隔震技術的應用與發展

李慶華++王凱

【摘要】隔震技術自20世紀60年代開始，已在世界范圍內得到廣泛的發展。是一種通過設置隔震層來提高建筑物的抗震能力的技術。在我國，隔震減震技術的應用，不僅打破了常規的“三水準”抗震設防的被動理念，而且極大提高了建筑物結構的抗震能力，通過大量實例表明，隔震技術在建筑物中的應用，在震害過后很大程度避免了地震所帶來的災害。

【關鍵詞】 隔震技術；疊層橡膠隔震支座；摩擦滑移隔震支座；阻尼器

一、地震災害

地震災害作為全球最主要的災害之一，一直以來對人類的生命財產造成極大的損失。據統計，地球上每年約發生500多萬次地震，即每天要發生上萬次的震。其中絕大多數太小或太遠，以至于人們感覺不到；真正能對人類造成嚴重危害的地震大約有十幾二十次；能造成特別嚴重災害的地震大約有一兩次。所以地震一直威脅著人類的生活或者生命。地震災害給人類帶來的損失是不可估量的，在國外，發生在1960年5月22日的智利地震，震中在康塞普西翁。從5月21日至6月22日，共發生過10次7級以上的地震，其中3次超過8級。5月22日的地震，震級達8.9級。這次地震破壞最重的地區是從圣地亞哥到蒙特港等地。地震時產生的海嘯越過太平洋，日本海岸遭到的海嘯浪高達4米，造成巨大災害。由于此震甚強，它激起了明顯的地球自由振蕩。2004年12月26日，印度洋發生了海嘯，海洋中心震級達里氏9.2級，釋放的能量相當于2.3萬顆原子彈集中爆炸的能量，地震引發的海嘯襲擊了印度洋沿岸的11個國家，遇難人數近23萬人。在中國，1976年，中國唐山發生里氏7.8級大地震，共造成24.2萬多人死亡。唐山大地震無明顯前震，余震持續時間長達16小時。唐山大地震是20世紀十大自然災害之一。2008年5月12日，中國西南部四川省遭受里氏7.9級大地震襲擊，近7萬人遇難，1000多萬人無家可歸，財產損失超過860億美元。

二、建筑結構抗震策略思想的發展

工程結構抗震設防策略思想的發展，主要有四個階段，第一階段是歷史上的“剛柔之爭”，即一些觀點認為建筑結構修建的越結實抗震性能越好，例如蘇聯克林姆林宮等建筑。但是其缺點是結構過于笨重，浪費材料。第二階段“消耗戰”——主體結構損傷。目的是為了消耗地震的能量，從而剩下的部分能量不足以將建筑物破壞。第三是“防御戰”，即用隔震耗能部件保護主體結構免受損傷。例如通過加隔震支座或阻尼構件隔離或消耗部分地震所產生的能量。第四個階段是“招安”——地震能量儲存和實際應用。目的是將地震所產生的能量加以利用，但目前還在研究階段。

三、隔震系統的簡介

隨著工程的發展，隔震技術的應用越來越廣泛，隔震系統可分為層間隔震體系，基礎隔震體系，懸掛隔震體系以及調協質量阻尼體系[1]。層間隔震就是在建筑上部結構層與層之間設置隔震層，而基礎隔震就是在基礎與上部結構之間設置隔震層。隔震系統一般主要由隔震支座和阻尼器構成。隔震支座一般分為三類，疊層橡膠隔震支座，摩擦滑移隔震支座與滾動摩擦隔震支座，具體分類見下圖。

四、隔震系統的優點及不足

（一）隔震技術的優點

隔震技術相比普通的抗震技術有很大的優勢，研究表明，應用隔震裝置能很大程度的減小建筑物的地震動反應。隔震結構的層間位移，加速度響應，層間剪力都比一般結構的數值小很多。應用隔震技術能有效的“隔離”地震，不僅使結構不受到破壞，而且并保護了結構內部的設備，裝置等免遭破壞。在地震過程中，能保護通訊設備，重要軍事儀器免遭破壞，是極有意義的。

（二）隔震系統的不足

現階段工程中發展比較成熟的是橡膠隔震支座，但橡膠隔震支座造價較高，橡膠容易老化使其縮短了結構本身的使用年限。滑移摩擦隔震支座在建筑與橋梁上也有應用，目前，摩擦滑移隔震在我國工程上的應用還處于起步階段，主要原因是各種摩擦滑移類支座有不少是以滾珠、滾軸、涂層鋼板等作為滑移材料的隔震裝置，雖具有承載力高、造價低、耐久性好、制作簡單的特點，但也存在一些問題，一般摩擦滑移隔震支座都以聚四氟乙烯作為摩擦耗能材料。但是在實際應用中聚四氟乙烯卻存在著冷流性、熔體粘度高、附著性差、高軸壓下易變形和在 400℃高溫下會分解出有毒氣體等問題。其次，摩擦滑移隔震支座復位能力差，所以經常和橡膠隔震支座進行組合，并通過增加阻尼裝置進行耗能。來提高隔震系統整體的效果。

五、結束語

我國41%的國土、50%以上的城市位于地震強度7度以上的地帶，面臨的地震災害形勢非常嚴峻。現在我國已經頒布了《建筑抗震設計規范》和《建筑隔震橡膠支座》等國家標準和行業標準，規范了產品的設計要求和性能指標，隔震技術已被列為國家住房和城鄉建設部重點科技成果推廣項目。隨著我國建筑隔震橡膠支座工程應用實踐的成功、國家抗震減災措施的落實、建筑隔震橡膠支座應用技術的進步以及人們抗震意識的提高，建筑隔震橡膠支座的應用將日益廣泛，發展前景廣闊。

參考文獻：

[1]蔡蔭. 碟簧豎向隔震支座的試驗研究[D].廣州大學，2012.

[2]蘇經宇，曾德民. 我國建筑結構隔震技術的研究和應用[J]. 地震工程與工程振動，2001（4），94-101.

[3]丁攀攀. 國內建筑隔震橡膠支座的研究現狀與進展[J]. 橡膠工業，2009，08：506-510.