隔震和消能減震與常規(guī)抗震的對比分析

文/ 楊明澎 玉溪市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司 云南玉溪 653100

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)蒸蒸日上，且在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中也越來越重要。以此同時(shí)，隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，相關(guān)的安全預(yù)防措施也要予以充分的重視。在實(shí)際的生活當(dāng)中，為了避免地震給人們以及建筑行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，要對相關(guān)的防震舉措予以充分重視，如此才能將其更好的應(yīng)用在實(shí)際的工程建筑當(dāng)中，為人們提供更多的安全保障。

1、常規(guī)抗震分析

1.1 原理

延性抗震設(shè)計(jì)主要是利用一些結(jié)構(gòu)部件的塑性變形來對地震能量進(jìn)行消耗，從而實(shí)現(xiàn)一定的抗震作用，該種抗震的能量表達(dá)為Ein =ER+ED +ES ,其中ES 是主體結(jié)構(gòu)和承載構(gòu)件的不變彈性所消耗的能量；Ein 是發(fā)生地震時(shí)輸入的結(jié)構(gòu)能量；ED 是阻尼消耗的能量；ER 地震反應(yīng)能量。

1.2 特點(diǎn)

（1）砌體結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)相對較脆，實(shí)際的抗拉、康佳能力相對較弱，實(shí)際地震中的抗震于延性能也不理想。砌體結(jié)構(gòu)在地震中受到破壞的幾率相對較大，具體因素主要與窗間承載力不足、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)問題以及整體抗剪強(qiáng)度弱等有關(guān)。在5.12地震中，由于建筑物的抗震設(shè)防性能較差，致使其中的很多砌體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了一定的倒塌。在海地的某些地區(qū)，由于實(shí)際砌體結(jié)構(gòu)建筑并不具有一定的抗震措施，致使相關(guān)建筑出現(xiàn)了不同程度的坍塌。（2）鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有延性好、輕質(zhì)高強(qiáng)以及環(huán)境污染小的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)主要是很難確保實(shí)際施工質(zhì)量，且有很多的節(jié)點(diǎn)。在5.12地震中由于鋼結(jié)構(gòu)而造成的危害相對較輕，很多的輕屋房建設(shè)由于實(shí)際的屋架與屋面之間沒有明確的固定，進(jìn)而使得屋面板出現(xiàn)脫落。

2、隔震與消能減震

2.1 隔震

（1）隔震的基本原理。隔震是指隔離地震對實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)的影響，主要原理是將整個(gè)結(jié)構(gòu)物與局部支座防災(zāi)一定的隔震層上，以此來盡可能的降低實(shí)際的地震能量，進(jìn)而有效控制其能量朝著上部逐漸傳遞，其主要目的是有效較少地震對上層結(jié)構(gòu)的影響，從而逐漸降低實(shí)際地震響應(yīng)，最終提高實(shí)際的抗震安全性。（2）特點(diǎn)?？梢詫⒔Y(jié)構(gòu)隔震劃分為兩種，即懸掛隔震和基礎(chǔ)隔震。就懸掛隔震來說，通常是將結(jié)構(gòu)相對較大的物件或者是質(zhì)量進(jìn)行懸掛處理，使得地震不能影響到實(shí)際的質(zhì)量，以此來發(fā)揮一定的隔震效果。懸掛結(jié)構(gòu)需要承受很大桿力，因此需要借助一定的高強(qiáng)鋼。但是由于高強(qiáng)鋼的柔韌性相對較差，且在發(fā)生地震的時(shí)候容易被拉斷。因此在實(shí)際的懸掛隔震中可以采用彈簧來幫助其進(jìn)行減震?；A(chǔ)隔震。這一隔震方式相對較多，主要有摩擦滑移隔震、混合基礎(chǔ)隔震、橡膠墊隔震等。

摩擦滑移基礎(chǔ)隔震優(yōu)點(diǎn)：這種裝置的造價(jià)相對便宜，受實(shí)際的地震波以及場地位置的影響相對較??；質(zhì)心與抗力重心重合在一起，可以進(jìn)一步減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；具有較強(qiáng)的承載能力?；旌匣A(chǔ)隔震優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)具有橡膠支座與滑移支座的雙重優(yōu)點(diǎn)，減小了對實(shí)際隔震材料的整體造價(jià)；在地震強(qiáng)度較大的情況下，滑移板會(huì)出現(xiàn)一定的滑動(dòng)，相對應(yīng)的曲線也具有一定的彈塑性；在遇到多重水平地震情形下，其剛度會(huì)進(jìn)一步降低。

