建筑结构应用隔震技术若干问题分析与思考——以2016(厦门)结构减隔震技术交流及项目观摩会为例

林智锴 黄燕萍 潘应志 张晗旭 赵鹏 吴应雄

(福州大学土木工程学院 福建福州 350116)

建筑结构应用隔震技术若干问题分析与思考
——以2016(厦门)结构减隔震技术交流及项目观摩会为例

林智锴 黄燕萍 潘应志 张晗旭 赵鹏 吴应雄

(福州大学土木工程学院 福建福州 350116)

为了进一步推广隔震技术在福建省建筑结构中的应用，文章通过整理归纳2016(厦门)结构减隔震技术交流及项目观摩会的会议内容及交流成果等方式，结合福建省隔震技术应用现状及有关文献资料,对福建省隔震技术的应用现状和出现的问题进行分析总结。发现福建省建筑结构在隔震技术推广应用过程中，存在应用规模小，技术应用水平低的问题。分析问题成因，在于缺少有关政策支持和相关技术的普及。最后，强调在福建省推广隔震技术的必要性，建议通过出台政策和普及隔震技术知识，促进隔震技术在福建省建筑结构中的应用。

建筑结构；隔震技术；隔震支座；高层隔震；地方政策

0 引言

福建省地处东南沿海，与台湾省隔海相望。其地处华南沿海地震带北段内，存在3条主要的地震构造带，自西向东依次是：邵武-河源地震构造带、政和-海丰地震构造带、长乐-诏安地震构造带。同时，沿海又紧邻地震活跃的台湾地震带，并受环太平洋地震带的影响，是我国主要的地震活动区之一。对隔震技术的应用有天然的需求。

隔震、减震及结构控制技术是城乡建筑大幅度提高地震安全性、防止地震破坏的最有效途径[1]。在我国，隔震技术的研究始于20世纪70年代，并于20世纪 90年代建成了国内第一幢使用叠层橡胶支座的隔震住宅楼。此后，隔震技术在我国建筑结构中不断得到应用。2008年汶川地震后，建筑结构抗震技术在我国愈发受到重视，其中隔震技术因为其适用范围广，经济性适宜并经受过震害的检验优势，使各级政府、住建厅、建设局等政府单位逐步提高了对隔震技术应用的重视，出台相关政策进行推广宣传。在全国范围内，隔震技术已经在四川、云南等省市广泛应用，并形成了相关的产业链。与此同时，隔震技术的研究也朝向更深层次发展。2010年，吕西林等[2]对复杂高层建筑抗震与消能减震进行研究，提出了改善高层建筑抗震性能的3种方法。2013年，王亚勇[3]对一幢超高层建筑进行全面剖析，证明我国规范关于楼层最小地震剪力系数的规定不但是必要的，也是合理可行的。同年，王兆樑等[4]对某基础隔震结构的设计进行了研究。2016年，杜永峰等[5]对超长复杂隔震结构抗连续倒塌性能进行研究，表明超长复杂隔震结构具有良好的抗连续倒塌性能。2017年，王曙光等[6]对组合结构在高层结构中的应用进行研究，表明采用组合隔震技术能显著降低上部结构地震作用。

然而，福建省在建和已建成的隔震建筑项目不超过30个，在全国建筑总量中比重较低。福建省业界内对建筑结构采用隔震技术的认识还不到位，换言之，福建省内对隔震技术重视不足。基于此，本文以2016(厦门)结构减隔震技术交流及项目观摩会为契机，对福建省隔震技术应用现状展开调研，从政策、技术等方面对建筑结构应用隔震技术中出现的问题进行分析总结，为促进隔震技术在福建省建筑结构中的应用提出建议。

1 减隔震技术简介

大会上，6位专家学者及有关领导首先做主题报告，介绍了减隔震技术的相关知识。

隔震技术是在建筑物的基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由建筑隔震橡胶支座(包括连接件)和黏滞阻尼器(包括连接件)等部件形成隔震层，把上部结构和下部基础(结构)隔离，以此消耗地震能量，避免或减少地震能量向上部传输，更有效地保障上部结构安全的工程措施[7]。对结构进行观测发现，对于设置有隔震层的结构，在面临地震作用时，上部结构近似平动，结构地震响应可减小为抗震结构的1/3～1/5，仅相当于不隔震情况下的1/4～1/8，在强震情况下为1/2～1/16，从而达到“以隔减震”的作用。也就是，采用隔震技术的建筑，在8级地震作用下产生的震动，仅相当于不采用隔震技术的房屋在5.5级地震作用下产生的震动。隔震技术不仅能起到减轻地震对上部结构造成的损坏，而且对于室内设备、设备管道也能起到有效保护的作用，这对于震后的救援与重建有重大意义。据中国勘察设计协会抗震防灾分会的不完全统计，到目前为止，我国国内已建成隔震建筑超过3500栋，总量位居世界第二。这些隔震建筑主要分布在我国云南、四川、江苏、新疆、甘肃和北京等省市，而福建省所占比例仅为0.7%。

