1、房屋隔震和减震系统的基本原理

1.1 隔震原理

房屋隔震就是在房屋的基础或下部结构和上部结构之间设置隔震装置（或系统），形成隔震层，以达到阻隔地震时地面震动向上部结构传递地震力（或震动能量）的目的，并且能够降低结构在地震下的震动反应。

1.2 消能减震的原理

消能减震通过结构部件附加消能器，以提高结构的总体阻尼比，减少地震作用及水平位移。消能器可用于各种类别的结构，消能器的相对位移增大，其耗能能力也增大，从有效和经济方面考虑，增设消能器更适用于提高既存建筑的抗震性能。

2、房屋隔震技术现状

2.1 基础隔震

所谓基础隔震，就是在建筑物的基础与上部结构之间增设高度很矮、具有足够可靠性的隔震层，控制地面运动向上部结构传递。地震时其能量可反馈到地面或被隔震层吸收，大大减小传至上部结构的地震力，确保建筑的整体安全，其内部设备不发生破坏或丧失使用功能，室内人员不遭受伤害也不会有强烈震感。目前常应用的有橡胶支座隔震系统、铅芯橡胶支座隔震系统、基础滑移隔震系统及组合隔震系统。

隔震技术示意图

2.1.1 橡胶支座隔震系统

橡胶支座由橡胶和钢片隔层布置组成。靠橡胶的剪切变形实现水平变位，加劲钢板可以提高橡胶的竖向承压能力。在建筑物的基础和上部建筑之间设置橡胶支座，可以在一定程度上隔离地震输入结构的地震能量，达到隔震的目的。

2.1.2 铅芯橡胶支座隔震系统

铅芯橡胶支座是在普通的板式橡胶支座中心加入适量的铅芯而成。内置的铅芯可以提供静力荷载作用下所必需的刚度，同时也可以满足地震荷载作用下所需的屈服强度，即在较小的水平力作用下，由于其较大的刚度而使铅芯橡胶支座变形很小。在大震作用下，其较大的刚度和铅芯屈服所产生滞后的塑性变形可以消耗振动能量，且通过橡胶提供恢复力。

2.1.3 基础滑移隔震系统

基础滑移隔震系统的滑移层往往设置在基底，采用低摩擦材料。这种隔震系统没有复位功能，主要应用在临时性房屋建筑结构中。

2.1.4 组合隔震系统

为了减小普通橡胶隔震支座在地震中较大的水平位移，通过安装在非基底处的阻尼器来吸收震动能量和抑制过大的位移，通常将橡胶支座和阻尼器组合使用。

消能减震阻尼器

2.2 中间层隔震

在基础以上的中间楼层设置隔震层，下部结构同普通建筑物一样直接与地基接触。但隔震层以下的楼层需要做抗震处理，在市区场地不太宽裕时，可把隔震层设计在地面以上，在空中变形有利于节约用地，同时也能有效减少地基的挖土量。

3、抗震与减震技术措施

3.1 抗震结构

在日本、加拿大、美国等国家，建筑多为高抗震的木结构及轻钢结构，这些结构建成的房屋造价与混凝土结构相近，但是其楼板重量轻，即使在发生地震的过程中楼板倒塌下来也并不会造成毁灭性的破坏。但考虑到我国实际情况，木结构的建筑成本过高，不可能做到普及，因此结合我国实际情况，通过对砌体结构的约束来实现抗震的目的是十分重要的。

3.1.1 采用简单规整的墙体平面布局

整体结构的布局是建筑抗震性能的关键。建筑抗震计算是一个复杂的过程，只有通过使结构的布局简单规整化，才能准确地计算简图和分配地震作用。可优先考虑采用横墙承重或纵墙共同承重的方式。

3.1.2 合理设置圈梁和构造柱的位置

在砌体结构中设置圈梁和构造柱可以使抗震性能得到改善。有研究表明，墙体设置构造柱后，墙体发生位移指数有所降低，不仅能够起到约束墙体变形的作用，还能有效提高砌体的抗剪强度和加强墙体之间的连接。

3.1.3 设置防震缝的作用

防震缝在不同程度上影响建筑立面的效果，并且会增加工程造价，但是考虑到地震可能会造成的严重后果，给予地震频发地区的建筑物设置防震缝还是相当有必要的。当设置防震缝时，应将建筑分成规则的结构单元。当建筑形状复杂而不设防震缝时，应选取符合实际的结构计算模型进行精细的抗震分析，评估局部的应力和变形集中，判别易损部位并采取加强措施。

3.2 减震技术措施

结构减震技术是近年来迅速发展起来的一种合理、有效、安全、经济的工程抗震方法。目前在实际建筑工程中应用较多的减震措施主要有三种。

3.2.1 采用高延性构件

房屋结构抗震能力是由承载力和变形能力两者共同决定的。地震反应分析的着眼点应该是建筑物的变形能力，目前建筑设计过程中主要采用强柱弱梁、强节点弱构件与强化梁柱塑性铰的方法来提高建筑结构的延性。

3.2.2 附设耗能装置

耗能减震技术主要通过在结构的某些部位增设耗能器或耗能部件，为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼比，在地震作用下通过耗能部件来耗散输入结构的能量，以减轻结构的动力反应，从而更好地保护主体结构的安全。目前开发的耗能装置主要有金属耗能器、摩擦耗能器、粘弹性耗能器、粘滞耗能器等。

耗能器

3.2.3 冲击减震

冲击减震是依靠附加活动质量与结构之间的非完全弹性碰撞达到耗散动能进而实现减小地震反应的减震技术。实际应用时，一般在结构的某部位（常在顶部）悬挂摆锤，结构振动时，摆锤撞击结构使结构振动衰减，另外，摆锤还有吸震器的功能。

     可见隔震、减震技术体系在工程中的应用有着广泛的前景，它也必将为减轻地震对人类造成的危害作出贡献。

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知识点：房屋抗震隔震技术