探讨建筑结构设计隔震和消能减震措施
摘 要： 随着近些年自然灾害的频繁发生，工程建筑中建筑物的隔震功能引起了社会各界的广泛关注，在对建筑物的地基或基础进行隔震设计时，我们一定要在建筑物没有动工以前按照隔震设计的措施，在建筑物的关键部位设置特殊的隔震装置。
关键词： 建筑结构；设计；隔震；消能减震
隔震和消能是提高建筑物体耐震抗震的两大途径。消能是利用形变或是可破坏的斜撑杆或是可恢复的阻尼器，将建筑物的震动周期拉长，阻尼比增加，最后达到提高建筑物抗震能力的目的。隔震是利用隔震器将地震时所产生的建筑物摆动转换成建筑物对地面的横向位移，地震的能力由隔振器吸收。这样的隔震建筑很大程度的降低了因地震给建筑物带来的扭曲、弯曲变形，降低建筑物摇摆度，从而降低了地震对建筑物构造和设备的破坏。
1 隔震与消能减震存在的问题
（1）由于是新技术，其理论还在发展和完善阶段，其中某些技术的安全性和适用性还有待于进一步研究和改进，国家在推广中也比较谨慎。（2）设计及施工人员虽然已经逐步认同这两项技术，但达到熟练掌握和科学运用还有待于时日。（3）隔震和消能减震构件的设置必然会增加建设投资。所以说，各种防震技术都有其优点和弊端，结构设计人员应根据建筑隔震设防类别、设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求等，将隔震或消能减震方案与采用隔震设计的方案进行技术、经济可行性以及安全性的对比分析后，确定最终设计方案。
2 建筑结构设计中的隔震措施原理与技术
2.1 地基隔震
建筑物基础隔震，主要是对建筑物的基础部分进行特殊处理，削弱地震时的地震波，从而减少地震对建筑物的损害。传统上是在建筑物的基础部分交替铺上粘土和砂子，或者直接设置粘土或砂子垫层。在中国建筑史上，曾经有人以糯米为原材料，在建筑物的基础部分设置垫层，减少地震对建筑物的损害。
近年来，有关部门在这方面的研究已经取得了突破性进展，以沥青为原料研究出一种特殊材料，以此设置隔震层效果更好。
2.2 基础隔震
这一种隔震措施主要是在建筑物的基础与上部建筑之间设置特殊装置，减少地震向上传递，最高可减少地震对建筑物传递能量的 2/3，但是，这种措施的缺陷是不适用于高层建筑，因为在高层建筑设置这种装置会延长建筑结构自身的自振周期，起不到减小地震对建筑物损害的目的。通常采用的办法有：
摩擦滑移隔震、粘弹性隔震等几种，设置的装置有橡胶垫、混合隔震装置等。
2.3 层间隔震
层间隔震这种方法主要适用于旧房改建，在施工方面具有简单、易操作的特点。与建筑物基础部分设置隔震装置的办法相比，层间隔震的效果不是非常明显，减震的效果可以达到1/10~3/10 的范围。这种方法主要是依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者削弱地震能量，从而减小地震对建筑物的危害，设置的装置基本与基础隔震的相同。
2.4 悬挂隔震
悬挂隔震是将建筑物的大部分或者整个结构悬挂起来，也就是我们通常所说的悬挂结构，这样，当地震来临时，地震的能量不会传递给悬挂起来的结构，从而达到减小地震损害的目的。这种隔震方式最常见于大型钢结构，大型钢结构总是采用钢结构悬挂体系，以此隔震。大型钢结构一般分为主框架和子框架，在悬挂体系中，子框架通过索链或者吊杆悬挂于主框架上，当地震来临时，主框架会随着地壳运动发生摇摆，但是，子框架和主框架之间是能够活动的索链和吊杆，地震的能量到达这个部位的时候就会削弱，不至于传递到子结构产生惯性力。
3 建筑结构设计中消能减震原理及技术
3.1 建筑结构设计中消能减震原理
消能减震是通过附加阻尼或阻尼器的非线性滞变耗能减小结构的地震反应，从而保护主体结构不发生损伤或仅发生小的地震损伤。消能部件可由消能器及斜撑、墙体、梁等支撑构件组成。消能器可采用速度相关型、位移相关型或其它类型。速度相关型消能器指黏滞性消能器和黏弹性消能器等 ；位移相关型消能器指金属屈服消能器和摩擦消能器等。
3.2 消能减震
消能减震的技术主要是通过提高建筑结构的附加阻力值来降低建筑结构的地震反应程度。尤其是耗能结构元件能够对建筑结构在遭遇地震时消减和吸收地震的能量波，进一步起到保护建筑主体结构的作用，从而达到建筑结构的减震作用。目3.3 机械减震
这里主要指无粘结钢支撑减震体系，通过利用建筑结构内部钢支撑和外包钢管之间的不粘结性或是在内部钢支撑与外包钢筋、钢管混凝土上涂抹无粘结漆，从而形成滑移界面。在滑移界面建造中所使用的机械材料，在材料尺寸上要精心设计、施工，形成内部和外包层之间的相对滑动，防止内部钢支撑结构发生横向变形、整体弯曲或局部弯曲。
3.4 跷动减震
在跷动振动控制减震设计上，目前采取两种方法，一种是对建筑上部结构与下部基础在竖向上的不紧固设计 ；另一种是对建筑结构中承受地震能量较大的柱、支撑等结构与建筑下部基础的不紧固设计。
4 结语
总之，为了提升城市建筑的隔震能力，人们提出了基于性能的耗能减震钢结构。耗能器运作过程中具有非线性特征，影响原有结构的动力性，对动力反应产生负面影响，耗能减震钢结构就要消除这种影响。但是要从建筑工程的根源上解决这种建筑物抗震能力方面的问题的话，必须从建筑物的设计环节抓起，只有这样，才能将各种因素统筹和控制好，才能保证建筑物的抗震结果和效果。
参考文献 ：
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