王迅达
身份证号码42900619900329**** 湖北省武汉市43000
摘要：隔震技术属于抗震设计中的主动控制技术，通过设置隔震层“消弱上部结构与基础、底部或下部结构的连接”“隔离输入上部结构的地震能量”“增大结构阻尼、延长结构自振周期”。
关键词：建筑结构设计；隔震技术；运用
隔震技术是指通过采用隔震装置来尽可能将结构或构件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开来，大幅减少传递到结构中的地震力和能量，这是抗震由被动走向主动的一项重要技术革新。本文分析了建筑结构设计中隔震技术的运用。
一、隔震技术的原理
地震作用是周期性迁移的，而且其迁移的加速度会逐渐减小，其迁移的位移会逐渐增大。然而建筑物的地震反应取决于自振周期和阻尼特性。由于中低层建筑物的刚度较大，周期短，所以其基本周期恰好在地震输入能量最大的频段上，因此其相应的加速度反应会比地面运动大。若在非高层建筑物的上部结构和该建筑物的地基间安置一个刚性小的隔震装置，这样该建筑物的自振周期就得到了延长，进而避开了地震的短周期。若在建筑物的上部和基础间再同时加设一个能吸收地震能量的阻尼减震装置，这样就能使地震时的变形集中到隔震装置上，以达到阻隔地震时地面振动向上部结构传递地震力，降低结构在地震下的振动反应目的，进而减少了地震对建筑物的破坏。
二、建筑结构隔震技术应用方法
1、基础隔震
1)地下支撑系统设计。在很多公共建筑设计中,由于建筑下方具有地铁等公共交通系统,针对这类建筑来说,需重视对支撑系统的建设,尤其是对一些地上建筑与地下建筑衔接的建筑类型,尤其需重视地下支撑系统的设计方法,地上建筑的支撑构件需要能与地下的硬件设施有效衔接,提高支撑构件的抗震强度。例如某机场航站楼设计中,为了提高交通便利性,将地上航站楼与地铁系统进行衔接,通过对航站楼周边地质环境的勘察,结合对当前制定标准的研究,发现该建筑的抗震性能需达到Ⅷ级,在工作的具体开展中,发现航站楼中的一些区域位于地铁系统的正上方,为提高整个系统的运行质量,该部分的支撑结构搭建在地铁的箱体结构上,同时在整个系统中,保证航站楼中的支撑系统能穿越吸震层,降低地震对地上建筑的影响效果。另外在施工中,需在基础桩体间设置拉梁和隔水板,以提高整个系统的隔震水平。
2)伸缩缝阻尼器设计。在一些建筑设计中,为了能进一步提升建筑的抗震性能,会在伸缩缝和隔震缝中设置阻尼器,为降低建筑结构的复杂程度及施工成本,建筑中的阻尼器通常应用建筑中现存的机构替代,提升建筑的施工效率。在阻尼器设计中,一种方式为在伸缩缝中直接设置阻尼器,这种方式有较低的施工成本,但这种方法中的阻尼器易被损坏,建筑的维护成本会明显上升。另一种方法为建成阻尼器机构,在这种方式的应用中,不但能提高伸缩缝和隔震缝的作用质量,一些阻尼器还能发挥机构调整的作用。例如某建筑在设计中,通过在地板区域设置阻尼器的方式提高建筑的隔震能力,在地板施工中,将地板铺设到专用的箱体上,这类箱体间具备弹簧性能的阻尼器,而靠近墙体的地板下方连接件与墙体相连,这种阻尼器能提高地板的抗震性能,有利于地震发生时的人员疏散。
3)隔震支座设计。在建筑地基隔震层的设计中,一个重要内容为设置隔震支座,隔震支座起到对建筑的直接支撑作用,在地震发生时,隔震支座能大量吸收地震产生的能量,满足建筑隔震设计的相关要求。
隔震支座的设计主要包含两方面内容：一是隔震支座的类型,在当前建筑行业中,开发出的隔震支座主要有铅芯橡胶隔震支座、普通橡胶隔震支座和滑板支座三种类型,这些支座发挥的作用不同,前两种制作起到对建筑的全面支撑作用,滑板支座的作用为让建筑恢复原状,在隔震支座系统的设计中,通常会同时应用这三种隔震支座,完成对建筑的高效支撑。二是隔震支座的布局设计,在该项工作的开展中,要从隔震支座的性质和建筑整体布局情况两个角度完成设计工作。由于铅芯橡胶隔震支座具备更高的承力性能,所以将其设置在建筑对承力要求更高的区域,普通橡胶隔震支座设置在非重点承力区域,通常情况下,建筑的桩体上会安装铅芯橡胶隔震支座。另外在建筑地基的外侧,需设置滑板支座。
