简析房屋建筑工程的隔震结构设计

简析房屋建筑工程的隔震结构设计

发表时间：2017-11-15T16:02:16.930Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：李明明[导读] 摘要：传统的建筑抗震结构，通常是加强结构的刚度和强度来达到抵制地震的作用，但是在地震中，这些结构受到了大量的损害，所以房屋在地震中出现破坏或倒塌，这是很不安全也很不科学的。身份证号码：65272219870405xxxx 510630

摘要：传统的建筑抗震结构，通常是加强结构的刚度和强度来达到抵制地震的作用，但是在地震中，这些结构受到了大量的损害，所以房屋在地震中出现破坏或倒塌，这是很不安全也很不科学的。而隔震技术却是在建筑中设置隔震层，进而减少地震的能力，使得建筑能够在地震中不受损害。本文结合房屋建筑隔震的原理和特点，分析房屋建筑工程的隔震结构设计及其发展趋势。

关键词：房屋建筑；隔震；结构设计

引言：建筑物抗震设计的原则就是尽可能减小地震对上部结构的影响，并确保隔震支座的变形不超过极限变形范围。与隔震层相比，上部结构吸收的能量是很小的，假如上部结构能够抵御与其刚体状态相称的地震，那么建筑物的建设就不在受其能量吸收能力的各种制约控制。此外上部结构的能量及刚度偏心带来的扭转振动，可以利用隔震层的偏心基本得到消除。因此与传统的建筑相比，隔震建筑的设计自由度更大。

一、房屋建筑隔震的原理和特点

1.1基础隔震的基本原理

“隔离避让”、“以柔克刚”是隔震技术设防策略的立足点。基础隔震结构的基本原理就是在建筑物的基础和上部结构之间安装隔离设备（如隔震器、阻尼器等组成的系统），在水平方向形成一个刚度较小的隔震层，用来对整个体系的刚度K和阻尼C进行调整，从而使结构的自震频率发生改变，使结构的自震周期延长，这样就能够使结构的吸能和耗能的能力得到大幅提升，结构的地震反应大大减小，削弱地震对上部结构的破坏力。我们可以利用结构的动力微分方程对这一基本原理做出合理的解释。

1.2基础隔震的特点

基础结构的显著特点就是由于隔震层的安装，整个结构的力学性能产生了很大的变化，主要起到两个方面的作用：（1）由于隔震层的刚度较小，这样就使得地震作用产生的变形集中在隔震层，层间的变形大大减小，上部结构呈“整体移动”，使得上部结构构件避免了因发生大变形而损坏；（2）结构自震周期T的延长，大大降低了上部结构的加速度，这样室内人员就不会发生严重不适的情况，同时防止室内设施及物品大量的损坏，保障建筑物在震中及震后的使用，降低地震次生灾害发生几率。

二、房屋建筑工程的隔震结构设计

2.1确定隔震层位置

隔震层设置位置的选择是隔震层发挥作用的关键，隔震层因位置不同一般可分为，基础隔震与中间隔震，两种隔震层设置的应用效果有着一定的差异。在实际房屋工程结构设计中，隔震层位置的选择要结合房屋建筑的实际用途、工程造价、房屋性能要求以及房屋建筑所处区域的地质结构特点与地震发生情况等多方面因素进行考量，并选择最佳的位置进行隔震层的设置，如此既能够实现隔震技术的有效运用，确保隔震作用的发挥，同时也能够实现城市空间的合理利用，保障空间价值的发挥。

2.2隔震层水平刚度的设计

隔震层的水平刚度会对房屋建筑的隔震效果造成一定的影响，因此在进行房屋工程结构的隔震设计时，应对隔震层的水平刚度进行合理的设计。在实际的隔震层设计过程中，往往会采取将隔震层水平刚度设置合理降低的做法，来实现房屋自振周期的增大，进而达到最有效的隔震效果。具体设计方案的制定时，可以考虑使用多层橡胶结构，来减少隔振器的设置总数，同时增加单个隔震器的荷载面积，以此来充分保障建筑物的整体稳定性。

2.3置换隔震构件设计

在隔震的建筑物中，由于能量吸收和变形都聚集在隔震层，所以隔震构件有置换隔震结构这一优势，特别是对于置换隔震器独立的阻尼器非常方便。因为隔震器的设置都受房屋重量的限制，如果要换置或者加固隔震器的话就要在房屋内使用千斤顶，所以置换隔震器的话是很困难的，不如直接置换阻尼器，这样不仅能够快速方便的完成构件的置换，同时，也可以充分保障建筑物的稳定性与安全性，使隔震结构充分发挥出作用，从而确保建筑物的隔震效果，减少地震所造成的人员伤亡与财产损失。

