李巖松

（太原理工大學 山西 太原 030024 太原王孝雄建筑設(shè)計院有限公司 山西 太原 030024）

淺談建筑隔震與消能減震設(shè)計

李巖松

（太原理工大學 山西 太原 030024 太原王孝雄建筑設(shè)計院有限公司 山西 太原 030024）

隨著我國城市化建設(shè)項目的不斷推進以及經(jīng)濟、科技水平的不斷提高，提升建筑物的隔震與消能減震設(shè)計水平是保障建筑工程設(shè)計施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本研究通過闡述建筑隔震與消能減震設(shè)計的適用范圍、科學理念、設(shè)計目標、標準要求以及設(shè)計工作的相關(guān)知識及其必要性，分析了現(xiàn)階段我國建筑隔震與消能減震設(shè)計工作的現(xiàn)狀與前景，并就此提出了相應的創(chuàng)新設(shè)計方法和解決對策，希望給相關(guān)建筑設(shè)計人員提供借鑒。

建筑；隔震；消能減震

近些年來，隨著我國經(jīng)濟和建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑隔震與消能減震設(shè)計成為了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)。由于我國屬于地震多發(fā)地帶的國家，因而隨著建筑產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大以及建筑技術(shù)水平的不斷提高，人們對建筑工程的量要求日益嚴格。發(fā)展和改進我國建筑隔震與消能減震設(shè)計技術(shù)對保障建筑物的整體質(zhì)量和安全十分關(guān)鍵。因此，創(chuàng)新和改進建筑隔震與消能減震設(shè)計對我國新型城市化建設(shè)的不斷推進，促進我國建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計思路不斷創(chuàng)新具有十分重要的意義。研究建筑的隔震與消能減震設(shè)計原則和合理改善建筑物隔震、減震設(shè)計方法，對完善我國建筑工程的建設(shè)質(zhì)量管理體系和加快推進我國城市化的發(fā)展進程也具有重要的現(xiàn)實意義。

1　建筑隔震與消能減震設(shè)計的概述

1.1完善建筑隔震與消能減震設(shè)計的必要性

隔震與消能減震設(shè)計，具體來講，就是利用隔震與消能減震裝置，通過改變建筑結(jié)構(gòu)的力學性能來實現(xiàn)更好的抵抗地震作用的效果。隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展和城市化建設(shè)的推進，人們對建筑物的質(zhì)量狀況和抗震性能日益重視，因而完善建筑隔震與消能減震設(shè)計既有利于保證建筑抗震設(shè)計工作的正常進行，確?？拐鸾ㄖ氖┕べ|(zhì)量，又有利于設(shè)計人員能夠不斷提高建筑隔震與消能減震的設(shè)計水平和設(shè)計效率。設(shè)計人員應當采用可靠的隔震與消能減震設(shè)計方案和先進的隔震與消能減震設(shè)備，提高建筑的抗震性能。完善建筑隔震與消能減震設(shè)計有利于提高建筑物抗震的有效性，使設(shè)計人員能夠與時俱進，更好的洋為中用，促進我國的建筑隔震與消能減震設(shè)計不斷走向新的發(fā)展階段。同時完善建筑隔震與消能減震設(shè)計方案還能夠引導結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不斷改進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)建筑隔震與消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計工程造價的降低。這不僅有利于改善建筑隔震與消能減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，加快我國建筑隔震與消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計的進展，還有利于為建筑隔震與消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提供良好的建設(shè)環(huán)境和氛圍，進而提高我國建筑企業(yè)的市場競爭力。

1.2建筑隔震與消能減震設(shè)計的適用范圍研究

中國建筑行業(yè)應當提高建筑結(jié)構(gòu)隔震、消能減震設(shè)計水平，因而，將建筑隔震與消能減震設(shè)計工作列為建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主題目標十分必要。各級政府也可以采用政策激勵和引導建設(shè)相關(guān)方的設(shè)計人員對建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計方案進行深入的完善和研究，這不僅有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的隔震、消能減震功能，還有利于實現(xiàn)建筑設(shè)計單位和施工單位的經(jīng)濟效益和社會效益。近年來，建筑隔震、消能減震技術(shù)的適用范圍在不斷擴大，不僅包括醫(yī)院、通訊處、警察辦公地、銀行、消防大隊、保險公司、電力公司等重要建筑物，還包括政府機構(gòu)的一些辦公樓、緊急事務指揮處、國家政府重要物資儲存地，也包括國家公共設(shè)施場所，比如極具紀念性意義的建筑物、博物館、圖書館和一般的工業(yè)區(qū)或者居民住宅區(qū)的建筑等，這些場所都需要建筑隔震、消能減震設(shè)計技術(shù)。只有這些建筑物的隔震、消能減震設(shè)計成果經(jīng)過相關(guān)部門嚴格的論證審核和批準后，才可以真正投入到建筑物的建設(shè)當中，有效保證其建筑功能的具體實現(xiàn)。

