谈建筑结构隔震设计

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1、谈建筑结构隔震设计摘要：隔震技术的基本原理是：以柔克刚，在房屋的第一层以下的适当位置增设隔震层，在地震时，由于隔震层的刚度与上部刚度相差很大，整个结构体系的地震水平变形将集中在隔震层，阻隔地震能量上向下部传递，因而上部结构的地震作用大大减小，建筑物本身运动相对较小且处于整体平动状态，使建筑物有更高的可靠性和安全性。本文将从隔震结构的优点、设计方法及隔震结构经济性等几个角度分析隔震结构的特点。　　关键词：隔震原理基础隔震隔震试用范围隔震稳定经济性　　建筑隔震减震技术是通过在建筑物底部或某高度处设置侧向刚度较小且变形能力大的隔震装置，以

2、减小地震对上部楼层的能量输入，从而减小上部楼层的地震响应。　　1.建筑隔震的原理　　建筑隔震就是在建筑物的基础或下部结构和上部结构之间设置隔震装置（或系统），形成隔震层，以达到阻隔地震时地面振动向上部结构传递地震力（或振动能量），降低结构在地震下的振动反应的目的。　　建筑结构采用隔震措施后，与相同的非隔震结构相比，将具有较长的周期（通常是原周期的2～3倍）。根据反应谱理论，层数较少的非隔震结构周期较短，地震作用较大，而隔震建筑的周期明显延长，使得地震作用显著减小。这是目前对隔震建筑原理的一般解释，并由此认为隔震建筑一般适用于层数用隔

3、震技术，我国也开始高层建筑隔震的研究和应用。但传统的基于延长周期的隔震原理似乎无法解释隔震技术在高层建筑中应用的合理性，而实际高层建筑隔震的动力分析结果又表明高层建筑隔震仍具有明显的减震效果。隔震技术在高层建筑中应用的合理性于多个方面，其中比较主要的方面在于隔震层同时也是绝好的消能减震层，结构的大部分变形集中在隔震层，使得隔震层中阻尼器的消能作用具有更高的效率。除此之外，即使只考虑隔震本身，高层建筑隔震仍具有其他优势，主要体现在上部结构绝对加速度响应的降低。　　2.隔震建筑的形式　　2.1基础隔震　　所谓基础隔震，就是在建筑物的基础

4、与上部结构之间增设高度很矮，具有足够可靠性的隔震层，控制地面运动向上部结构传递，地震时其能量可反馈到地面或由隔震层吸收，以大大减小结构及构件的地震反应，确保建筑物的整体安全，其内部设备不发生破坏或丧失使用功能，室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。同时，还可防止结构内部的次生灾害。主震后无需避震疏散，即使发生罕遇大震隔震房屋也不会倒塌。　　在其中使用的橡胶隔震垫不仅有良好的隔震性能，而且该技术在造价方面也有其优越性。隔震结构与一般结构相比，费用增加的部分包括：隔震构件、隔震层上面的楼面、设备管道的柔性接头及相应的设计费用和施工费用。如

5、果上部结构仍然按传统的抗震设计，其总工程费用略有增加。　　基础隔震技术是用水平力很柔的隔震元件将上部建筑与基础隔离，由于隔震层的刚度很小，当地震发生时，隔震层将发挥隔的作用，承受地震动引起的位移运动，而上部结构只作近似平动。原来的刚性抗震结构的地震反应是放大晃动型，而基础隔震结构的地震反应只是抗震结构的1/4-1/12，大大提高了结构的安全度。抗震结构的层间位移大，所以造成建筑的开裂、破坏甚至倒塌。基础隔震结构的层间变形很小，这样不仅建筑结构不会破坏，而且建筑内的装修，设施也保持完好。　　目前应用较多的隔震元件是建筑隔震橡胶支座，隔

6、震橡胶支座是由一层钢板一层像胶层层叠合起来的，并经过加工将橡胶与钢板牢固地粘结在一起，首先，隔震支座有很高的竖向承载特性和很小的压缩变形，可确保建筑的安全；第二，隔震支座还具有较大的水平形能力，剪切变形可达到25%而不破坏；第三，橡胶隔震支座具有弹性复位特性，地震后可使建筑自动恢复原位。采用隔震橡胶支座的建筑物，设防目标一般可以提高一个设防等级。传统建筑的设防目标是小震不坏，中震可修，大震不倒，而设计合理的基础隔震建筑通常能做到小震不坏，中震不坏或轻度破坏，大震不丧失功能。此外，采用隔震橡胶支座建造的房屋，可适当降低上部结构的设防水

7、准（一般可降低一度到一度半），这样就有可能使建筑布置更加灵活，并可减少一些结构的构造措施或减少一些结构件的尺寸或配筋（如墙体厚度），从而使上部结构能节约部分土建造价。现代科技的发展已解决了橡胶的老化等耐久问题，完全可以使橡胶隔震支座的寿命满足建筑使用的要求。　　基础隔震技术适用范围很广，尤其适用于量大面广的中、低层砖混房屋和钢筋混凝土房屋建筑，在高烈度地震区，采用基础隔震技术建造的房屋，可以突破现行抗震规范中对房屋层数的限制，在保证高度比的前提下可以加高一两层，这样可以增大建筑物的容积率，节省建设用地，提高土地利用率。在中低烈度地震

8、区，采用隔震技术，投资可能会稍有增加，但建筑的品质与往日的相比已不可同日而语，更重要的是其产生的社会效益无法估量。　　2.2中间层隔震　　在基础以上的中间楼层设置隔震层，下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触，因此它不存在基础隔震建筑