2、层间隔震。层间隔震的初衷是在原结构上安装耗能减震装置，该装置由质量和隔震支座组成，地震来临时，装置隔震和质量减震共同协作用于吸收地震能量，消弱地震损害，使地震对建筑结构的影响降低。总的来说，抗震技术结合隔震技术即为层间隔震。但层间隔震的减震效果比基础隔震技术的减震效果差，虽然层间隔震技术无明显的效果，但此项技术有广泛的应用范围，不仅能用于新建建筑物，而且能对既有建筑物进行加固。隔震装置的支座材料可选用橡胶，通过改建结构夹层或原结构隔热层，能达到减震目的。
地震与地质结构关系密切，当建筑物与地震波运动的方向相同时，相较于垂直于地震波方向的建筑来说，其运动幅度更大，震害更惨重。所以，在建筑物的抗震减震设计中应要关注这一点，充分考虑建筑所在地的地质情况，仔细研究该地的地震震向，尽量保持建筑物的走向与垂直于地震方向，从根本上降低地震对建筑的危害。
3、悬挂隔震。悬挂隔震的原理是阻止地面的地震波传递至建筑主体结构，防止主体结构受到损坏。可见悬挂隔震装置结构很大部分的质量甚至是全部质量均悬挂在地面上，地震到来时，建筑结构上层的分离导致无惯性力产生，从而达到显著隔震的目的。悬挂隔震技术适用范围没有其他技术的应用范围广泛，钢结构、大型钢结构是其主要的使用结构，又分为主框架和子结构两部分，悬挂子结构、主框架结构便与子结构分离。当地震波到达悬挂部位时，地震能量大幅减少，有效控制了地震的传递，从而减少了建筑在地震中的损害。
三、建筑结构设计中常用的隔震技术
1、对已建成建筑物的隔震设计。结构隔震，除能对建筑物的基础部分采用特殊处理外，还能借助消能减震装置削弱地震对建筑物的破坏，保障人民的生命财产安全。这些装置和元件是为建筑工程的后期防震工作的加强而研发的，也就是能在施工后期对建筑物的防震功能进行一定的弥补，但其作用往往较设计阶段就设置的隔震层要差一些。
2、对新建建筑物的隔震设计。在隔震设计时，应尽可能在设计阶段针对抗震设计目标完成相应的隔震设计工作，不宜在建筑物的主体结构施工完成后，再在建筑物的关键部位设置隔震装置，否则起不到良好的隔震效果。一旦建筑物建成后，如想对其进行抗震加固，就要采用增加阻尼的办法，在建筑物的结构上重新添加消能减震装置，这样不仅会增加施工成本，导致工程造价的提升，还将给后期使用带来麻烦，因新增的隔震装置或阻尼器体型较大，会占用一定原有建筑使用空间。传统抗震方法不能从本质上提高建筑结构的抗震性能，而且会增加成本，主要体现在结构构件含钢量增加，美观度下降，以及结构构件截面尺寸的增大。新的抗震设计理念是采用适当的隔震技术，提高结构关键部分的变形能力，以缓冲地面对建筑结构的支反力，降低地震对建筑主体结构的破坏，不仅降低工程造价、简化设计及施工程序，还能提高主体结构安全性，保证建筑观感。通常，中震和大震对建筑物造成的危害较大，增强建筑物的抗震能力具有重要的意义和价值。我国建筑结构设计水平低于一些发达国家，其中很多建筑工程方案未达到国家制定的相关标准，且建筑材料用量较大，最终导致建筑成本过高而实际效果不理想。目前，我国现行结构抗震规范提出的目标“小震不坏、中震可修、大震不倒”，体现出对结构安全性、经济性、合理性的优化结合，符合我国国情。而隔震技术的研究与发展，能提高结构安全性及经济效益。
参考文献：
[1]田仕明.隔震技术在建筑工程结构中的应用[J].工程技术,2019(10).
[2]赵志诚.探究土木建筑结构设计中隔震技术的运用[J].建筑·节能,2019(11).