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【摘要】中国目前正处于基础设施建设趋势之下，设计量及建设量都是巨大的。在如此热烈的基建热潮下，建筑工程的安全问题也越来越重要。而中国大陆多地处在地震频发地带，地震灾害来临时，建筑物中都是采取哪些方法应对的？国家规范要求的“小震不坏，中震可修，大震不倒”是如何达到的？本文将简单论述中国地区现代建筑中常用的抗震减震方法。
【关键词】减震；阻尼器；耗能器
1、概述
中国大陆地区多地处在地震频发地带，而从记载中的地震情况看来，中国大陆地震灾害主要有以下一些特点：（1）高震级地震灾害次数高，尤其是在主震发生后发生的余震频发，且余震的震级往往也很高，这使得灾害带来的损失成叠加效果；（2）次生灾害严重，这带来的后果是救援安置问题难以妥善解决。地震发生地区往往是欠发达地区，地形因素复杂，带来诸如泥石流，滑坡等次生灾害。（3）地震灾害造成的后果往往与建筑工程结构设计及施工质量有着很大关系，很多地震发生地区建筑设计施工市场混乱， 缺乏监管，在自然因素之外，人为地加大了灾害的损失程度。因此，中国大陆地区建筑设计中的抗震减震设计是本文着重探索的方向，试图举例论述目前中国地区常用的建筑抗震减震方法。
2、抗震减震结构
严格意义上的区分，抗震结构和减震结构是两种不同的概念：抗震结构多是对建筑物本身进行设计，通过对建筑物的结构性的抗震设计，包括提升材料强度，刚度及延展性等性能，从而达到降低地震对建筑物带来的灾害。而减震结构多是在建筑物本体的基础上，额外装置的外置设施，在一定程度上减弱地震所释放出的势能。而抗震结构一般在传统的建筑结构中基本上都会在前期设计中有所考虑，而减震结构则作为一种可以附加的装置，通常配合建筑物的更新迭代而且随着时代的变化，材料和技术的不断提升，有着很大的提升空间。
2.1传统抗震结构
传统意义上的结构抗震方式是通过增强建筑物结构本身的抗震性能，其中主要考察的性能包括强度、刚度及延性等，从而抵御地震、风、雪、海啸等对建筑物造成的损害。大部分自然灾害对建筑物所作用的强度和性状往往不能十分准确的勘定，而通过传统方式的抗震方法进行设计的建筑物结构很大程度上不具备良好的自我调节能力，而且传统的抗震方法在做法上往往不具有很强的后期修缮的可能性，因此当具有强大破坏力的地震来临之际，往往会造成十分严重的经济损失和人员伤亡。
2.1.1结构特点
根据所选建筑材料采用不同的结构构建建筑，利用力学原理，以充分发挥出材料的性能，常见的结构有：砖混结构，钢结构，钢筋混凝土结构，砖木结构等，近现代利用仿生学的相关研究也有如薄壳结构，薄膜结构等
2.1.2材料
材料的性能直接决定建筑本身各种属性，巧妙利用材料的硬度，延展性，韌性，密度等属性，如恰当的运用活性炭可以大幅减轻承重压力，往往能起到意想不到效果。
2.1.3环境
不同的环境往往对建筑体本身有较大影响，风力，雨水，沙尘等都是建造时需要考虑的因素，而充分利用好地势，风向等则可事半功倍。
2.2消能减震结构
消能减震结构在通常意义上的做法是将传统形式的建筑结构中某些构件（诸如剪力墙，连接件等部件）以能够消减势能的杆件作替代，或者在原有基础上加装消能装置（如图2.1所示）。在较高级别地震发生的过程中，消能构件或装置首先被压缩后进入弹性状态，产生较大阻尼，以此消耗输入结构中的地震能量，使减震结构最大程度地避免出现明显的非弹性状态，从而有效的迅速衰减结构的地震反应，从而达到保护主体结构及构件在地震中免遭破坏的目的。以减震结构对地震反应的大小为控制标准，判断其消能结构的减震效果。对消能减震结构的减震性能产生影响的因素有很多，如阻尼器的刚度、阻尼系数，地震波的峰值等。以下介绍几种常见的消能结构：
