摘要：随着国家对建筑的防灾要求日益提升，抗震性能作为防灾性能的重要组成部分，其技术发展与应用效果越来越被建筑设计人员所重视。为了最大限度较少人民群众生命财产安全的损失，抗震技术已经成为衡量一个建筑安全性的重要指标，随着建筑的高度增加、稳定性要求增加，抗震要求也随之增加。本文以多层建筑的隔震技术为研究对象，重点以基础隔震技术作为切入点，从多层建筑基础隔震技术的设计原理、发展历程、技术影响等方面说明多层建筑基础隔震技术的优势。
关键词：多层建筑；建筑结构；基础隔震
一、基础隔震技术概述
1、基础隔震技术概念
基础隔震技术的本质就是将建筑上部主体部分与下部基础部分作为两个独立的体系分隔开，分隔两个部分的材料不同，隔震的效果也就不同。在应用基础隔震技术的建筑中，主要分为上、中、下三部分，上部主体部分、中部隔震部分和下部基础部分。如此布置的好处在于，将建筑的基础部分和上部主体部分分为两个不刚性连接的部分，中部利用隔离材料与弹簧配合的方式，达到减震目的。解除刚性连接的弊端，使得上部主体与下部基础在地震发生的过程中有不同的运动形式，将传统的刚体牵连位移转变成整体平移。隔震体系的实质就是利用隔震系统，将地震对建筑主体的影响减到最小，将地震带给建筑的损害降到最低，保证人民生命财产安全。真正做到小震不修、中震不坏、大震不倒。
2、基础隔震技术发展现状
基础隔震技术最初起源于日本，旨在减小建筑因地震而产生的负面效应。最初的抗震结构理论是以静力学为理论基础的，其抗震能力也因此受到很大限制。随着抗震技术的逐渐发展，柔性结构理论体系在抗震设计中得到越来越广泛的应用。柔性底层结构体系因此得到迅速发展，以结构底层刚度减小、上部结构强度增大为主要原理的抗震技术出现。以此为基础，延性结构抗震技术成为目前采纳的主流抗震技术。在这一大势下，基础隔震技术的出现和迅速发展成为柔性结构理论又一标志性创新，在中国的地震多发地区应用也不断扩大。尤其在地震频发的新疆地区，基础隔震技术的应用非常广泛。
二、基础隔震技术特点
1、基础隔震技术的原理
基础隔震技术的原理本质就是利用阻尼系数较大的材料起到减震的作用，从基础隔震的发展历程来看，无论什么减震材料都是阻尼系数较大的材料。但值得注意的是，阻尼系数过大会起到反作用，阻尼系数过大，通过该阻尼连接的两个构件，其连接点相当于刚结点，不仅起不到减震性能，反而会增加荷载传递的效果。基础隔震的本质是将基础与上部结构通过抗震材料隔离开，当地震发生时，建筑上部主体不随着基础部分发生柔性横向侧移，而是上部建筑结构整体发生横向位移，大大减少地震对建筑主体结构的伤害。这就要求抗震材料也是基础的一部分，也要起到承载上部荷载的作用。
2、多层建筑基础隔震技术原理
高层建筑与多层建筑在结构设计与抗震性能上有很大差异，在传统抗震结构中，高层建筑一般都会利用自身结构特点抵消一部分地震能量。当地震发生时，其上部结构的反应主要以第一振型为主，在地震产生的水平荷载作用下，每层都可以当做一个刚体产生水平位移。负面影响大部分可以通过每一层的水平位移消除。在高层建筑中，地震对建筑构件的影响也是有限的，其剪力墙的布置可以有效减少地震带来的损害。高层建筑隔震技术的主要原理就是将阻尼器以及橡胶隔震支座加入到建筑物的耗能装置内。其中，橡胶隔震支座主要提供的是较强变形能力等作用，其次，它还会对地震能量进行一定的消耗。
3、多层建筑基础隔震的特点
多层建筑是指建筑高度大于10米，小于24米，且建筑层数大于3层，小于7层的建筑。与高层建筑和超高层建筑不同，多层建筑大多是砖混结构，其结构稳定性和可靠性本就较低。其抵御地震的能力有限，自身的不利因素也很多。
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3.1水平荷载