1.3建筑隔震與消能減震設(shè)計的注意事項

設(shè)計人員在進行建筑隔震與消能減震設(shè)計的過程中，應當在設(shè)計方案制定前主動明確建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計管理的具體內(nèi)容，并且融合不同種類的建筑材料資源，充分考慮我國建筑領(lǐng)域的基本國情和經(jīng)濟學規(guī)律，尤其要融合生態(tài)資源于建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計的實踐之中，實現(xiàn)我國建筑工程隔震與消能減震設(shè)計工作的精細策劃和有效監(jiān)控，進而提高建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計質(zhì)量和建筑企業(yè)效益。設(shè)計人員應當重視建筑隔震與消能減震設(shè)計的注意事項，比如對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應當推廣比較合適的隔震與消能減震設(shè)計方案，可以借鑒日本和美國的建筑隔震設(shè)計經(jīng)驗，最好選擇隔震基本周期小于110s的隔震建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果，提升建筑的隔震設(shè)計方案。設(shè)計人員在進行建筑隔震與消能減震的設(shè)計過程中，應當將建筑結(jié)構(gòu)假定為剛性，將地震視為一個時間過程，對建筑物抗地震力的大小進行準確推定，并選取精準的建筑地震動加速度系數(shù)作為建筑隔震與消能減震的輸入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對每一刻建筑抗震能力的細致觀測。設(shè)計人員也應當確保隔震建筑高寬比的精確度，以期能夠保障建筑結(jié)構(gòu)隔震與消能減震設(shè)計的科學性和合理性。

2　建筑隔震和消能減震設(shè)計要點分析

2.1建筑隔震設(shè)計要點

建筑隔震的設(shè)計過程主要包括分部設(shè)計、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計和隔震層設(shè)計三個環(huán)節(jié)。分部設(shè)計主要是將建筑的整個隔震結(jié)構(gòu)體系以隔震層為中心分成建筑隔震層以上的結(jié)構(gòu)和隔震層以下的結(jié)構(gòu)這兩部分，再根據(jù)實際的建筑施工需要分別進行隔層設(shè)計。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是采用科學的水平向隔震系數(shù)對建筑上層結(jié)構(gòu)進行隔震設(shè)計，尤其要嚴格按照水平向隔震系數(shù)和抗震設(shè)防烈度執(zhí)行，綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的隔震因素、非隔震因素以及建筑結(jié)構(gòu)層間的剪力比等因素。對建筑物整層設(shè)置隔震裝置的部位可稱為隔震層，隔震層設(shè)計實際上就是研究隔震層對整體結(jié)構(gòu)力學性能的影響。設(shè)計人員應當適時選擇科學的建筑隔震設(shè)計方案，增強建筑物的整體隔震效果。同時，在建筑的隔震層設(shè)計環(huán)節(jié)建筑施工單位的技術(shù)測量人員還應當通過精確計算建筑隔震環(huán)節(jié)的具體系數(shù)，不斷完善建筑的隔震體系。設(shè)計人員應當結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的綜合情況不斷完善科學合理的建筑隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖，并創(chuàng)建出建筑隔震的合理結(jié)構(gòu)模型，實現(xiàn)建筑隔震層頂部的梁板結(jié)構(gòu)和建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合，進而避免出現(xiàn)重復計算隔震系數(shù)的問題。建筑物的隔震設(shè)計過程中應當對建筑物水平向的隔震系數(shù)進行合理科學的取值，嚴格設(shè)立建筑物的隔震設(shè)防目標，明確建筑物水平向的隔震系數(shù)，實現(xiàn)建筑層間剪力值合理的區(qū)段控制，降低建筑隔震設(shè)計的取值誤差。此外，設(shè)計人員應當精確計算上部結(jié)構(gòu)隔震系數(shù)，降低建筑隔震系數(shù)的最大值與最小值之間的誤差，減少地震等自然災害給建筑結(jié)構(gòu)帶來的不利影響。建筑設(shè)計人員也應當重視建筑物的平動狀態(tài)，根據(jù)不同的動態(tài)數(shù)據(jù)采取靈活的應對措施，進而實現(xiàn)建筑隔震設(shè)計的矩形分布，提升建筑的隔震效果。