2.2.1粘滞耗能器
粘滞耗能器是通过高粘性的液体（如硅油）中活塞或平板的运动耗能。这种耗能器的耗能能力与环境温度、振动频率与振幅有关，材料在适当的温度、频率和振幅范围内具有更强的能量耗散能力。其中筒式流体消能器和粘滞阻尼墙是两种常见的粘滞耗能器。
（1）筒式流体消能器
筒式流体耗能器主要由主缸、副缸、导杆、活塞、阻尼材料（硅油或液压油）以及阻尼孔等部分组成。通过设置在其中的活塞杆在柱体中往复移动，从而迫使流体通过气孔或间隙产生阻尼力的方式，粘滞耗能器不会在建筑物自身的基础上提供附加的刚度，因而不会改变建筑物结构的自振特性。
（2）粘滞阻尼墙
粘滞阻尼墙通过设置在内部的粘滞材料发生剪切变形产生阻尼力，它主要由衬板，内部和外部之间的外壁板和钢板粘性液体（聚合物）部分组成，内衬板固定在上层，外壁板固定 在低地板上，沿着壁板上的外部激励运动，高阻尼材料剪切变形，导致阻尼力，从而实现地震输入能量消耗的目的，其恢复力特性与筒式流体消能器接近。粘滞阻尼墙设置在墙壁内部，通过充分利用墙壁空间，通过调整内部剪切板阻尼墙墙面尺寸和片数提供所需的阻尼力，有效地提高结构的阻尼，以减少结构的地震反应，且墙体状外形容易被建筑师接受。粘滞阻尼墙由于其显见的优点广泛应用于高层建筑、桥梁、建筑结构抗震改造、工业管道设备抗振、军工等领域。
2.2.2粘弹性耗能器
原理：粘弹性耗能器是由异分子共聚物或玻璃质物质等粘弹性 材料和钢板夹层组合而成。在交变轴向外力作用下，外部约 束钢板与中间钢板产生往复相对运动，使粘弹性材料产生剪 切变形来吸收和耗散输入的能量，是一种有效的被动耗能装 置，粘弹性耗能器的滞回曲线呈椭圆形。
应用：粘弹性耗能器由 于结构形式简单，造价合理，且在任何位移下都能有效耗能， 故经常用于高耸结构的抗风设计。
2.2.3软钢耗能器 钢材是应用中最广泛采用的建筑材料之一。钢材在不发生断裂的情况下具有良好的耗能能力。因此金属屈服型耗消能器中广泛采用钢材作为耗能材料，采用低强度高延性钢材的耗能器也称为软 钢耗能器。其耗能机理是利用钢材屈服后的塑性变形和滞回耗能来耗散地震能量，从而达到减小结构反应的目的。常见的软钢耗能器主要有钢棒耗能器、软钢剪切耗能器、锥形钢耗能器等。特点：性能稳定，安装方便，自重轻轻，易于拆卸和更换。
2.2.4摩擦耗能器
摩擦能量耗散器使用了固体金属部件的相对滑动摩擦，而金属介面金属一般用钢和铜、黄铜与钢等。这种耗能器耗能明显，可提供较大的附加阻尼。后摩擦能量耗散效应间的相对滑动摩擦表面，并与振幅和振动频率的大小，重复载荷下摩擦可以稳定能源消耗的性能。通过调整摩擦表面的表面压力，可调整摩擦力，在滑动发生前不能使用，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构
总结：
我国对于地震工程成系统的研究工作始源于20世纪初，经历数十年的发展，直到1959年，我国第一本参考前苏联地震区设计规范CH-8-57而编写的《地震区建筑规范（草案）》才问世。经过逐年的完善和拓展，逐渐发展成如今较为完善的一系列针对地震区建筑的规范及法律。随着我国经济水平不断上升，大规模的基础设施建设将推动一系列建筑技术发展，与此同时，为保障国民正常生活生產的建筑技术也将得到发展，其中便包括与地震灾害相关联的建筑物抗震减震方法。因此，本文从各类抗震减震方法为出发点，着重对减震方法进行初步探索，这也在一定程度为将来深入研究起到铺垫作用。
参考文献：
[1]彭凌云，常健，苏经宇，秦丽.具有复阻尼特征板式变摩擦阻尼器滞回性能研究[J].振动与冲击，2017，36（18）：189-195.