耗能减震技术的要点，在于把阻尼器设置在结构物的节点或连接处，或者直接令结构物中的部分构件具有耗能能力，以此来保证吸收风作用和地震作用下产生的能量。试验证明，在风载或小震作用下，阻尼器和耗能构件基本不发挥作用，只有当在大风或强震作用下，阻尼器或耗能构件会比主要结构更快进入弹塑性或塑性状态，并产生较大的阻尼，以此吸收大量能量，避免或延缓主要结构进入弹塑性或塑性状态，从而减少主要结构在大风强震情况下受到的振动和破坏，提高建筑舒适性和安全性。

2 福建隔震技术应用的若干问题

2.1应用隔震技术的建筑总量小

福建省建筑结构隔震技术的应用主要经历了3个阶段。第一阶段为试点工程阶段。在1999年建成了第一栋隔震建筑——泉州市洛江区吉苑小区住宅楼。该工程为两栋6层框架结构，建筑面积约为3000m2，采用底层柱顶的隔震形式。第二栋为省地震局综合防灾中心，该工程于2001年建成，为11层框架结构，建筑面积约为9800m2，采用基础隔震形式。这阶段主要为新技术应用的示范阶段，以政府为主导，由省外有隔震建筑设计经验的专家担任主要设计人员。因此，整体建筑规模小，仅具有示范作用。

第二阶段为初步应用阶段。在汶川大地震发生后，响应国家政策的号召，福州大学祁皑教授和吴应雄副教授带领的结构减隔震研究课题组，展开了一系列关于建筑隔震技术理论与试验的研究，结合实际工程应用隔震技术，为福建省隔震技术的应用积累了丰富的理论储备，同时也收获了一定的隔震技术应用经验，为隔震技术在福建省进一步推广做好了准备。在这个阶段隔震工程主要为配合科研研究建筑，整体规模不大。

目前，隔震技术在福建省正处于应用推广阶段。自2012年起，在厦门市建设局和湖里区人民政府的支持下，湖里区教育局的新建校舍项目开始应用隔震技术，并由福州大学土木工程学院配合进行隔震专项设计和施工技术服务。截止至2016年12月，福建省在建和已建成的隔震建筑共计约26个项目，总建筑面积超过16万m2。

与云南、四川、江苏等省份相比，福建省应用隔震技术的建筑规模小，数量少。整个产业链更是处于发展阶段，相关设备厂商等均不成熟，对外省相关产业存在较大依赖性。

2.2隔震技术应用水平低

国内外工程实践表明，隔震建筑的抗震安全性优越，但在地震发生时，隔震建筑位移比抗震建筑大，局部节点构造如果没有采用恰当的做法，节点将产生损坏并阻碍水平变形，影响建筑使用功能和抗震性能。而在福建省由于缺乏相关的工程知识和经验，构造问题尤为突出。

隔震建筑的构造设计和施工缺陷将导致在地震发生时，隔震建筑无法进行正常水平位移，虽然从整体上看隔震建筑主体结构损伤小，但是在细部上许多隔震建筑构造被破坏，建筑正常使用受影响。严重时，这些缺陷相当于减弱隔震建筑上部结构的抗震性能，使其在地震中遭到严重破坏。因此，工程人员应对隔震建筑的构造设计和施工引起重视，提高隔震建筑构造的设计水平和施工水平。

3 存在问题分析

3.1政策因素

2008年汶川地震后，建筑结构抗震在我国愈发受到重视，其中以隔震技术为代表的抗震技术，适用范围广，经济性适宜，并得到了震害的检验，使各级地方政府、住建厅、建设局等逐渐重视隔震技术应用政策推广宣传。住房和城乡建设部住建部于2009年5月印发《关于切实做好全国中小学校舍安全工程有关问题的通知》(建质〔2009〕77号)，国务院也于2010年6月下发《关于进一步加强防震减灾工作的意见》(国发〔2010〕18号)，雅安地震后，住建部于2014年2月21日下发《关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见(暂行)》(建质〔2014〕25号)，以上3份通知意见在全国引起了巨大的反响。

云南省作为地震灾害严重的主要省份之一，基于住建部和国务院的政策推广通知，连续出台了《关于贯彻国务院进一步加强防震减灾工作意见的实施意见》《关于进一步加快推进我省减隔震技术发展与应用工作的通知》《关于加快推进减隔震技术应用的通知》，大力发展扶持减隔震产业，在全社会全面推广减隔震技术。经过几年的发展，云南省编制了隔震产品检验、施工及验收规范等地方标准，成为我国减隔震发展最为成熟、应用最为广泛的地区。除此之外，重庆、四川和江苏等地区也出台了一系列类似的政策或意见。

