建筑结构设计中的隔震减震措施浅析

马良策

澳创国际工程设计（深圳）有限公司北京分公司 北京 100000

为了优化城市布局，解决城市人口居住问题，很多高层建筑在城市中拔地而起，但是在高层建筑中，建筑结构的合理性是十分重要的，建筑的抗震能力直接关系着人们的生命安全，因此这就需要设计师，能够利用一切技术手段，通过科学有效的抗震措施，来保证建筑设计的切实可行性，使建筑的整体质量能够得到有效地提升。

1 建筑结构设计隔震减震模式的应用意义

我国发生的重大地震灾害1976年的唐山大地震，2018年的汶川大地震，那些惨烈的场景至今依旧在内心中挥之不去，地震灾害不仅给建筑行业带来巨大冲击，也造成了巨大的社会经济损失，同时无情的地震灾害更是夺走了许许多多无辜的生命[1]。在汶川地震发生时，桑枣中学全校2300多名师生，在1分36秒的时间内上演了极限逃生，全部安全转移，无一人伤亡，他们的校长“叶志平”在上任初期，就十分关注学校建筑的安全问题，他在任时期对学校的大部分建筑全部重新进行了加固。汶川大地震来临时，学校无一人伤亡。面对无情的自然灾害人类是渺小的，但是我们要相信科技的力量，技术的力量，智慧的力量是强大的。近年来建筑设计中关于建筑结构抗震能力设计越来越受到跟多人的关注。在建筑结构设计中，隔震减震设计是有效确保建筑抗震性，提高建筑整体质量，使建筑物在一定外力作用下能够依旧坚持屹立不倒的前提保证。在建筑结构设计中合理地运用减震措施，是可以帮助建筑物提高自身的抗阻力性，能够保证在长期的风力作用下，不会产生位移的情况出现，保证建筑地基的牢固性，而且减震措施能够减少地震过程中带来的竖向影响；而隔震体系的应用，能够有效地延长建筑结构的震期，是地震中产生的水平震力能够降低，从而减少地震带来的损害，保证建筑结构的强度和韧度。而且经过一些有效的实验研究和相关的实验数据表明，合理的减震、隔震措施能够有效的减低地震的出现时的加速度反应，而且还能够减少地震当带来的损坏，提高了建筑物的强度，这也在一定程度上起到了保护人们生命和财产安全的作用。

2 建筑结构设计中隔震减震存在的问题

2.1 隔震减震支座会受到抗震墙的影响

如果在进行隔震减震设计时，没有结合建筑的实际情况和特点以及抗震墙承载能力，那么就很可能会导致减震失效[2]。减震设计和隔震设计的不合理性或者是间隔过大，在地震发生时，建筑的倾覆力在不断增加的同时，会对抗震支座的拉力产生一定的影响，导致抗震能力降低。在设计抗震减震支座的时候，应该考虑到当地的地理环境，以及建筑物的实际情况，在受力面积较大的一面进行支座的安装和设置，此外还要充分的考虑到隔震减震支架，可能会受到拉力影响的一些因素，在进行设置的时候就要采取有效的规避措施，不然受到拉力的影响就会降低了实际的减震效果。

2.2 建筑物走向对抗震的影响

在高层建筑中，抗震设计尤为重要，也是建筑结构的一个重要组成部分，高层建筑在发生地震的时候，根据地震的方向，所产生的建筑走向情况十分明显，而且这一走向也会直接对减震、隔震产生一定的影响。我们都知道，地震是由于地壳运动的原因所造成的，对此在进行建筑设计的时候，就需要相关的设计人员结合建筑地点的实际情况，以及所在地区的地质结构，气候情况等进行全面的分析，确保在建筑建设的时候能够符合当地的地质特点，以及地震方向来进行[3]。避免出现建筑物和地震方向呈现在同一个水平方向，这样会加剧地震带来的建筑损坏。如果保证建筑和地震走向处于垂直状态下，则可以很好地避免这一问题，还能够大大地减少地震给建筑带来的损坏。

2.3 建筑结构的选择产生的影响

传统的建筑抗震能力不强的主要原因也是因为，建筑结构选择的不合理，降低了减震，隔震的力度，而且传统的框架结构主要的特点就是剪切变形，这种结构不利于发挥减震和隔震设计的优势[4]。所以现阶段通常都是橡胶支座来进行隔震设计，这样能够使得隔震效果大大提升。

