土木工程隔震技術與耗能減震技術探討

1、土木工程隔震技術與耗能減震技術探討傳統(tǒng)土木工程中的結構抗震主要是通過彈塑性的設計手法，運用加強結構自身的抗震性能來達到減震的效果，這種方式屬于被動的和消極性的減震對策。因為人們對未來的地震災害的具體強度與實際的特性不能加以確定和估計，如果依照傳統(tǒng)的抗震手法來設計工程的結構，就不具備相應的自我調節(jié)能力。所以說，傳統(tǒng)的減震結構設計不能很好的滿足土木工程的安全性能要求，從而產生嚴重的倒塌或者是倒塌，由于減震技術的包含的范圍過大，本文就從其中較為典型和重點的隔震技術與耗能減震技術的方面來加以討論。一、結構減震的概念和分類早在上世紀七十年代，姚治平先生首次明確的提出了土建工程中的結構控制概念，并在論文土

2、木工程結構減震概念;以及以后的論文中都相應的指出了：應用結構的控制系統(tǒng)是一個解決土木工程這種安全性問題的可替代的方法，這為結構理論在土木工程中防震問題中提出了全新的方向。在近三十年的發(fā)展歷程中，國內外的相關學者在土木工程的結構控制的方式、實驗以及工程的應用方面都取得良好的研究成果，工程結構控制概念可以解釋為：通過對工程結構施加相應的控制體系，通過控制體系和結構來共同承擔受震的作用，以此來調節(jié)和降低工程結構中的振動效應。二、隔震控制技術（一）隔震控制技術原理在土木工程的建設當中，隔震控制技術就是對由地震所產生的振動對建筑的整體結構的隔離作用。工程中的防震體系基本都設置在工程結構的最底部和基礎工程

3、頂面之間，使得上部的結構和基礎相分離。通過隔震體系來隔離地震波所產生的向上沖擊力，延長工程結構的基本周期，從而降低建筑物的地震反應，是的工程整體的加速度變下，通過隔震系統(tǒng)來分擔地震所產生的能量，以此來達到減震的作用。通過地震的反應圖譜可以看出，隨著周期的變大，加速度的反應譜慢慢的減小，通常在底層建筑的剛度很大，所以說周期變短，在發(fā)聲振動的時候，輸入其中的加速度很大，要是采用相應的措施來增加和延長工程結構的基本自震周期，讓其還禮場地中的卓越周期，讓工程結構的基頻處在地震產生高能量的頻段以外，通過這種方式可以有效的降低建筑物輸入的加速度。通過地震的反應譜可以看出，當周期變大的時候，反應的位移將會增

4、加。（二）對橡膠支座的運用當前用在建筑防震中的橡膠支座是由橡膠片與薄片增強鋼板，通過粘合和硫化加工而成的，通過現代化橡膠的化工技術的加工制造，如圖 1 所示。它在水平方向上的剛度比較低，而在垂直方向上的剛度很高。這種規(guī)格的橡膠支座最早是在橋梁施工中被應用。建筑和橋梁施工所應用的橡膠支座在結構上基本是相同的，都有相同的結構動力學的標準和要求，也同樣的具有耐久性、穩(wěn)定性以及包含防火在內的耐受性等，在地震產生的能量沖擊下，橡膠支座會隔離建筑體在水平方向的運動分量，而在垂直方向上基本保持不動。通過這種方法不但可以隔離因為地鐵或者是公交所產生的高頻率的振動，同時還可以防止工程結構不會受到地震或者是其他原

5、因產生振動的影響。（三）鉛芯橡膠支座運用土木工程中鉛芯橡膠支座主要應用在疊層上，橡膠支座中間的圓形孔當中加入鉛之后制成的，這是對橡膠支座技術中的一大改進。因為鉛具有較低的屈服點以及很高的可塑性能力，可以使鉛芯橡膠支座中的阻尼比達到 25%35% 之間。鉛芯它具有提升支座吸收能量的能力，保證支座具備濕度的阻尼，同時還具有增加支座的原有剛度?？刂骑L反應能力以及抵抗微震的作用。三、耗能減震技術（一）耗能減震技術原理土木工程中的結構耗能減震技術主要是在結構中的某部位安裝耗能設施，經過耗能設施產生的摩擦，產生彎曲的彈性滯回的形變耗能或者是吸收地震中輸入結構的能量，以此來降低主體結構當中的地震反應，有效的