反观在福建省十几年的隔震技术应用推广过程中，由于受到工程经济性、工程经验欠缺等因素的制约，应用推广面临困境，对政策强制力和行政激励措施需求迫切。然而直至今日，福建省仍然没有出台具有强制性的、有可行性的政策或意见。

在福建省沿海城市，如厦门、泉州两市为地震重点监视防御区，但仅有厦门市发布过《关于进一步推动厦门市义务教育学校规范建设的意见》《厦门市建设局关于在我市房屋建筑工程中推广应用减震隔震技术的意见》两份文件。虽然以上两份文件只是提倡对抗震设防类别为重点设防类的建筑工程应用减隔震技术进行抗震设计，缺乏必要的强制力，但对于减隔震技术的应用仍然发挥了一定的推动作用。

3.2隔震知识普及程度不足

在福建省，隔震技术仍处于发展阶段。许多设计、施工单位对于隔震技术只有初步的认识，而对于其中蕴含的技术原理缺乏了解，加之福建省建成的隔震建筑总量少，对于施工技术、构造要求也只有少数参与过施工的单位有基本的了解。与之对应的监理单位和质检等部门在进行隔震建筑的验收时往往依据常规建筑规范，而不是依据《福建省建筑工程隔震橡胶支座和装置施工及验收规程》等隔震建筑规范。或者在依据相关规范进行验收时仍依照过往的经验，导致验收标准不到位，甚至对正确的施工做出错误的评判。

设计、施工、监理、质检等建设相关单位和部门对隔震技术的应用在技术上缺乏认知，对其内在的耐久性、安全性、可行性要求缺少基本认知。加之，施工缺乏经验，造成隔震技术的应用水平低下。

4 对策与建议

本次2016(厦门)结构减隔震技术交流及项目观摩会主旨在于推动减隔震技术在厦门市乃至福建省发展，交流减隔震结构体系新技术研究成果与工程应用。在本次大会上，进行主题报告的6位专家从减隔震技术发展的前沿领域出发，结合工程实例，深入浅出地为参会人员普及了结构减隔震技术的基础知识，并为在福建省建筑结构中有效应用减隔震技术提出了意见。此外，大会还展示了隔震支座等有关产品，组织参会人员进行减隔震建筑实地观摩，得到大量利于减隔震技术发展的对策与建议。

4.1加紧出台相关政策、法规

周福霖院士的主题报告，从结构抗震技术的演变与发展出发，结合抗震设计的设防目标——“小震不坏、中震可修、大震不倒”，指出了传统抗震结构设计中存在的问题，首先是难以控制结构在地震作用下的破损程度，保证建筑物不倒塌。其次是抗震结构只保证建筑的结构不被破坏，而对于建筑物内部的仪器、设备等没有进行保护，尤其对于医院、指挥中心等灾后救援、重建有重要功能的建筑，仅仅采用抗震设计是不足的。此外，随着设计烈度的提高，抗震设计的经济成本大幅提高。周院士列举了台湾9·21地震、智利大地震、汶川地震中的实例论证上述问题，同时指出在现行条件下采用减隔震技术可以在小幅度增加成本的情况下显著提高结构抗震安全性。

周福霖院士着重指出厦门市对于地震的设防标准不够，整体设防标准偏低，地震往往发生在意想不到的地方，极有可能造成巨大的损失。他鼓励相关的政府有关部门及相关从业人员尽快制订并出台相关的具有强制性和引导性的政策文件，推广减隔震技术在厦门的应用，以提高厦门市乃至福建省建筑抗震等级，防患于未然。

4.2促进减隔震知识的交流

本次大会在主题报告以外还进行了产品展示、项目观摩两个项目，从理论到实践全方位、多层次的对减隔震技术进行展示。

王曙光教授在报告中对现有的各类减隔震装置进行了系统性的介绍。基础隔震装置主要分为两类——隔震橡胶支座及弹性滑移支座，如图1所示。消能减震装置主要分为两类——速度相关型(如粘滞消能器、粘弹性消能器)和位移相关型(如金属屈服消能器、摩擦消能器)，并详细介绍了各类装置的工作原理。同时，大会展示了叠层橡胶隔震支座等隔震产品。与会人员既得到了相关的理论知识，又实际接触了相关产品，对减隔震技术有了进一步的了解。

(a)隔震橡胶支座

(b)弹性滑移支座图1 两种隔震装置

大会除了理论知识的交流，还有工程实践案例的观摩和交流。参会人员实地观摩了湖里中学、湖里塘边幼儿园、国际中心大厦等在厦门当地具有代表性的减隔震建筑，对减隔震技术的应用进行实地考察了解。参会人员接触到隔震技术在实际应用中的各类构造细节、附属装置等，并提出了许多问题，通过引导人员的解释说明，解除了很多有关减隔震技术的疑惑。

