建筑结构设计中的隔震减震措施研究

刘 涛

(甘肃省工业与民用建筑设计院有限公司，甘肃 兰州 730000)

建筑工程项目设计中结构设计的重要性不容忽视，为了较好实现结构设计方案的优化，从隔震减震设计入手极为必要，建筑结构设计人员应该在明确项目抗震方面的具体要求后，采取相匹配的隔震以及减震措施，保障后续建筑工程项目结构体系可以具备理想的稳定性和安全性效果。当然，具体到不同建筑工程项目中，相应隔震以及减震措施的选用也存在较为明显的差异，如此也就必然需要引起建筑结构设计人员重视，避免因为措施选择不当或者是应用不合理，导致最终建筑结构抗震设计效果受损，因此相关研究极为必要。

1 项目概况

新建兰州市城关区清华小学综合楼，建设基地位于兰州市城关区酒泉路，基地北侧为南关清真大寺，南侧为兰州国面馆，东侧为老酒泉路，西侧为新酒泉路，场地地势平坦，交通便利。该建筑工程项目总建筑面积8 399.70m2，地上5 836.96m2，地下2 562.74m2，建筑基底面积941.88m2，容积率2.69，建筑密度43.35%；地上六层，首层架空，二至四层主要为学生用房，五、六层为教师用房，地下两层，均为戊类库房。建筑高度为23.85m,内外高差0.45m，首层(架空层)高度为4.5m,二至五层层高均为3.6m,六层高度为4.5m；全校共设12个教学班，每班45人，可容纳学生人数为540人；结构形式为框架结构，抗震设防烈度为8度(0.2g)，使用年限50年，耐火等级为地上二级，地下一级。 屋面防水等级为Ⅱ级，地下室防水等级为一级。在该项目结构设计中，设计人员高度关注抗震设计任务，着眼于隔震措施以及减震措施进行了合理运用，最终确实也取得了较为理想的效果。

2 建筑结构设计常用隔震减震措施

2.1 隔震措施

在建筑结构设计中运用隔震措施时，设计人员应该首先明确可供选择的要素， 进而针对不同要素进行针对性设计处理， 以便更好增强其隔震性能， 避免对于建筑结构稳定性产生干扰。 结合现阶段建筑结构设计中可供选择的隔震措施来看， 一般主要有以下几种。

(1)地基隔震 建筑工程项目整体结构布置中，地基结构的重要性不容忽视，其作为直接针对地震作用力进行阻隔的首要结构层，确实发挥着重要隔震作用，应该由设计人员结合实际状况进行优化布置。一般而言，为了促使相应地基结构可以形成较为理想的隔震性能，往往可以借助于软粘土或者是砂垫层手段，力求在不影响建筑工程项目整体结构稳定性和承载力的基础上，有效提升其对于地震波的吸收效果，避免建筑结构体系在地震作用下出现严重受损问题，成为建筑结构保护的重要部分。

(2)基础隔震 针对建筑工程项目基础结构进行隔震处理同样必不可少，设计人员应该重点从基础结构以及上部结构着手，根据不同隔震要求，合理设置隔震层，促使其能够对于地下传来的地震波形成较为理想的应对效果。当前比较常用的基础隔震方式有基底滑移隔震、夹层橡胶垫隔震以及混合隔震等不同方式，设计人员不仅仅需要结合实际状况予以优化选择，同时还需要重点考虑到相应隔震装置自身应用状况，保障其能够对于地震能量波予以有效减弱，由此针对建筑工程项目上部结构形成较为理想的保护，降低可能出现的破损程度。

(3)层间隔震 在建筑工程结构设计中运用隔震措施时，设计人员往往还需要高度关注层间隔震方式的应用，要求借助于层间布置的一些隔震装置，促使其能够对于地震能量波形成较为理想的吸收效果，由此达到较强的隔震效果。基于这种层间隔震技术的应用而言，因为其设计应用方式相对较为灵活，且布置同样也可以兼顾所有楼层，如此也就必然可以促使其表现出更强的隔震性能，有助于实现地震能量波的反复吸收，由此针对建筑结构体系形成了较为理想的保护效果，明显降低了其受损程度。

