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摘要：随着社会经济的不断发展，城市化进程也在加速推进，我国建筑行业也随之得到了迅猛的发展。随着大批超高超限建筑的出现以及高烈度地区的建设活动的频繁开展，传统单一的结构抗震设计方法已经不能满足该类建筑的抗震设防要求。目前，隔震和消能减震在建筑结构设计抵抗地震措施中的所占的比例正呈现出逐年递增的趋势。我国近几年来地震频发，对人们的生命财产安全带来了巨大的威胁，同时也为我国经济的发展造成了一定的负面影响。因此针对建筑结构隔震和消能减震设计措施进行研究已经成为现阶段的主要发展方向。本文将对建筑结构中的减震措施进行分析，并对建筑结构设计中的隔震减震措施进行主要阐述。
关键词：抗震；隔震；效能减震；建筑结构
引言
地震是一种突发性的自然灾害，它不仅给人带来心理上的阴影而，且对建筑物造成巨大危害。当地震来袭时，建筑结构是承受灾难的主要载体，如果建筑结构遭到严重破坏，将会给人们的生命财产安全带来重大损失如果建筑结构遭到严重破坏，就会直接导致人们的生命财产的重大损失。近年来，我国各个地区均有自然灾害的出现，这也让人们对建筑物的抗震性的重要性有了一定的认识，相关部门已经提出了更高的要求。在对建筑震害分析的基础上，建立并推广有效的抗震技术体系，成为当前抗御地震灾害最重要和紧迫的任务之一。
1.我国减隔震技术发展分析
我国对隔震技术的研究最早开始于上世纪六十年代，在1996年左右，我国研究者提出了以砂砾层为摩擦材料的滑移隔震思想，到了上世纪八十年代，我国对隔震技术的研究开始转入橡胶支座隔震领域，针对叠层橡胶支座滞回性能、测试和检测技术、振动台实验验证、分析和设计方法以及标准编制等方面进行了大量的科学研究，并在上世纪末取得了巨大成果，橡胶支座隔震技术已经基本形成系统。与此同时，我国国产橡胶垫的大量生产同样也在一定程度上推动了的橡胶支座隔震技术的研究推广。进入新世纪以后，我国相继出台了隔震技术规范、规程以及标准图集，我国隔震技术应用也变得更加成熟。在经过2008年的汶川地震之后，我国对隔震技术的重视程度再次提升，进一步促进了隔震技术的推广应用。
消能减震主要是通过在建筑物中设置消能部件的方式，消耗地震输入到建筑物的能量，从而达到减少结构地震反应的目的。消能减震这一概念在上世纪六十年代被提出，国外在七十年代开始研究，我国对这一领域的研究相对较晚，始于八十年代。经过十几年的发展，我国通过理论和试验的方法验证了减震技术的效用，主要研究方向为减震装置研发，结构振动控制等。目前，减震技术在工程中的应用十分普遍。
2.传统的抗震方式
在传统的建筑抗震设计中，不同的建筑物其设防要求等级也存在一定的差别。为实现建筑的抗震设防目标，现行抗震概念设计主要通过以下方式开展。其一，建筑材料以及建筑结构形式的合理选用。例如木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构以及混合结构等。在结构形式方面，应用比较广泛的是框架结构、框架-剪力墙结构以及筒中筒结构等。不同的结构形式都具备其优劣性，人们在选用时要结合建筑工程具体情况来考虑。其次，对建筑结构进行延性设计，强化结构体系在地震中的变形能力。在具体实施的过程中，通常采用弹塑性结构分析方法，掌握结构在地震状态下的反应情况，以此为基础进行针对性设计，主要是通过消能部件的形变对地震能量进行吸收。此外，适当的采用抗震构造措施也是延性设计的主要方法。
3.隔震与消能减震
3.1建筑结构中的减震措施
减震措施的原理是利用建筑之外的部件加大建筑物的阻尼，最大程度的消耗地震的传递到建筑物结构的能量。为了有效的发挥出消能部件的效用，对于消能部件的布置必须经过科学的研究才能确定。
减震措施在新建结构的减震设计以及现有结构得抗震加固中都可以应用。在建筑工程施工的过程中，可以在核心部位设置特定的隔震装置。但是在建筑物建成之后再进行抗震加固，就必须使用加大阻尼法，也就是在建筑物结构上再次加装消能减震装置。消能减震技术的原理是利用特殊设置的元件将地震动的能量吸收消耗，保障结构的安全。比较常见的减震措施包括以下几种：
其一，无粘结支撑体系减震。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆无粘结支撑体系是最机敏的建筑物结构减震体系之一，在外包钢管和内核钢支撑之间不粘结，或是在钢管混凝土或者外包钢筋混凝土与内核钢支撑间涂无粘结漆形成滑移界面。支撑两端适当部位露出内核钢支撑，在支撑中段设置外包层，再用框架结构和高强度螺栓连接，从而保障拉力与压力都利用内核钢支撑承受。需要注意的是，滑移界面的尺寸和材料必须进行科学的设计，保障外包层和内核钢之间保持良好的滑动。在地震发生时，通过内外钢的配合可以有效的消耗地震能量。但是这种设计的缺点是相关部件的计算较为严格。
