淺談建筑物的隔震設計

　　【摘要】地震是一種隨機的震動，有難于把握的復雜性和不確定性，因此，要想準確的掌握及預測建筑物所遭受的地震的特性和參數，目前科學界尚無法做到。在建筑物的抗震結構設計方面，由于未能考慮到結構空間的空間作用、材料實效、阻尼變化等多種因素，因此亦存在著不準確性。綜上所述，結構的抗震問題不能完全依賴于計算，而是應該立足于工程抗震的基本理論以及長期的抗震經驗的總結，在這里我們僅提出隔震設計。

　　關鍵詞：結構設計,隔震設計

　　引言

　　現代建筑，不僅追求功能性與合理性，而且更加追求著以“力學”、“美學”、“技術”、“藝術”的嚴格的、完美的統一。進一步把社會與環境的協調統一作為目標的安全性、適用性，結構的重要程度是根據其用途決定的，結構的功能體現在其安全性、適用性和耐久性，三者有機的結合，唯美出現代建筑的建設標準。

　　抗震新技術、新理念

　　傳統的結構抗震是通過增強結構本身的抗震性能(如強度、剛度、延性)來抵抗地震的作用，也就是說傳統的抗震設計是通過結構本身來儲存和消耗地震能量，這是被動的、消極的抗震。隔震是建筑設計為減輕地震災害而采用的新技術，有條件的利用抗震技術以減輕建筑結構的地震災害是完全可能的。

　　1) 隔震設計

　　我們都知道，當結構體系的總水平力超出結構基底的滑動摩擦力時，結構體系就會發生滑動，反之，結構體系就不會發生滑動。結構體系的地震作用衡量結構受力的定量指標，而對于剪切變形為主的結構，地震作用是可以通過結構的基底剪力來衡量。也就是說當V1/V2>1時表示結構雖然采用了隔震設計，但是未發生滑動，也就是說隔振措施未產生效果，等價于傳統的抗震設計。因此隔振措施起作用的條件是V1/V2<1.(在這里V1表示采用滑動減震措施后的最大基底剪力，V2表示表示該結構不產生滑動的條件下地震時可以出現的最大基底剪力，)

　　隔震設計是在房屋底部設置由橡膠隔震支座等構件組成的建筑物隔震層，從而減輕輸入到隔震層上部的地震能量，以達到預期防震的效果。隔震設計的原理是通過隔振裝置系統形成隔震層，延長結構的周期，適當的增加結構的阻尼，使得整個結構的加速度的反應大大減少，同時使結構的位移集中于隔震層上，上部結構就像剛體一樣，自身相對位移很小，結構上基本處于工作狀態，建筑物也就不會產生破壞和倒塌。隔振系統一般由隔振器、阻尼器等所構成，它具有豎向剛度大、水平剛度小，能提供較大阻尼的特點。但是該項技術有一個特殊條件就是：風荷載和其他非地震作用的水平荷載標準值產生的水平力不宜超過結構總重力的10%。

　　其中，隔震層的設置適宜選在結構第一層以下的位置，橡膠隔震層的支座應設置在受力較大的位置，間距最好不要過大，其規格、數量和分布應該根據豎向承載力、側向的剛度以及阻尼的要求來通過計算確定，在罕見地震后，隔震層不應該出現不可恢復的變形，不宜出現拉應力。

　　通過公式Kh=∑Kj以及公式￠=∑Kj(tj)/Kh其中：

　　￠表示隔震層等效的阻尼比;Kh表示隔震層水平動剛度;tj表示第j層的隔震支座由實驗確定的等效粘滯阻尼比，若單獨設置阻尼器時，以上公式應該包括相應阻尼器的相應阻尼比;Kj表示第j層支座(包括阻尼器)由實驗確定的水平動剛度，若試驗中發現動剛度與加載頻率有關時，宜采取相應的隔振體系基本自振周期的動剛度值。當隔震支座由實驗確定設計參數時，豎向荷載應保持表一的平均壓力限值，對多地震驗算，宜采用水平加載頻率為0.3hz且隔震支座的剪切變形為50%的水平剛度和等效粘滯阻尼比，對于罕見地震，當直徑小于600mm時的隔震支座宜采用水平加載頻率為0.1hz而且隔震支座剪切變形為不小于250%的水平動剛度和等效粘滯阻尼比;當隔震支座直徑大于或等于600mm時可采用水平加載頻率為0.2hz而且隔震支座剪切變形為100%時的水平動剛度和等效粘滯阻尼比。