(4)悬挂隔震 建筑结构设计中隔震措施的应用还可以借助于悬挂隔震方式，这种悬挂隔震手段的应用主要是在建筑结构设计中灵活运用悬挂方式，促使其可以针对地震能量波形成较为理想的减弱效果，促使地震总体能量的传递作用受到明显限制，如此也就必然可以较好形成隔震效果，对于建筑结构形成良好保护作用，尤其是对于建筑工程项目在地震作用下可能出现的明显晃动问题，在该隔震措施的应用下能够得到较为理想的缓解。但是悬挂隔震措施的应用难度相对较大，需要建筑设计人员针对建筑结构体系进行综合分析，如此才能够表现出较强的适用性，避免因为悬挂隔震设计不合理带来其它隐患问题。

2.2 减震措施

建筑结构设计中减震措施的应用同样也不容忽视，设计人员应该结合不同建筑结构在减震方面的应用特点和要求，选择较为适宜合理的减震方式，以便更好实现地震危害程度的减弱。从当前建筑结构设计中常用的减震措施来看，主要有以下几种。

(1)消能减震 建筑结构设计中应用消能减震方式较为常见， 其主要是借助于建筑工程项目自身结构附加阻力值的提升来达到减震目的， 要求确保耗能结构元件可以得到理想运用， 由此实现对于地震能量波的吸收， 形成良好的建筑结构保护功能。 基于这种消能减震措施的应用而言， 其往往表现出了较强的适用性， 不仅可以在一些新建工程项目中应用， 还可以在既有建筑工程项目中予以改造应用， 由此同样达到了较为理想的消能减震目的。 消能减震措施不仅仅可以在钢混结构中发挥积极作用， 在钢结构中同样也能够形成良好作用效果， 整体结构体系的保护功能较为突出， 成为当前颇受重视的减震措施。 当然， 为了更好提升消能减震效果， 建筑结构设计人员往往还需要重点关注于恰当消能减震装置的选用， 比如对于塑性阻力器、 粘滞阻力器或者是摩擦阻力器， 都应该进行深入分析， 结合建筑工程项目结构体系予以恰当选择， 促使这些消能减震阻力器可以恰当融入其中， 进而对于相应建筑结构体系发挥出较为理想的保护功能。

(2)机械减震 在建筑结构设计中应用减震措施时，机械减震同样也是比较重要的设计方式，设计人员可以借助于无粘结钢支撑减震体系，促使原有建筑工程项目结构的抗震性能得以提升，相应地震能量波可以得到有效减弱。为了较好促使机械减震措施可以发挥出较为理想的作用价值，最为关键的就是构建建筑结构内部钢支撑和外部包钢管的不粘结性效果，由此形成较为理想的滑移结构，促使相应滑移结构能够有效实现对于地震能量波的积极应对。当然，除了要求促使相应结构体系较为精准合理外，建筑结构设计人员往往还需要重点考虑到机械材料的恰当运用，保障相应机械材料不仅仅自身具备理想应用性能，还需要予以精细化设计，促使其可以和建筑结构体系形成协调关系，由此才能够形成较为理想的减震成效。

(3)跷动减震 建筑结构设计中减震措施的应用还可以借助于跷动减震方式，其主要处理方式是在建筑结构中合理布置一些不紧固部位，如此也就可以借助于该部位的跷动震动控制功能，达到较为理想的减震效果。从当前建筑结构设计中比较常用的跷动减震设计方案上来看，针对建筑上部结构和基础结构进行不紧固设计是比较常用的手段，其可以在该部位形成良好减震作用，进而对于建筑上部结构予以优化保护。另外，针对建筑结构中的一些关键柱结构以及支撑体系进行优化布置，促使其具备不紧固特点，同样也能够借助于这些关键部件来提升其减震效能，避免建筑结构体系在地震作用下受损明显。

3 建筑结构隔震减震设计注意事项

3.1 明确设计依据

在建筑结构设计中应用隔震减震措施时，为了达到较为理想的优化设计效果，设计人员往往需要首先明确设计依据，进而才能够对于后续隔震减震措施选用以及其它结构设计提供可靠指导。基于该方面设计依据的明确而言，建筑结构设计人员应该首先明确该项目的抗震设防烈度以及地震分级等基本指标，比如兰州市城关区清华小学综合楼项目的抗震设防烈度为8度；设计地震分组为第三组；建筑抗震设防类别：乙类；建筑结构抗震等级：二级；设计地震基本加速度值：0.20；水平地震影响系数最大值：多遇地震：0.16，罕遇地震：0.90；结构阻尼比：0.05。在明确了该方面基本指标的基础上，也就可以针对后续隔震减震措施的设计选用提供指导。此外，为了更好促使相应隔震减震措施的设计运用更为适宜合理，建筑结构设计人员往往还需要重点明确自身应该遵循的基本规范和规程，比如《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2008、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑抗震设计规程》DB62/T25-3055-2011等，都需要建筑结构设计人员予以积极关注，由此更好提升其设计准确度。