[2]刘水，张明，管宏潇，施冬，黄坤耀.框架-核心筒高层结构的消能减震设计[J].结构工程师，2017，33（04）：27-31.
[3]戴陆辉，翁大根.耗能减震结构设计方法及应用研究[J].建筑技术开发，2017，44（13）：10-12.
[4]王军宝，赵航.建筑结构隔震与减震设计研究[J].建筑技术开发，2017，44（11）：31-32.
[5]任文杰，牛杰，何小林.新型自复位变摩擦阻尼器力学性能研究[J].工程抗震与加固改造，2017，39（02）：136-142+135.
[6]俞欣，李缘，傅爱华.剪切型软钢阻尼器在某工程中的应用[J].建筑结构，2016，46（S1）：412-418.
[7]张忠良.建筑结构的抗震与减震之比较分析[J].四川水泥，2016（02）：16+21.
[8]张璐，尹晓娇.小议工业与民用建筑结构抗震设计[J].信息化建设，2015（12）：278.
[9]赵俪雅.软钢阻尼器的试验及设计优化[D].昆明理工大学，2015.
[10]孙亚娟.粘滞阻尼器在中小学框架结构校舍抗震加固中的应用研究[D].昆明理工大学，2013.
[11]邢书涛.新型软钢阻尼器及其在结构控制中的应用研究[D].中国地震局工程力学研究所，2003.
[12]白雪霜.结构抗震加固和消能减震优化设计方法[D].中国建筑科学研究院，2002.
[13]周云，邓雪松，黄文虎.耗能减震结构的抗震设计原则与设计方法[J].世界地震工程，1998（04）：49-56.
作者简介：
杨思宇，辽宁省实验中学，辽宁沈阳。
【关键词】减震；阻尼器；耗能器
1、概述
中国大陆地区多地处在地震频发地带，而从记载中的地震情况看来，中国大陆地震灾害主要有以下一些特点：（1）高震级地震灾害次数高，尤其是在主震发生后发生的余震频发，且余震的震级往往也很高，这使得灾害带来的损失成叠加效果；（2）次生灾害严重，这带来的后果是救援安置问题难以妥善解决。地震发生地区往往是欠发达地区，地形因素复杂，带来诸如泥石流，滑坡等次生灾害。（3）地震灾害造成的后果往往与建筑工程结构设计及施工质量有着很大关系，很多地震发生地区建筑设计施工市场混乱， 缺乏监管，在自然因素之外，人为地加大了灾害的损失程度。因此，中国大陆地区建筑设计中的抗震减震设计是本文着重探索的方向，试图举例论述目前中国地区常用的建筑抗震减震方法。
2、抗震减震结构
严格意义上的区分，抗震结构和减震结构是两种不同的概念：抗震结构多是对建筑物本身进行设计，通过对建筑物的结构性的抗震设计，包括提升材料强度，刚度及延展性等性能，从而达到降低地震对建筑物带来的灾害。而减震结构多是在建筑物本体的基础上，额外装置的外置设施，在一定程度上减弱地震所释放出的势能。而抗震结构一般在传统的建筑结构中基本上都会在前期设计中有所考虑，而减震结构则作为一种可以附加的装置，通常配合建筑物的更新迭代而且随着时代的变化，材料和技术的不断提升，有着很大的提升空间。
2.1传统抗震结构
传统意义上的结构抗震方式是通过增强建筑物结构本身的抗震性能，其中主要考察的性能包括强度、刚度及延性等，从而抵御地震、风、雪、海啸等对建筑物造成的损害。大部分自然灾害对建筑物所作用的强度和性状往往不能十分准确的勘定，而通过传统方式的抗震方法进行设计的建筑物结构很大程度上不具备良好的自我调节能力，而且传统的抗震方法在做法上往往不具有很强的后期修缮的可能性，因此当具有强大破坏力的地震来临之际，往往会造成十分严重的经济损失和人员伤亡。
