隔震技術的應用及發展

徐艷娟 劉衛衛

摘 要： 隨著隔震技術的發展，隔震技術已經從研究領域進入到實際應用階段。國際、國內已經采用隔震技術的建筑到4000棟左右。因此，人們開始研究當地震來臨時，怎么減震、消震、減弱地震能量。隔震技術開始應用于建筑中，在過去的幾十年中，經過歷次地震檢驗，隔震設計的建筑，耗散地震能量效果顯著。隔震技術是近幾十年來地震工程最重要成果之一，是一種經濟、可靠、有效的防震減災技術，因此世界各國都在研究抗震減災技術，致力于提高建設工程的抗震設防水平，提高建設工程的抗震能力。

關鍵詞： 隔震技術 應用 發展

1.在國際建筑工程中隔震技術的應用及發展

1923年日本關東大地震后不久，抗震設計邁出了第一步?？拐鹪O計是在針對重力設計的結構中，增加抵抗地震的功能。在不斷摸索一種能從根本上避免地震災害的基礎上，隔震結構開始實現。關東大地震后不久引入了震度法的概念，引發了是否提倡剛性結構的爭論。震度法是指在重力和地震力的作用下，使建筑物的應力狀態保持在彈性范圍內的一種設計方法。這時，把地震施加在建筑物上的水平作用力，設定為建筑物重量的0.1倍。

自20世紀60年代后半期以來，經濟的高速發展促進了城市建筑高層化的發展，有關地震多發國家是否適合興建高層建筑的爭論引發了第二次剛柔之爭。高層化會使建筑物的周期變長，與之成反比例作用于建筑物的震度也會明顯減小，因此剛柔之爭中柔性學說一方占了上風。第四次剛柔之爭之后，隔震結構已經取得了抗震結構體系中的絕對地位。近年來，嘗試追求更能發揮抗震功能的結構已成為一種潮流，這種結構被稱為制震結構，可以說隔震結構引發了對制震結構的追求。另外，抗震結構利用支撐重力的骨架確保必要的強度和能量吸收能力，其原理很勉強，很難成為簡潔單純的結構。如果說抗震技術要實現質的飛躍還很困難的話，那么城市防災就不能只依靠追求單個建筑的抗震性能實現。但是，今后不可能將全部建筑都建成隔震結構。在隔震結構的優越性面前，抗震結構會自求轉變，隔震結構也會隨著適用例的增多而發生質的變化?？傊?，第五次剛柔之爭圍繞隔震結構的性能為中心展開，對抗震結構來說，將會是一場苦戰，它將關系抗震結構的命運。地震是最嚴重的自然災害之一，隔震結構是一種有效抵抗地震的結構。

早在19世紀，歐洲已經萌發了基礎隔震思想。但直到20世紀70年代，新西蘭學者羅賓遜開發的LRB（鉛芯橡膠支座）隔震技術開始逐漸受到關注。1969年，在南斯拉夫，該架構的三層鋼筋混凝土結構，使用天然橡膠支座的隔震裝置的隔震建筑。大約在1970年，法國馬賽蘭蒙斯克鎮建立了一個三層建筑，首次采用疊層橡膠支座隔震板。1981年在惠靈頓，新西蘭威廉·克萊頓（威廉·克萊頓）建立了世界上第一個使用LRB的結構。1984年，加州律師事務所伏羲爾中心建成后，它是美國的第一個孤立的建筑，但也是世界上第一個使用高阻尼橡膠支座隔震建筑。1984年，美國鹽湖城的市政大廈，強化使用隔離技術，這是世界上第一個基礎隔震建筑的抗震加固項目，包括使用LRB隔震系統的方法。2003年葉楠完成了在日本大阪達到最高的部分城市塔136.8米，目前正在建設中的應用基礎隔震技術，最高的建筑迪拜塔（哈利法塔）。目前，日本、新西蘭和許多其他國家的沖擊隔離技術理論和應用研究在日本已取得了令人矚目的成就，技術處于世界領先水平。日本是世界上最重要的抗震設計的國家之一，建筑物設計考慮地震的水平普遍高于美國和歐洲。自1986年以來，建立了第一個大型現代化隔震建筑，日本的地震隔離建筑已經上升到1000左右，尤其是在1995年的阪神大地震，建筑隔離技術推動了日本政府。隔離技術不僅用在政府機關和醫院，而且越來越多的住宅建筑已經開始考慮隔離技術。

2.我國建筑工程中隔震技術的應用及發展

圖1 我國隔震技術應用布置圖

我國從上世紀80年代逐步開始應用隔震技術，隔震結構在我國起初雖然比美、日晚，但近年來發展極為迅速，目前我國隔震建筑已建成400余棟，分別分布在我國北京、天津、河北、河南、陜西、山西、寧夏、內蒙古、新疆、四川、福建、廣東、云南、臺灣等地區。從數量上看，僅次于日本。我國是一個多地震國家，地震分布覆蓋全國。2008年5月12日，四川汶川發生8.0級大地震，震中90%的房屋嚴重損毀，給人民生命財產造成巨大損失。現有研究表明，隔震結構能夠輕松應對較大地震。隨著國民經濟的發展，隔震結構憑借獨特、優異的抗震性能，得到越來越廣泛的發展。

在中國，20世紀70年代末和80年代初，隔離技術開始受到重視，研究重點主要集中在滑動摩擦隔振系統，這是由于隔離元件價格低廉，更適合中國國情的滑動摩擦。20世紀80年代后期，中國學者開始專注于橡膠支座隔震技術。

目前，許多研究人員已經進行了各種形式的隔震體系。1980年，由衛生部主持冶金建筑研究院院長李礫在北京隔離法使用內置幾個單個孤立的房子和北京中關村一個四層紅磚建筑，這是中國第一個隔離建設。1993年，由廣州大學周福林主辦，汕頭市建成中國第一板式橡膠支座住房。1993年，由建筑科學研究院汪壓傭周錫元，在新疆獨山子建成中國第一個滑板（PTFE）獨立的房子。1994年，華中科技大學科學唐家巷，劉在華在安陽市建成中國第一座使用鉛芯橡膠支座的隔震房子。到目前為止，中國已建立了數百幢隔震結構，分布在北京、上海、新疆、河南、江西、廣東等20個省，涵蓋了大多數抗震設防區。我國隔震建筑比較緩慢、建筑高度較低。從個人住宅到幾十層的高層建筑、大跨度結構等建筑，如果他們能采取適當的隔離裝置，就會整體提高抗震功能。隔震結構主要被限制房屋高寬比，建筑高度、寬度比較大，隔離層時可能會出現豎向拉應力，這是比較忌諱的。同時，高寬比大，水平風荷載的影響很大，在正常使用條件下對隔震結構產生很大的震動，在結構設計中不允許。

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