3.2 注重基础选型

在建筑结构设计中落实隔震减震措施选用任务时，基础选型是比较关键的手段，要求促使相应基础结构可以具备理想的隔震效果，由此更好提升建筑结构保护作用。为了确保相应基础选型较为适宜合理，建筑结构设计人员应该针对相应区域的地质状况进行详细勘察，以便在明确其具体构成状况的基础上，选择适宜合理的基础方式，由此更好优化隔震作用。比如在兰州市城关区清华小学综合楼项目基础选型中，工程地质勘察发现该区域自然地面以下约4m～5m范围内为杂填土和粉土，4m～9m范围内为卵石层，约9m以下为砂(泥)岩层。地下水赋存于卵石层内。由于该工程地下二层埋深较大，地下水位在地下二层地面以上，为了更好提升基础结构的隔震效果，故该工程基础拟采用平板式筏形基础，持力层为砂(泥)岩层。

3.3 注重结构选型

建筑结构设计中的主体结构选型同样也是比较关键的手段，结构选型状况直接和整个建筑结构体系的隔震减震效果挂钩，要求建筑结构设计人员能够予以综合分析。因为不同建筑主体结构和地下结构的应用效果各不相同，在隔震减震方面更是存在明显差异，如此也就需要建筑设计人员在保障建筑物功能价值得以满足的基础上，优先选择一些隔震减震效果较为理想的型式。比如在兰州市城关区清华小学综合楼项目结构选型中，上部结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构，除办公室、卫生间外，楼面板及屋面板均采用现浇钢筋混凝土空心楼板；地下室采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，除地下室周边外墙为钢筋混凝土墙(兼作剪力墙)外，地下室楼梯间墙体亦设计为钢筋混凝土剪力墙。在上部结构的底部与地下一层的顶部之间设置隔震层(层高为1.5m)，隔震层的上柱墩与下柱墩间布置橡胶隔震支座，最终表现出了较为理想的隔震减震效果，有助于保障整个结构体系的稳定性。

3.4 优选结构材料

建筑结构设计中隔震减震措施的选用同样也离不开基本材料的支持，如此也就需要注重切实优化结构材料的选用，以便规避来自于材料方面的不利影响和危害。因为建筑结构涉及到的材料类型众多，任何一类材料出现偏差问题，都会严重影响到最终整体隔震减震效果，进而也就需要从全方位入手予以精细化把关控制，同时确保各类材料之间能够具备较为理想的协调性和匹配度，由此切实解决材料方面的干扰问题。比如在兰州市城关区清华小学综合楼项目结构材料选择时，主要涉及到了以下几类材料：梁、板、柱的混凝土强度等级：C35～C30；基础梁的混凝土强度等级：C35；圈梁、构造柱的混凝土强度等级：C25。钢筋： HRB400级；型钢、钢板等：Q235B级。HPB300钢筋焊接：E43系列；HRB400钢筋焊接：E55系列。柱、框架梁及其他直径≥22的钢筋采用机械连接，接头连接等级为I级，其他竖向构件内主筋直径小于22的竖向钢筋采用电渣压力焊方式连接，梁内主筋采用对焊或电弧搭接焊接。砌体砌筑等级不低于B级。

4 结 语

建筑结构设计中隔震减震措施的选用至关重要，直接关系到建筑工程项目的抗震性能，要求建筑结构设计人员能够基于自身要求以及实际状况，恰当选择隔震措施以及减震措施，以便更好保障建筑结构体系安全性。在此基础上，设计人员还需要确保所有设计标准和依据得到贯彻落实，且基于基础结构、主体结构进行优化选型，同时控制好所用的结构材料，进而最大程度上确保建筑结构体系的稳定性，保障其具备良好隔震减震性能，降低建筑工程项目在未来地震作用下可能出现的受损程度。