2.4 墙体与防震缝设计问题

要加强建筑结构的抗震能力，就要在设计过程中考虑到建筑墙体的位置和厚度等综合因素，要保证墙体结构的合理性，提升建筑本身的承载能力的同时还要确保其能够具有一定的抗震能力，防止墙体短时间内倒塌情况的出现。而抗震缝设计，能够帮助建筑物提升自身的抗震能力，但是现阶段我国很多普通区域内部都缺少防震缝的设置，一般只是在一些地震灾害高发的地区间设置，但是地震是属于偶然现象，因此应该加大防震缝设置的范围，还要考虑到地震发生后，地面和建筑可能出现位移的情况，优化抗震缝的长度和宽度设计。

3 建筑结构设计中的隔震减震措施

3.1 隔震措施

隔震技术则使用隔震层削弱房屋与基础的这种链接，减小和隔离地震能量向上部的传输，可消除或者有效减轻地震对房屋建筑的损坏，达到减震抗震，保护室内设备功能，提高建筑物安全性的效果，是以柔克刚抗御地震的方法。隔震技术在实际应用中已经取得了显著的减灾效果，比如2013年川西雅安芦山县7.0级地震时，芦山县人民医院门诊大楼因在2008年汶川地震后恢复重建中采用隔震技术建造而基本完好，建筑正常运转使用，为抢救受伤民众作出重大贡献，被网民称为“楼坚强”。目前在我国云南、甘肃、四川、陕西等地的机场、大学学校、医院的房屋建筑中开始推广应用，不过隔震技术更适宜于高宽比小于4的建筑物，建筑成本也有点高。目前来看我国应用的隔震措施是比减震措施力度大的，而且比较常见的隔震措施就包括了基础隔震、间层隔震以及特殊材料隔震，这三种措施。

首先，当前最先进的基础隔震技术是通过高新技术产品建筑隔震橡胶支座，将上部建筑结构与下部地基结构隔离，由于建筑隔震橡胶支座中的隔震层刚度小，柔性强，当地震发生时隔震层将发挥隔震的作用，代替上部结构，承受地震强烈的位移动力，此时上部建筑结构的反应，相当于不隔震情况下的1/4-1/12，接近于平动从而隔离了地震的作用。基础隔震措施一般都是应用于普通建筑结构当中，在一些常规化的建筑结构中，通常会运用铅芯橡胶隔震支座和叠层橡胶隔震支座两种。建筑隔震橡胶支座利用特殊的配方技能消耗在地震中传递的水平震动能量，在地震来临时竖向提供对建筑物的支撑水平方向上不会将全部能量传递给建筑物，从而保障建筑物的牢固性。

其次，隔震层是为了提高结构的抗震能力，在工程中设计隔震层，并采用减隔震技术，通过在隔震层主体结构全部由叠层橡胶隔震支座拖起，上部混凝土结构与基础底板完全断开，同时设置粘滞性阻尼器，已限制建筑物在地震作用下产生过大水平位移。利用橡胶支座的水平柔性形成一道柔性隔震层，从而吸收和耗散地震能量。

最后，特殊材料的隔震应用利用一些特殊的抗震材料能够有效地将地震带来的震感削弱，巩固建筑的整体结构，将地震带来的影响大大降低。通常在传统的建筑当中会使用沙子或者黏土等材料来进行设置隔震阻挡，或者是使用其他的材料进行加固，达到抵抗地震的效果。

随着科技的不断进步发展，现在越来越多的格针材料能够被运用到建筑设计当中，比如弹性隔震砖、隔震支座、抗拉装置等。而且还会有更多的先进的抗震技术被不断地研究发展出来。在进行建筑结构设计过程中，相关的设计人员如果能够将特殊的隔震技术和特殊的隔震材料进行结合使用。就能够充分地发挥出隔震的优势。嗯最大程度的减轻地震所带来的负面影响。尤其是对于一些高层建筑来说。必须要进行隔震设计，要针对不同的建筑需求以及不同地区的地理环境和地质结构去选择更为合适的隔震技术，充分发挥隔震技术的优势，确保达到建筑的隔震需求，降低地震带来的建筑结构反应。此外，在抗震设计的过程当中，还有一种方式叫做悬挂隔震模式，其主要原理就是通过减轻对地面的承载力而达到一定的减震效果，这种隔震方式能够让建筑物的重量悬挂起到良好的效应。由于地震是属于地质灾害，是需要通过地面反应来发生的，因此利用这一技术就能够保证在地震发生的时候地震带来的波动，不会传导到悬挂起来的建筑结构当中，有效地避免了地震带来的损害。在一些大型的钢结构建筑设计当中，如果能够有效地采用悬挂隔震技术，使钢结构体系中的各个分子模块和框架体系共同发力，达到一定的抗震作用。