2.2建筑消能減震設(shè)計要點

建筑消能減震的設(shè)計環(huán)節(jié)要求具體有以下幾點：①建筑消能減震設(shè)計人員應當有效控制建筑物消能部件的使用情況，防止建筑結(jié)構(gòu)在強烈的震動下出現(xiàn)扭曲變形的情形。在進行建筑消能減震設(shè)計過程中，設(shè)計人員應當嚴格按照實際測量人員提供的實地數(shù)據(jù)調(diào)查情況，實現(xiàn)建筑消能器阻尼、數(shù)量的合理分配和布置，整體分析建筑的減震結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)變形的有效控制要求，實現(xiàn)建筑消能部件及建筑主體結(jié)構(gòu)的有效連接。②設(shè)計人員應當采用建筑結(jié)構(gòu)的消能器、墻體、斜撐、梁或者節(jié)點等消能減震部件實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計工作目標。設(shè)計人員應當綜合分析建筑消能器的不同類型，綜合考慮建筑消能減震的速度、位移、主軸部件的不同位置，實現(xiàn)建筑不同阻尼數(shù)量的計算和確定工作，進而科學實現(xiàn)建筑消能減震的設(shè)計目標。③設(shè)計人員要嚴格按照建筑消能減震的實際要求和具體情況沿著建筑的兩個主軸方向進行消能減震裝置的設(shè)置，提升建筑結(jié)構(gòu)的整體消能減震能力，并根據(jù)建筑消能減震設(shè)計工程的強擴張性構(gòu)建出科學合理的建筑消能減震受力體系。④設(shè)計人員要重視消能減震裝置與原始結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點設(shè)計，要保證地震來臨時連接節(jié)點不能先于消能減震裝置破壞。⑤設(shè)計人員應當將各消能裝置準確定位，搭建起本體結(jié)構(gòu)與消能裝置共同作用的力學模型，實現(xiàn)建筑消能減震設(shè)計環(huán)節(jié)的不斷完善。⑥管理人員要重視建筑消能減震設(shè)計的質(zhì)量管理、設(shè)計進度管理、安全管理和投資管理這幾個方面，積極引導設(shè)計人員不斷提升建筑結(jié)構(gòu)的消能減震設(shè)計技術(shù)，提高建筑結(jié)構(gòu)消能減震設(shè)計的效率和建筑企業(yè)市場的綜合競爭力。

3　完善建筑隔震、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施

為了改善建筑隔震、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，設(shè)計人員應當通過建筑隔震、消能減震裝置布置位置的不同進行對比，分析其不同布置位置對建筑整體力學性能的改變，從而選擇最優(yōu)秀的設(shè)計布置方案，實現(xiàn)建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)與隔震、消能減震裝置的完美結(jié)合。設(shè)計人員還應當根據(jù)測量人員的實際檢測數(shù)據(jù)，不斷完善建筑隔震、消能減震設(shè)計方案。設(shè)計人員在進行建筑隔震、消能減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中尤其要綜合考慮混凝土的抗震效果因素、建筑材料因素和建筑物所處的地理環(huán)境因素，不斷創(chuàng)新建筑隔震、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使得建筑物隔震、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計更加具有合理性。在進行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，設(shè)計人員要嚴格按照建筑隔震、消能減震設(shè)計的具體標準，保持建筑結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的一致性，進而降低地震對建筑物的破壞。如果在進行建筑隔震、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，建筑材料的隔震、消能減震質(zhì)量得不到有效的保證，那么建筑物受到地震的破壞就會變強，所以，設(shè)計人員在關(guān)注建筑隔震、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計細節(jié)的同時也應該注意建筑材料的質(zhì)量，進而提升建筑的抗震效果。

4　結(jié)語

綜上所述，建筑行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，建筑隔震、消能減震設(shè)計水平與建筑物的抗震性能具有十分重要的聯(lián)系。設(shè)計人員通過明確建筑隔震和消能減震的設(shè)計要點、設(shè)計原則、注意事項和適用范圍，可以不斷完善建筑的隔震和消能減震設(shè)計體系。設(shè)計人員也應當結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的綜合情況不斷完善科學合理的建筑隔震、消能減震設(shè)計簡圖，并創(chuàng)建出建筑隔震、消能減震的合理結(jié)構(gòu)模型，更好的應用到實際工程的建設(shè)中去，促使我國的建筑發(fā)展水平能夠與國家經(jīng)濟建設(shè)的步伐相適應，降低自然災害對國家經(jīng)濟和人民財產(chǎn)造成的損失。

[1]唐家祥.建筑隔震與消能減震設(shè)計[J].建筑科學，2012（12）：75～79.

[2]何仁杰.建筑物隔震與消能減震設(shè)計的發(fā)展[J].中國建筑學報，2014（15）：112～113.

TU352.1

A

1673-0038（2015）42-0087-02

2015-10-1