隔震技术的应用及发展

徐艳娟 刘卫卫

摘 要： 随着隔震技术的发展，隔震技术已经从研究领域进入到实际应用阶段。国际、国内已经采用隔震技术的建筑到4000栋左右。因此，人们开始研究当地震来临时，怎么减震、消震、减弱地震能量。隔震技术开始应用于建筑中，在过去的几十年中，经过历次地震检验，隔震设计的建筑，耗散地震能量效果显著。隔震技术是近几十年来地震工程最重要成果之一，是一种经济、可靠、有效的防震减灾技术，因此世界各国都在研究抗震减灾技术，致力于提高建设工程的抗震设防水平，提高建设工程的抗震能力。

关键词： 隔震技术 应用 发展

1.在国际建筑工程中隔震技术的应用及发展

1923年日本关东大地震后不久，抗震设计迈出了第一步。抗震设计是在针对重力设计的结构中，增加抵抗地震的功能。在不断摸索一种能从根本上避免地震灾害的基础上，隔震结构开始实现。关东大地震后不久引入了震度法的概念，引发了是否提倡刚性结构的争论。震度法是指在重力和地震力的作用下，使建筑物的应力状态保持在弹性范围内的一种设计方法。这时，把地震施加在建筑物上的水平作用力，设定为建筑物重量的0.1倍。

自20世纪60年代后半期以来，经济的高速发展促进了城市建筑高层化的发展，有关地震多发国家是否适合兴建高层建筑的争论引发了第二次刚柔之争。高层化会使建筑物的周期变长，与之成反比例作用于建筑物的震度也会明显减小，因此刚柔之争中柔性学说一方占了上风。第四次刚柔之争之后，隔震结构已经取得了抗震结构体系中的绝对地位。近年来，尝试追求更能发挥抗震功能的结构已成为一种潮流，这种结构被称为制震结构，可以说隔震结构引发了对制震结构的追求。另外，抗震结构利用支撑重力的骨架确保必要的强度和能量吸收能力，其原理很勉强，很难成为简洁单纯的结构。如果说抗震技术要实现质的飞跃还很困难的话，那么城市防灾就不能只依靠追求单个建筑的抗震性能实现。但是，今后不可能将全部建筑都建成隔震结构。在隔震结构的优越性面前，抗震结构会自求转变，隔震结构也会随着适用例的增多而发生质的变化。总之，第五次刚柔之争围绕隔震结构的性能为中心展开，对抗震结构来说，将会是一场苦战，它将关系抗震结构的命运。地震是最严重的自然灾害之一，隔震结构是一种有效抵抗地震的结构。

早在19世纪，欧洲已经萌发了基础隔震思想。但直到20世纪70年代，新西兰学者罗宾逊开发的LRB（铅芯橡胶支座）隔震技术开始逐渐受到关注。1969年，在南斯拉夫，该架构的三层钢筋混凝土结构，使用天然橡胶支座的隔震装置的隔震建筑。大约在1970年，法国马赛兰蒙斯克镇建立了一个三层建筑，首次采用叠层橡胶支座隔震板。1981年在惠灵顿，新西兰威廉·克莱顿（威廉·克莱顿）建立了世界上第一个使用LRB的结构。1984年，加州律师事务所伏羲尔中心建成后，它是美国的第一个孤立的建筑，但也是世界上第一个使用高阻尼橡胶支座隔震建筑。1984年，美国盐湖城的市政大厦，强化使用隔离技术，这是世界上第一个基础隔震建筑的抗震加固项目，包括使用LRB隔震系统的方法。2003年叶楠完成了在日本大阪达到最高的部分城市塔136.8米，目前正在建设中的应用基础隔震技术，最高的建筑迪拜塔（哈利法塔）。目前，日本、新西兰和许多其他国家的冲击隔离技术理论和应用研究在日本已取得了令人瞩目的成就，技术处于世界领先水平。日本是世界上最重要的抗震设计的国家之一，建筑物设计考虑地震的水平普遍高于美国和欧洲。自1986年以来，建立了第一个大型现代化隔震建筑，日本的地震隔离建筑已经上升到1000左右，尤其是在1995年的阪神大地震，建筑隔离技术推动了日本政府。隔离技术不仅用在政府机关和医院，而且越来越多的住宅建筑已经开始考虑隔离技术。

2.我国建筑工程中隔震技术的应用及发展

图1 我国隔震技术应用布置图

我国从上世纪80年代逐步开始应用隔震技术，隔震结构在我国起初虽然比美、日晚，但近年来发展极为迅速，目前我国隔震建筑已建成400余栋，分别分布在我国北京、天津、河北、河南、陕西、山西、宁夏、内蒙古、新疆、四川、福建、广东、云南、台湾等地区。从数量上看，仅次于日本。我国是一个多地震国家，地震分布覆盖全国。2008年5月12日，四川汶川发生8.0级大地震，震中90%的房屋严重损毁，给人民生命财产造成巨大损失。现有研究表明，隔震结构能够轻松应对较大地震。随着国民经济的发展，隔震结构凭借独特、优异的抗震性能，得到越来越广泛的发展。

在中国，20世纪70年代末和80年代初，隔离技术开始受到重视，研究重点主要集中在滑动摩擦隔振系统，这是由于隔离元件价格低廉，更适合中国国情的滑动摩擦。20世纪80年代后期，中国学者开始专注于橡胶支座隔震技术。

目前，许多研究人员已经进行了各种形式的隔震体系。1980年，由卫生部主持冶金建筑研究院院长李砾在北京隔离法使用内置几个单个孤立的房子和北京中关村一个四层红砖建筑，这是中国第一个隔离建设。1993年，由广州大学周福林主办，汕头市建成中国第一板式橡胶支座住房。1993年，由建筑科学研究院汪压佣周锡元，在新疆独山子建成中国第一个滑板（PTFE）独立的房子。1994年，华中科技大学科学唐家巷，刘在华在安阳市建成中国第一座使用铅芯橡胶支座的隔震房子。到目前为止，中国已建立了数百幢隔震结构，分布在北京、上海、新疆、河南、江西、广东等20个省，涵盖了大多数抗震设防区。我国隔震建筑比较缓慢、建筑高度较低。从个人住宅到几十层的高层建筑、大跨度结构等建筑，如果他们能采取适当的隔离装置，就会整体提高抗震功能。隔震结构主要被限制房屋高宽比，建筑高度、宽度比较大，隔离层时可能会出现竖向拉应力，这是比较忌讳的。同时，高宽比大，水平风荷载的影响很大，在正常使用条件下对隔震结构产生很大的震动，在结构设计中不允许。

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