其二，跷动振动控制减震设计。跷动减震设计主要包括两种方法，其一是结构中支撑、竖向连续墙以及地震力较大的柱等构件和下部基础不够紧固。其二是下部基础和上部机构在竖直方向不够紧固。后者常用于强烈地震。
3.2建筑结构的主要隔震措施
其一，悬挂式隔震措施。悬挂隔震是将结构的大部分或是全部质量悬挂起来，使地面运动传递不到主体质量，避免出现惯性力，从而达到隔震的效果。这种方法通常应用于大型钢结构，借助钢结构的悬挂体系达到减震的目的。
其二，建筑结构得层间隔震措施。层间隔震是结构抗震和隔震相结合得到的方法，是在原有结构上安装由隔震支座和质量组成的耗能减震装置，一旦发生地震，耗能结构可以有效的吸收消耗地震能量，从而降低结构的地震反应。这种方法常用于旧房改建，优点是操作较为简单。但是减震效果相对较低。
其三，基础隔震。基础隔震是在上部和基础结构之间设置隔震装置，降低地震动向上部结构传递，从而达到减少上部结构地震反应的效果。这种隔震方法普遍应用于多层建筑结构或是体形规则的低层，在高层建筑结构中的应用效果较差。基础隔震涉及到了摩擦滑移隔震、摩擦摆隔震、滚轴滑移隔震等多种形式。其中隔震装置主要包括混合隔震装置、基底滑移隔震装置以及夹层橡胶垫隔震装置等，不同的装置具备不同的优点。例如，橡胶垫基础隔震装置由多层橡胶和多层钢板或其他材料交替叠合而成。其优点是：具有足够的竖向刚度和竖向承载力；具有恰当的阻尼比，能有效吸收地震能量；具有稳定的弹塑性性能，能在多次地震中自动复位；构造简单，安装检修方便；工程应用经验丰富；适用于房屋、桥梁、铁路、设备等隔震装置中，是目前世界上应用最多的隔震器。然而，橡胶支座若尺寸太高可能发生折断。
3.建筑结构隔震和消能减震设计中需要注意的问题
当前阶段，隔震和消能减震技术虽然在建筑结构设计中得到了广泛的应用，但是仍旧存在一些不足之处：首先，很多隔震装置对于水平地震力的减震效果较好，但是在竖直方向的减震效果则不够显著。其次，隔震、减震元件性能逐渐跟不上时代发展，创新研发能力不足。其三，隔震结构的使用范围较小，针对高层或是超高层建筑结构领域的隔震装置安全性较低。因此，在进行建筑结构隔震和消能减震设计的过程中，要注意以下几个方面的问题：
3.1设计要求和内容
消能部件要将建筑结构变形控制在一定的范围内，保障结构在遭遇地震时不发生破坏。其次，提出消能减震后的预期变形、确定消能器提供的附加阻尼、对消能器的类型、数量以及位置进行合理的设置、对消能减震结构进行整体性分析、做好消能部件和建筑主体结构之间的连接。
3.2消能减震部件类型和布置
消能部件主要由消能器，斜撑、墙体、梁或是节点等支承构件组成，一般情况下，消能器主要可以分为速度相关型、位移相关型以及其它。消能部件在建筑结构中的设置不许做到科学合理，要设置在层间变形较大的位置，并在综合分析建筑结构各方面因素的基础上对消能部件的数量以及具体分布进行设置，从而形成合理的受力体系，提升建筑结构的消能减震能力。
3.3消能减震结构计算的要点
消能减震结构设计相较于结构实现了阻尼比的增大，由于大阻尼比的阻尼矩阵不具备正交性，因此一般情况下采用非线性静力分析法或是非线性时程分析法对地震的影响系数进行计算，从而有针对性的对结构设计进行优化完善。
结论：传统抗震设计是以一定的结构损伤为代价来消耗地震能量；而隔震、消能减震设计则可以减小结构本身的损伤，提高建筑安全性，降低工程全寿命周期成本。总体来说，建筑结构设计隔震和消能减震措施分析极大的使得系统养护的成本减少，系统的灵活性和智能化水平提升，系统维护程序便捷，系统的工作效率提高。与此同时，随着隔震和消能减震措施发挥的作用扮演了越来越重要的角色，可以预见的是其应用也将越来越广泛。综上所述，隔震和消能减震措施现阶段已经逐渐成为建筑行业发展领域的一项至关重要的技术。因此，加强该技术在工程建设领域内的应用和研究，势必能有效解决建筑抗震设计上的很多新问题和新矛盾，从而有力的推动工程建设活动全面安全的发展。
参考文献
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论文作者:朱雪松
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/15
标签：结构论文; 建筑结构论文; 建筑论文; 措施论文; 装置论文; 部件论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2017年第23期论文;