同高层建筑一样，水平荷载也是影响多层建筑的荷载形式之一。在水平荷载的影响下，例如在风荷载等水平荷载的作用下，多层建筑的抗剪要求也随之增加，但与高层建筑不同，多层建筑的剪力墙布置形式和抗剪能力要远低于高层建筑。而地震的主要破坏形式也来自于水平突变荷载，其抗震能力的薄弱性被凸显出来。
3.2结构侧移
地震发生时，建筑结构主体会发生侧向位移，而且随着层数的增加，位移量也会随之增加。并且，每层楼的上下楼板可以被看做刚体，而柱则被看做弹性变形体，并且柱端与楼板的夹角一直保持90度。所以，侧向位移对柱体的损害增加，水平荷载如此，地震产生的水平荷载更是如此。这与高层建筑的水平平动方式是一样的，但其抗剪性能比高层建筑要差很多，其整体刚度被削弱，其他方向的位移会影响每层水平移动的幅度，造成多层建筑的严重损害。
3.3延性结构
与高层建筑不同，多层建筑在设计时，因其层数的限制，柔度没有高层建筑明显。地震发生时，虽然高层建筑的柔度较大，但是其发生坍塌的可能性大大降低。而多层建筑则不同，其在设计过程中，采用砖混结构，剪力墙布置标准也较低，柔度较小，很容易在地震中发生坍塌现象。虽然多层建筑构件在设计时充分考虑其构件满足延性破坏的条件，但是其在设计和构造上的特点决定其受地震的影响更大。
三、多层建筑基础隔震技术特点
1、体系特点
在地震发生的过程中，多层建筑有其独特的结构变形、位移方式，以这些体系特点为基础，可以更好了解多层建筑基础隔震技术的设计原理。
1.1内力分析
作为一种基础隔震技术，其本质是保证在地震发生的过程中，基础部分与上部主体结构之间的内力平衡。在地震发生时，传统建筑通过地基与大地相连接，建筑整体相当于一个刚体，受地震的水平分力影响极大。而应用基础隔震技术的多层建筑，其在地震发生时，会凭借隔震支座上的拉应力而产生的力矩与地震施加给建筑水平分力产生的力矩相平衡。而这拉应力的确定十分重要，其大小由抗震等级决定。
1.2变形能力
对于多层建筑物来讲，由于其自振周期较长，故此要适当的延长多层建筑的隔震基本周期，促使隔震技术发挥更好的效果。此时，对隔震支座的变形能力要求极大，其阻尼系数和拉应力控制成为影响抗震效果的关键，阻尼系数过大，变形过小，拉应力过大，会近似于刚体，丧失抗震能力。
2、经济效益
将橡胶隔震垫作为多层建筑基础隔震的材料，其经济性与实用性的特点非常明显。多层建筑的结构设计特点决定其主体结构的荷载较大，为了满足抗震需要，选用橡胶隔震垫，不仅节约了多层建筑的施工成本，而且在震后还降低了经济损失。橡胶隔震垫的隔震效果显著，完全可以达到抗震要求，震后建筑修复费用也会因此大大降低。相比传统抗震方式，基础隔震技术不仅减少了施工成本，而且提升了隔震效果。在施工组织设计越来越科学、高效的今天，对成本控制要求越来越严格，对资源合理利用的需求越来越大，其经济优势不容小觑。
结语：多层建筑作为目前我国主要建筑形式之一，其安全性十分重要，尤其在地震多发区域，基础隔震技术的应用，在很大程度上给予多层建筑更多安全性和稳定性。针对这类建筑的特点，设计基础隔震结构，保证其科学性、高效性、经济性、稳定性，真正做到因地制宜。随着技术的不断更新，基础隔震技术在各类建筑，尤其是超高层建筑的应用会更加广泛，在材料科学、振动力学、损伤力学和固体力学等方面的研究创新也会更多，其结构形式会不断优化，安全系数也会更大，更好保证人民生命财产安全。
参考文献：
[1]高源.浅谈高层建筑抗震及基础隔震技术[J].技术分析.2018，（12）.
[2]张亚宗.高层建筑结构中的基础隔震技术探究[J].住宅与房地产.2018，（9）.
论文作者:艾林涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/19
标签：建筑论文; 基础论文; 多层论文; 技术论文; 荷载论文; 结构论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2019年第5期论文;