3.2 建筑走向设计

上文中也提到过建筑物的走向，会直接影响地震所带来的危害，我国对建筑行业一直有着相关的规定，在开始建设一个建筑工程的时候，必须要去全面的评定该建筑物所在的地理位置，先进行一定的岩土勘察或者地质勘察等工作。要全方面去对该地区进行风险评估，针对一些风险因素进行分析，然后在去结合实际的建筑需求和建筑结构以及评定结果，制定更加科学完善的抗震措施，同时还要不断的去完善抗震工作，确保建筑物的抗震能力能够达到一定要求，并且在一定时间的推移下，抗震能力能够依旧保持稳固。再进行地质勘察的过程中，首先要明确了解的就是地震的大致走向，以确保建筑物的走向和地震的震向之间，呈现出的是一种垂直状态。其次在进行地质勘查的时候，还要注意针对一些若土地基或者接近地震带的区域进行全面勘测，避免将建筑物建筑在这些地区之上，同时还要在施工之前去对当地的一些水文情况，防止其他自然灾害给建筑物带来一定的损害。在当代建筑中，常见的建筑结构大部分都属于钢筋混凝土或者砖混结构，这些材质的建筑结构本身就具有较强的承载能力，能够保证建筑物的牢固，同时还能够加强建筑本身的抗震性。要想选取更为合适的建筑结构，就必须要设计者在进行设计时，结合当地的实际情况来选择更为合适的建筑材料进行建造，在帮助建筑企业降低建设成本的同时，还要全面保证建筑的质量。

3.3 建筑结构设计中的减震措施

不同于格政策是减震措施，主要就是在建筑物的外围进行加固建设，通过在外部增加一些零件让建筑物本身的阻力，能够得到有效地增加，从而达到减震的效果。在利用减震措施来进行建筑结构设计的时候，通常会采用阻尼和消能器两种装置，来提高建筑的抗震能力。我们所熟知的大兴机场就是建在了震动强烈的轨道交通之上的，那么他本身是如何去做到减少这种震动带来的影响的，其实就是利用了有效的减震措施，将整个地下1层做成了一个隔震层，在这一层用了1320个减震柱，再加上144个抗震阻尼，用这些减震装置把整个地下一层做成一个隔震的楼层，机场1-5层包含的结构都是建在这个由一千多根柱子所组成，搭建起来的一个大的平板上，也就是说机场的下部结构和上部结构通过隔震层分开，中间是软柱进行支撑，当底下产生震动的时候，是传达不到机场楼本身的[5]。甚至于在未来如果发生地震的时候，他的整个整板都是活的，所以他的抗震系数就更强。在自然灾害频发的今天，人们对建筑的安全性抗震性，抗灾害性都格外的关注，这也就是得更多的新型建筑理念不断涌现，也给减震技术带来了全新的发展，减震装置的有效应用能够防范地震所带来的极大危害，增加了建筑本身的牢固性和抗干扰性[6]。同时减震装置已经成为了建筑物的抗震加固措施，通常在开始进行建设之前，就需要设计出相应的减震装置和减震方案，以确保减震措施能够满足实际的抗震需求，确保建筑物的性能得到大幅度的提升[7]。

3.4 强化实验研究力度，完善检测

由于我国在建筑结构设计中依旧没有做到十分完美，可能还会存在一些弊端和问题，而且在进行设计的时候很多隔震性能没有进行验证，或者验证结果不是特别理想，这些也都会直接影响建筑结构的抗震性能。通常在实际的建筑结构设计中，一般会使用一些模拟式样的方式来进行，但是由于实验方式大部分只是针对水平向的地震来进行设定，能够分析出这一状态下地震所产生的影响，这也就使得最终的结构设计存在着一定的弊端[8]。因此还需要不断的完善加强相关的实验研究力度，利用先进的技术手段，或者是利用网络技术，通过3D模型设计，模拟地震发生的规律，然后进行多次反复实验，选择出最为合适的减震隔震装置。此外由于我国目前的一些隔震装置并不完善，在隔震力度上还有待进一步加强，因此对于这一技术还需要相关的技术人员能够进行反复的测试，并在应用过程中进行不断的完善和检测，确保隔震措施能够在未来灾害发生的时候，发挥其最大的作用，保护人们的生命和财产安全，为建筑行业的良好发展奠定条件。

4 结束语

总而言之，我们常说灾难无情，人有情，在面对大自然的灾害时候，虽然人类是渺小的，但是我们始终相信人类的智慧是伟大的。而且近年来随着建筑结构设计中隔震减震措施得到了广泛的应用，而且有很多成功的案例对这些技术得到了很好的验证，这也就说明了，减隔震措施，对于建筑结构的抗震能力有着不可忽视的作用，因此有关技术人员应该不断加强这方面的技术研究，及时发现并解决建筑结构中可能存在的隐患或安全问题，为人们的生命和财产安全保驾护航。