2.4细部结构设计

2.4.1水平移动空间

确定隔震建筑的可移动房屋，要考虑建筑物的所有部分，不得有遗漏。原则上可移动面（一般为水平面）是在该建筑的范围内而且只能有一个水平面。如果可移动面部分出现上下不一致，则接合部位的连续性会受到破坏，使建筑物的隔震效果大打折扣。此外，可移动部分及空间（采光井等）的维护，在发生大地震前应事先采取什么措施等都是很值得注意的问题，最低限度要考虑不得让人们随意进入可移动范围内。

2.4.2隔震沟、墙外狭道

在隔震层上方外墙周边设置隔震沟作为建筑隔震的安全空间，这是隔震建筑物最基本的形式。在隔震沟上方开口处的覆盖物一般是可滑动的盖板，或做成平台，或安放设备，或做成排水沟等。也可将外墙做成幕墙，使上层楼面向外凸，或采用阳台的形式遮盖隔震层。伸缩连接的混凝土预制盖板，采用预制混凝土的伸缩连接盖板，在大地震时盖板能升高并且能落下，容易复原。当采用伸缩连接的盖板时，需采取措施避免因安全距离张开过大导致盖板落进沟里，如果这时沟里有人会造成人员的伤害。

2.4.3楼间连廊、通道等伸缩连接

地震时，屋面、墙壁、楼地面等四周会产生大的变位，因此需要采取相应的构造做法。隔震建筑与非隔震建筑之间被认为是一般性连接，而隔震建筑之间的相互连接则可能载增建或改建中出现。由于通过相邻建筑连廊的情况不同，安全距离的尺度也不同，因此，有在伸缩连接的延长线上考虑和进行特殊处理（如变位的分散化、细分化等）等两种不同的作法。设定防火分区，连廊则很容易独立于主体建筑。设备贯穿防火分区和伸缩连接等问题，在筹备阶段可不要过多考虑，而搬运设备通过连廊的问题应采取特殊办法解决。

三、隔震技术在房屋工程结构设计中的应用前景展望

我国在隔震技术研发方面起步相对较晚，在我国开始对隔震技术进行研究时，国际上一些发达国家已经取得一定的成果，并形成了相对成熟的技术体系，无论是国际上先进的隔震技术研究成果，或是其他国家在隔震技术研究过程中的宝贵经验都是我国隔震技术研发过程中十分值得借鉴的宝贵资源。

现阶段我国的房屋工程结构设计中的隔震技术应用主要集中于摩擦隔震元件与橡胶隔震支座两大类，其在应对水平地震时想过相对良好，而对竖向地震的隔震减震效果却并不理想，因此我国在未来的建筑隔震技术研发中，应该将研究重点向竖向地震的隔震方向转移，这也将是国际建筑隔震领域在未来发展的总体方向。竖向地震的发生也会带来十分严重的危害，而我国经过多年的研发与推广后，基本掌握了水平地震的隔震技术，因此，应更加注重竖向地震的隔震技术的研发，相信随着相关部门与研发人员的不懈努力，在不远的未来，我国竖向地震隔震技术也将逐渐走向成熟，并有效的应用于未来房屋工程结构设计之中，为人们的生命财产安全提供有力保障。

四、结语

地震灾害的发生是无法避免的，而建筑隔震技术是保障建筑物安全性，减少地震灾害所造成的人员伤亡与经济损失的关键所在，因此，要不断加强对建筑隔震技术的研发与隔震技术在房屋工程结构设计中的应用，通过有效的隔震结构的运用，充分保障房屋建筑的结构稳定性，提高房屋建筑的抗震、隔震能力，从而有效减少地震发生时所造成的人身财产损失，并不断推动我国建筑技术的发展。

参考文献：

[1]曲哲，叶列平，潘鹏.高层建筑的隔震原理与技术[J].工程抗震与加固改造，2011.

[2]李静，周晓雁.浅谈隔震建筑比抗震建筑的优越性[J].考试周刊.2015（32）.

[3]闫秋月.基础隔震技术在结构抗震设计中的应用[J].重庆建筑.2014（12）.