制构件的震害生存指标。

结语：

隔震技术具有传统抗震技术所无法比拟的优越性，其效果已经历了强震的检验，从世界范围看，隔震技术已发展到实用化阶段。但是建筑隔震技术是一项综合性很强的技术，涉及到规划、设计、施工等多个环节，尤其是造价等因素的影响，严重的妨碍了它的推广使用，因此，必须结合土建特点，从效果、工艺、造价、维修等方面继续研究完善已有的和开发新的经济高效的隔震装置和体系。

参考文献：

[1]黄永林，孔建国，章熙海，张雪亮.基础隔震技术的发展及其对未来建筑设计思想的影响[J].工程抗震，2000（1）：24—29.

[2]周云.隔震结构设计、应用与发展[J].华南建设学报，2015（10）.