2011NO.13ChinaNew中国新技术新产品建筑技术浅谈建筑结构的隔震、减振和振动控制吴嘉强(重庆中科建设(集团有限公司,重庆401120“一、建筑结构的隔震与消能减振原理分析传统的建筑结构建设以小震震不坏、设防烈”度可修、大震震不倒为建筑设计的设防标准,建筑结构主要依靠其结构变形吸收、消耗地震带来的能量。按这种设防标准设计的建筑结构在遇到小、中型地震时,依赖结构吸收、消耗地震带来的能量具有可行性。这种建筑结构在设计时虽然采取严格的设计,但在遇到超过设计所能抵抗的大地震时,仍不能保证建筑结构的安全。这也使得很多专家致力于寻找在各方面优于传统建构结构设计的新体系。(一建筑结构的隔震原理基础建筑结构的防震体系通过对隔震层得设置,将建筑结构分为三部分:上部结构、隔震层、下部结构。这样由地震释放出的能量先经下部结构传输到隔震层,再由隔震层隔震装置吸收、消耗大部分地震能量后,将仅有的少部分地震能量上传到上部结构。建筑结构隔震层的设计改变了建筑上部结构的周期,从而降低了上部结构对地震的反应,进而确保了上部结构即使在遇到强烈地震时也仍处于弹性状态,甚至能保持在自然弹塑性变形的初期状态。(二耗能减振结构原理耗能减振结构,是指在建筑结构抗侧力构件中,通过设置耗能部件来实现耗能减振的。当建筑结构承受地震带来的能量时,耗能装置和耗能部件通过产生弹塑性来滞回变形,从而,吸收、消耗地震带来的巨大能量,减少主体建筑结构受地震巨大能力的影响,进而达到减振、控震目的,“”这与传统建筑设计硬碰硬思想相反,“”它属于以柔克刚,在后面笔者还会对其进行详细介绍。二、建筑结构的振动控制技术传统建筑抗震设计,主要利用结构自身来吸收、消耗地震带来的能量以满足设防抗震的标准,虽然能在遇到较小地震,起到比较好的效果,但毫无疑问这是一种比较消极被动的抵抗地震的方法。科学有效的抗震方法是通过采用结构振动控制技术来达到抗震目的,即通过对结构本身施加振动控制系统,让其与结构本身一同发挥抗震作用,以减轻建筑结构的抗震反应。建筑结构的振动控制分为主动控制、半主动控制、被动控制和混合控制。(一被动控制被动控制是指不需要借助外部力量的振动控制技术,它通过在建筑结构的某个空间部位添加子系统,或通过对结构自身构件构造上的处理,来改变结构自身的动力特性。被动控制是目前结构应用开发的热点,很多被动控制技术也已日趋成熟完善,在实际操作中应用广泛。被动控制从其控制机理上来看可分为两大类:基础隔震与耗能减震。1、基础隔震基础隔震技术就是指在建筑物或者构筑物基底上通过设置控制机构,隔离地震能量向上的传输,减少结构自身受地震的振动影响,以防止地震带来的破坏。目前主要研究的基础隔震技术有:摩擦滑移隔震、夹层橡胶垫隔震、滚珠及滚轴隔震、支撑式摆动隔震技术以及混合隔震等。纵观近年来隔震技术的发展,发现隔震技术的特点如下:a、隔震技术应用的范围越来越广,它不仅在新建建筑项目中应用广泛,而且在对现有建筑进行加固的工程中也得到了普遍认可。b、隔震建筑设计形式日趋多样化,从早期主要应用在砌体结构和钢筋混凝土结构中发展到木结构、钢结构和组合结构中。c、隔震技术可供人们选择的隔震装置日趋多样化,而且新的隔震方法被人们不断提出,混合隔震技术的采用已成趋势。2、耗能减震耗能减震,具体来说就是把建筑结构的某些地方如:空间、层间、连接缝和节点等,安装上消能装置。这样在有小风或者小震发生时,这些消能装置与建筑结构一起工作,让结构处于弹性状态,满足正常情况下的使用要求。在遇到大风或大震时,伴随建筑结构侧向变形的加大,消能装置能够产生较大的阻尼,从而大量吸收、消耗输入建筑结构的风振或地震能量,进而让建筑结构所吸收的变性能或动能以热能的形式散发出去,能够迅速减少建筑结构受大风或大震影响带来的反应,保持建筑整体结构较好的弹性状态。目前,经常采用的耗能装置有:摩擦耗能减震装置、粘滞阻尼器、金属阻尼器和复合型耗能器。经过研究和实际采用发现这种减振技术具有以下优点:a、安全,依靠耗能装置可以大量吸收、消耗地震能量,从而达到保护建筑主体结构的目的。b、经济,采取这种柔性耗能方式可大量减...