2.2 結(jié)構(gòu)消能減震

（1）原理。消能減震的能量表達(dá)式為：Ein= ED +ED +ES +EA 。其中EA 為實(shí)際消耗的能量；ES 非彈性結(jié)構(gòu)消耗的能量；Ein 是地震發(fā)生中的輸入能量；ED 阻尼消耗的能量；ER地震反應(yīng)能量。（2）特點(diǎn)。消能減震不僅能夠?qū)π陆ǖ慕ㄖl(fā)揮一定的減震作用，對于當(dāng)前的建筑也有一定的減震作用。按照實(shí)際效能裝置的結(jié)構(gòu)體系可以將其分為：一，阻尼器體系。在出現(xiàn)強(qiáng)烈地震時(shí)，結(jié)構(gòu)物的一些組件出現(xiàn)了相應(yīng)的變形，從而使得在某些特定位置的阻尼器發(fā)揮一定的消能作用。二，消能構(gòu)件體系。借助相應(yīng)的結(jié)構(gòu)裝置實(shí)現(xiàn)大功能的消能減震。通常的消能構(gòu)件組成主要有：周邊縫剪力墻、消能剪力墻、橫縫消能剪力墻等，在發(fā)生強(qiáng)度較大地震時(shí)，可以產(chǎn)生一定的縫面錯(cuò)動(dòng)，以此來實(shí)現(xiàn)一定的消能減震；消能支撐，用于支撐的桿件延性較好，取材相對容易，有著較強(qiáng)的抗疲勞能力。

3、隔震與消能減震與常規(guī)抗震對比分析

經(jīng)濟(jì)方面：傳統(tǒng)的抗震方法主要是對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而使其在較大地震中具有較強(qiáng)的延性，進(jìn)而通過變形來減小實(shí)際地震能量。一，就隔震體系來說，其上層結(jié)構(gòu)具有較小的隔震性，且其實(shí)際的震后修復(fù)相對簡單，一般而言是不用對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)的，只需對相應(yīng)的隔震裝置進(jìn)行更換處理即可；二，對于結(jié)構(gòu)的實(shí)際強(qiáng)度與剛度要求較高，因此必須要投入大量的經(jīng)濟(jì)財(cái)力，且在遭受破壞后的實(shí)際修復(fù)難度也十分巨大。

安全方面：利用傳統(tǒng)抗震方法，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)度較大的地震時(shí)，建筑物會(huì)受到一定的影響，進(jìn)而使得內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生一定的變形從而進(jìn)入相應(yīng)的非彈性狀態(tài)。但是如果地震效果一樣，若使用隔震技術(shù)，還可以使得上部結(jié)構(gòu)保持一定的彈性狀態(tài)。針對消能減震而言，通過設(shè)置阻尼器可以進(jìn)一步消耗地震能量，進(jìn)而有效確保構(gòu)件與主體的完整性。

適用范圍：這幾種抗震設(shè)計(jì)既可以使用在新建的建筑結(jié)構(gòu)中，也可以使用在當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)中，進(jìn)行一定的抗震加固，但是針對于軟土場地方面，就需要使用隔震技術(shù)來增加結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。

結(jié)語：

綜上所述，通過對隔震、消能減震以及常規(guī)抗震的逐一分析，我們對各種抗震方式的使用以及各自的適用對象、優(yōu)缺點(diǎn)等有了深入的了解，在此基礎(chǔ)上，再將上述幾個(gè)方面進(jìn)行一定的對比分析，結(jié)合具體實(shí)際，在實(shí)際使用過程中對其進(jìn)行有效選擇，可以幫助實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)增強(qiáng)實(shí)際抗震性。通過對隔震、消能減震以及常規(guī)抗震的深入分析，可以更好的進(jìn)行實(shí)際的建筑調(diào)整，如此，不僅可以進(jìn)一步確保建筑工程安全，還可以為人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來很大的保障。

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