2.1.1结构特点
根据所选建筑材料采用不同的结构构建建筑，利用力学原理，以充分发挥出材料的性能，常见的结构有：砖混结构，钢结构，钢筋混凝土结构，砖木结构等，近现代利用仿生学的相关研究也有如薄壳结构，薄膜结构等
2.1.2材料
材料的性能直接决定建筑本身各种属性，巧妙利用材料的硬度，延展性，韌性，密度等属性，如恰当的运用活性炭可以大幅减轻承重压力，往往能起到意想不到效果。
2.1.3环境
不同的环境往往对建筑体本身有较大影响，风力，雨水，沙尘等都是建造时需要考虑的因素，而充分利用好地势，风向等则可事半功倍。
2.2消能减震结构
消能减震结构在通常意义上的做法是将传统形式的建筑结构中某些构件（诸如剪力墙，连接件等部件）以能够消减势能的杆件作替代，或者在原有基础上加装消能装置（如图2.1所示）。在较高级别地震发生的过程中，消能构件或装置首先被压缩后进入弹性状态，产生较大阻尼，以此消耗输入结构中的地震能量，使减震结构最大程度地避免出现明显的非弹性状态，从而有效的迅速衰减结构的地震反应，从而达到保护主体结构及构件在地震中免遭破坏的目的。以减震结构对地震反应的大小为控制标准，判断其消能结构的减震效果。对消能减震结构的减震性能产生影响的因素有很多，如阻尼器的刚度、阻尼系数，地震波的峰值等。以下介绍几种常见的消能结构：
2.2.1粘滞耗能器
粘滞耗能器是通过高粘性的液体（如硅油）中活塞或平板的运动耗能。这种耗能器的耗能能力与环境温度、振动频率与振幅有关，材料在适当的温度、频率和振幅范围内具有更强的能量耗散能力。其中筒式流体消能器和粘滞阻尼墙是两种常见的粘滞耗能器。
（1）筒式流体消能器
筒式流体耗能器主要由主缸、副缸、导杆、活塞、阻尼材料（硅油或液压油）以及阻尼孔等部分组成。通过设置在其中的活塞杆在柱体中往复移动，从而迫使流体通过气孔或间隙产生阻尼力的方式，粘滞耗能器不会在建筑物自身的基础上提供附加的刚度，因而不会改变建筑物结构的自振特性。
（2）粘滞阻尼墙
粘滞阻尼墙通过设置在内部的粘滞材料发生剪切变形产生阻尼力，它主要由衬板，内部和外部之间的外壁板和钢板粘性液体（聚合物）部分组成，内衬板固定在上层，外壁板固定 在低地板上，沿着壁板上的外部激励运动，高阻尼材料剪切变形，导致阻尼力，从而实现地震输入能量消耗的目的，其恢复力特性与筒式流体消能器接近。粘滞阻尼墙设置在墙壁内部，通过充分利用墙壁空间，通过调整内部剪切板阻尼墙墙面尺寸和片数提供所需的阻尼力，有效地提高结构的阻尼，以减少结构的地震反应，且墙体状外形容易被建筑师接受。粘滞阻尼墙由于其显见的优点广泛应用于高层建筑、桥梁、建筑结构抗震改造、工业管道设备抗振、军工等领域。
2.2.2粘弹性耗能器
原理：粘弹性耗能器是由异分子共聚物或玻璃质物质等粘弹性 材料和钢板夹层组合而成。在交变轴向外力作用下，外部约 束钢板与中间钢板产生往复相对运动，使粘弹性材料产生剪 切变形来吸收和耗散输入的能量，是一种有效的被动耗能装 置，粘弹性耗能器的滞回曲线呈椭圆形。
应用：粘弹性耗能器由 于结构形式简单，造价合理，且在任何位移下都能有效耗能， 故经常用于高耸结构的抗风设计。