6、預防了結構產生的損壞或者是倒塌，以此來達到減震和控震的目的。而在裝有耗能裝置的底部結構我們稱之為耗能減震結構。工程中的耗能減震結構都具備明確的減震機理、減震的效果較為明顯。安全性能較高、經濟較為合理、技術較為先進以及試用的范圍較為廣泛等特點。（二）常用的摩擦設施摩擦耗能器是依據摩擦做工所產生的能量的原理而制成的，當前應有很多種的不同的構種類的摩擦耗能器，例如Pall 型的摩擦耗能器、限位摩擦耗能器以及摩擦筒制震器，摩擦滑動對應的摩擦節(jié)點在剪切鉸耗能器等多種耗能器，摩擦阻尼的種類非常多，但是都具有較強的滯回的特性，滯回環(huán)為矩形，耗能的能力較強，工作的性質相對穩(wěn)定，如圖 2所示。（三）鋼彈可塑性耗

7、能器運用軟鋼具備優(yōu)良的屈服性能，運用其進入彈性的可塑范圍之內的優(yōu)良滯回特性，當前我國已經研發(fā)出來很多種的耗能裝置，比如加勁阻尼設施、錐形的鋼耗制震器、圓形或者是方框形的鋼耗制震器、雙環(huán)耗能節(jié)能器，加勁圓環(huán)狀耗能器以及低屈服點的鋼耗制震器等等，這種耗能器具備優(yōu)良的滯回性能以及穩(wěn)定性能，耗能的能力較大，長期穩(wěn)定可靠而且不會受到環(huán)境和溫度的影響，如圖 3 所示。（四）粘彈性阻尼器所謂的粘彈性阻尼器就是通過粘彈性以及約束性鋼板相互交替結合而成的，它是一種主要和速度相關聯(lián)的減震裝置。比較常見的粘彈性阻尼器主要是由兩個 T型的約束鋼板，通過一塊矩形的鋼板夾在其中而成，T 型的約束性鋼板和中間的鋼板產生了相

8、對性的運動，使得彈性的材料產生一種往返型剪切滯回形變來提升結構中的阻尼，消耗輸入其中的振動能量，以此來減小結構當中的振動反應。當前。消能減震技術有著非常廣泛的應用，它不但適用在新建的結構中，同時又可以用已經存在的建筑抗震的加固和維修當中。到目前為止，已經逐漸開始采取消能減震的技術，其中涉及到的國家有二十多個，比較早的在土木工程中運用消能減震技術的國家有新西蘭、美國等發(fā)達國家。在最近幾十年以來，各個國家對土木工程中的結構減震的控制和實驗研究一直在不斷的進行，并且在隔震支座的功能和改進方面有著較好的效果，并研制出了較多的隔震系統(tǒng)中的新型材料和部件，并通過大量的實驗證明了結構減震控制是可以有效的起到

9、隔震的作用。結語本文主要對土木工程減震技術及其應用進行了分析和探討，通過本文的闡述我們可以了解到，傳統(tǒng)土木工程中的結構抗震主要是通過彈塑性的設計手法，運用加強結構自身的抗震性能來達到減震的效果，但是這種方式屬于被動的和消極性的減震對策。如果依照傳統(tǒng)的抗震手法來設計工程的結構，就不具備相應的自我調節(jié)能力。所以說，傳統(tǒng)的減震結構設計不能很好的滿足土木工程的安全性能要求，從而產生嚴重的倒塌或者是倒塌，做好土木工程中的減震防御工作，對我國建筑業(yè)的日后發(fā)展起到積極促進的作用。參考文獻1武田壽一.建筑物隔震防震與控震M.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.2 周云 . 土木工程防災減災學 M. 廣州：華南理工大學出版社，2012.3 李順群，張業(yè)民，王