　　隔震層以上的隔振措施應當符合以下隔振措施規定，首先隔震層以上結構應當采用不阻尼阻礙隔震層在罕見地震下的隔振措施：上部結構的周圍應該設置防震縫，縫的寬度不宜小于隔震支座在最大的見地震下的最大位移的1.2倍;上部結構與地面之間，最好設置明確的水平隔振縫，若這時不能確定水平隔縫時，應設置水滑移墊層;在走廊、電梯等處無障礙物;其次，丙類建筑物在隔震層以上的抗震措施，當水平向減震系數為0.75時不應當降低非隔振時的有關抗震措施，當水平向減震系數不大于0.5時可適當降低相應要求，但是，這時候抵抗豎向力的抗震設施標準不應當降低。比如，根據設計驗算隔震后現澆混凝土結構的抗震等級應該如下：

　　2) 隔震層部構造連接要求

　　隔振層頂部應當設置梁板式樓蓋，且應符合以下要求：當采用現澆或者裝配式混凝土板，現澆板厚度應當不宜小于140mm，配筋現澆面層厚度不應小于50mm，隔振支座的縱向、橫向梁應采用現澆混凝土結構;隔震層頂部梁板的剛度和承載力，宜大于一般樓面梁板的剛度和承載力;隔震支座附近的梁、柱應當計算沖切和局部承壓。

　　3) 隔震支座和阻尼器的連接構造要求。

　　隔震支座和阻尼器應當安裝在便于檢修人員施工的部位，隔震支座上部、基礎結構之間的連接件，應能傳遞罕見地震下支座的水平剪切力，抗震墻下的隔震支座的間距不應大于2.0m，外露的預埋件應有可靠地防腐措施，其中預埋件的錨固鋼筋應當與鋼板焊牢固，錨固筋的錨固長度不宜大于20倍的鋼筋直徑且不應當小于250mm。

　　4) 隔振結構的優點。

　　隔振結構提高了地震時的安全性，上部結構設計更加靈活，減少了次生災害，防止了非結構構建的損害;抑制了震動使得的不舒服感覺，提高了安全感和居住感，地震過后無需再修復，降低了工程造價，有明顯的社會效益和經濟效益。

　　5) 隔振結構的使用范圍。

　　1.醫院、銀行、保險、通訊、消防、電力等重要建筑物;2.首腦機關、指揮中心以及放置貴重設備、物品的書房等;3.紀念性的建筑物;4.一般工業與民用建筑。

　　6)特殊要求

　　最后抗震層以下的結構(含地下室)的地震作用和抗震驗算，應采用地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩另行計算;地基基礎的抗震驗算和地基處理仍舊按本地區抗震設防烈度進行設計計算。

　　結語

　　抗震設計的原則為頻繁地震作用下，建筑物基本上不產生損壞;在罕見地震的作用下，建筑物允許產生破壞但是不倒塌。經過抗震設計的建筑物，不能避免地震時的強烈晃動，當遭遇強大地震時，雖然可以保證人身安全，但不能保證建筑物及其內部設備及設施的安全，而且建筑物由于受到嚴重破壞時常常會遇到不可修護的境遇，若采用隔振就可以避免這些的發生。建筑結構設計是合理運用可行性方案，合理的選擇構建的組成材料，做到社會與環境的和諧統一，美學、技術、適用的有機集合。運用新思想、新策略打造建筑結構設計第一品牌。真正做到建筑物的適用性。

　　參考文獻

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