2.2.3软钢耗能器 钢材是应用中最广泛采用的建筑材料之一。钢材在不发生断裂的情况下具有良好的耗能能力。因此金属屈服型耗消能器中广泛采用钢材作为耗能材料，采用低强度高延性钢材的耗能器也称为软 钢耗能器。其耗能机理是利用钢材屈服后的塑性变形和滞回耗能来耗散地震能量，从而达到减小结构反应的目的。常见的软钢耗能器主要有钢棒耗能器、软钢剪切耗能器、锥形钢耗能器等。特点：性能稳定，安装方便，自重轻轻，易于拆卸和更换。
2.2.4摩擦耗能器
摩擦能量耗散器使用了固体金属部件的相对滑动摩擦，而金属介面金属一般用钢和铜、黄铜与钢等。这种耗能器耗能明显，可提供较大的附加阻尼。后摩擦能量耗散效应间的相对滑动摩擦表面，并与振幅和振动频率的大小，重复载荷下摩擦可以稳定能源消耗的性能。通过调整摩擦表面的表面压力，可调整摩擦力，在滑动发生前不能使用，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构
总结：
我国对于地震工程成系统的研究工作始源于20世纪初，经历数十年的发展，直到1959年，我国第一本参考前苏联地震区设计规范CH-8-57而编写的《地震区建筑规范（草案）》才问世。经过逐年的完善和拓展，逐渐发展成如今较为完善的一系列针对地震区建筑的规范及法律。随着我国经济水平不断上升，大规模的基础设施建设将推动一系列建筑技术发展，与此同时，为保障国民正常生活生產的建筑技术也将得到发展，其中便包括与地震灾害相关联的建筑物抗震减震方法。因此，本文从各类抗震减震方法为出发点，着重对减震方法进行初步探索，这也在一定程度为将来深入研究起到铺垫作用。
参考文献：
[1]彭凌云，常健，苏经宇，秦丽.具有复阻尼特征板式变摩擦阻尼器滞回性能研究[J].振动与冲击，2017，36（18）：189-195.
[2]刘水，张明，管宏潇，施冬，黄坤耀.框架-核心筒高层结构的消能减震设计[J].结构工程师，2017，33（04）：27-31.
[3]戴陆辉，翁大根.耗能减震结构设计方法及应用研究[J].建筑技术开发，2017，44（13）：10-12.
[4]王军宝，赵航.建筑结构隔震与减震设计研究[J].建筑技术开发，2017，44（11）：31-32.
[5]任文杰，牛杰，何小林.新型自复位变摩擦阻尼器力学性能研究[J].工程抗震与加固改造，2017，39（02）：136-142+135.
[6]俞欣，李缘，傅爱华.剪切型软钢阻尼器在某工程中的应用[J].建筑结构，2016，46（S1）：412-418.
[7]张忠良.建筑结构的抗震与减震之比较分析[J].四川水泥，2016（02）：16+21.
[8]张璐，尹晓娇.小议工业与民用建筑结构抗震设计[J].信息化建设，2015（12）：278.
[9]赵俪雅.软钢阻尼器的试验及设计优化[D].昆明理工大学，2015.
[10]孙亚娟.粘滞阻尼器在中小学框架结构校舍抗震加固中的应用研究[D].昆明理工大学，2013.
[11]邢书涛.新型软钢阻尼器及其在结构控制中的应用研究[D].中国地震局工程力学研究所，2003.
[12]白雪霜.结构抗震加固和消能减震优化设计方法[D].中国建筑科学研究院，2002.
[13]周云，邓雪松，黄文虎.耗能减震结构的抗震设计原则与设计方法[J].世界地震工程，1998（04）：49-56.
作者简介：
杨思宇，辽宁省实验中学，辽宁沈阳。