4.3扩大隔震技术应用范围

主题报告中王亚勇教授、吕西林教授、杜永峰教授从隔震技术在高层、大跨结构中的应用和超长复杂隔震结构两方面出发，介绍了隔震技术在高层、复杂结构方面的发展、应用以及所遇到的问题。王亚勇、吕西林两位教授指出，减震技术可以为整体结构提供适当的阻尼和刚度，从而降低结构的地震反应，同时

提高建筑结构的舒适性。杜永峰教授则通过分析1900～2005年间地震死亡人数的变化来体现了隔震技术带来的巨大效益，并从自身研究出发指出了超长隔震结构在工程应用中出现的问题。他们共同阐述了减隔震技术领域最前沿的成果。

3位教授共同指出，隔震技术经过十多年的发展，已经有丰富的工程实例证明了建筑隔震技术减灾效果明显，其应用条件已经成熟，社会各界应给予关注。福建省的隔震建筑的发展也应逐步从低层、简单建筑结构向高层、复杂的方向发展，逐步扩大隔震技术应用范围，通过工程实践发现问题，解决问题，促进减隔震技术在福建省的应用与推广。

5 结论

(1)对福建省所处的自然环境而言，在福建省推广隔震技术有其必要性。

(2)从政府政策方面分析，福建省的隔震技术发展，一方面有住建部下达的纲领性文件指引，另一方面有其他省市的先进经验借鉴学习。由此观之，福建省发展隔震技术具有良好的政治环境。但仅从当下看，福建省缺乏与住建部纲领性文件配套的具有强制性的文件，可以说没有这样一份文件，福建省的减隔震技术应用很难推广开来。

(3)从技术方面看，福建省也已经出台了《福建省建筑工程隔震橡胶支座和装置施工及验收规程》，为隔震建筑的建设施工提供了依据。然而，在福建省仍缺少有相关施工经验及掌握相关技术的施工单位。

隔震技术经过十几年的发展，无论在理论上还是在技术上都已经日趋成熟，也有了一定数量的工程实例，其大规模应用的技术条件已经成熟，有鉴于此，可以在福建省各地大力推广建筑减隔震技术。

[1] 周福霖．隔震、消能减震与结构控制体系——终止我国城乡地震灾难的必然技术选择[J]．城市与减灾，2016(5)：1-10．

[2] 吕西林，蒋欢军．复杂高层建筑抗震与消能减震研究进展[J]．建筑结构学报，2010，31(6)：52-61．

[3] 王亚勇．关于建筑抗震设计最小地震剪力系数的讨论[J]．建筑结构学报，2013，34(2)：37-44．

[4] 王兆樑，吴应雄．某基础隔震结构的设计与应用研究[J]．福建建筑，2013(6)：6-8，11．

[5] 杜永峰，朱翔，陆新征，等．超长复杂隔震结构抗连续倒塌性能分析[J]．土木工程学报，2016，49(S1)：90-95．

[6] 章征涛，刘伟庆，王曙光，等．组合隔震技术在某高层结构中的应用[J]．建筑结构，2017，47(8)：87-92．

[7] DBJ/T13-247-2016 建筑工程隔震橡胶支座和装置施工及验收规程[S].福州：福建省住房和城乡建设厅．2016.

AnalysisandThinkingonSomeProblemsofIsolationTechnologyforBuildingStructure——Taking2016 (Xiamen)Structuralisolationtechnologyexchangeandprojectobservationmeetingasaexample

LINZhikaiHUANGYanpingPANYingzhiZHANGHanxuZHAOPengWUYingxiong

(College of Civil Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350116)

In order to further promote the application of isolation technology in the construction structure of fujian province.Through all the 2016 (xiamen) structural isolation technology exchange meeting content and interaction and project had results, combining with isolation technology application present situation of fujian province and the relevant literature, the application of the vibration isolation technology of fujian province present situation and problems in the analysis summary. In the process of application of seismic isolation technology, the problems of low application scale and low level of technology application are found. At the same time, it is pointed out that the cause of the problem lies in the lack of relevant policy support and the popularization of related technologies. Finally, the paper emphasizes the necessity of promoting isolation technology in fujian province, and proposes the adoption of policies and popularizing isolation technology to promote the application of vibration isolation technology in the construction structure of fujian province.

Construction structure; Isolation technology; Vibration isolation support; High-rise isolation; The local policy

TU352.1+

A

1004-6135(2017)10-0046-04

福州大学第22期本科生科研训练计划(项目号22116)。

林智锴(1996.2- )，男。

E-mail:510960151@qq.com

吴应雄，男，博士，副教授。

2017-05-08