建筑隔震結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展與分析

曾雨昕

摘 要：隨著建筑水平的不斷提高，隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用取得了長足進(jìn)展，建筑隔震技術(shù)在應(yīng)對地震災(zāi)害、防災(zāi)減災(zāi)方面有重要作用，可以有效降低地震災(zāi)害對建筑物的破壞作用，保護(hù)人民生命財產(chǎn)安全。本文將對建筑隔震技術(shù)的研究發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡單介紹，總結(jié)目前取得的研究成果及存在的不足，并探討高層建筑的隔震機(jī)構(gòu)和隔震技術(shù)的研究發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：建筑隔震結(jié)構(gòu)；現(xiàn)狀；進(jìn)展；高層隔震技術(shù)

地震是一種破壞力較強(qiáng)的自然災(zāi)害現(xiàn)象，我國近幾十年發(fā)生的唐山地震、汶川地震等都造成了人民生命財產(chǎn)的巨大損失，建筑隔震技術(shù)的發(fā)展研究受到了越來越高的重視。尤其是在建筑行業(yè)快速發(fā)展的今天，各種高層建筑拔地而起，如果不能做好建筑隔震處理，一旦發(fā)生強(qiáng)度大的地震，后果不可想象。所以有必要對建筑隔震結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，積極尋找隔震技術(shù)存在的不足，對已取得的研究成果應(yīng)加以推行利用，盡最大努力提升建筑的抗震性能，降低地震災(zāi)害的實際危害效果。

一、建筑隔震技術(shù)的發(fā)展簡述

建筑結(jié)構(gòu)的隔震技術(shù)研究興起于20世紀(jì)60年代，自出現(xiàn)以來吸引了國內(nèi)外無數(shù)學(xué)者投入到其中的研究中。隨著幾十年來研究的不斷深入，建筑隔震技術(shù)以取得了一定成果，目前仍然是土木工程學(xué)科的研究熱點(diǎn)。隔震技術(shù)具有減震效果顯著、易于實施等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的減震手段，受到廣大研究者的一致推崇。其技術(shù)本質(zhì)是通過對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將建筑與地面震動進(jìn)行隔離，以提供阻尼或增加柔性的方式將建筑與地面震動進(jìn)行解耦。目前常見的隔震體系有疊層橡膠墊隔震體系、組合隔震體系、滑動摩擦隔震體系、鋼筋瀝青隔震體系、砂墊層隔震體系等。

二、建筑隔震技術(shù)的研究現(xiàn)狀

（一）疊層橡膠墊隔震體系

高阻尼橡膠墊、鉛芯夾層橡膠墊、天然夾層橡膠墊是常用的疊層橡膠墊，其中，高阻尼橡膠墊具有耗能低、無污染等優(yōu)勢，成為目前疊層橡膠墊隔震技術(shù)的研究熱點(diǎn)。高阻尼橡膠隔震支座在合成橡膠和天然橡膠中加入可塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、硫化劑等，使其具備較強(qiáng)的阻尼性能。在性能上要優(yōu)于天然橡膠支座，應(yīng)用高阻尼橡膠支座的隔震層可以不用安裝其他阻尼器，打破了傳統(tǒng)的隔震結(jié)構(gòu)形式，使其布置起來更加簡單。但由于國內(nèi)對優(yōu)良阻尼性能的橡膠的研究還未取得重大進(jìn)展，目前高阻尼橡膠支座的實際應(yīng)用還相對較少，高阻尼橡膠支座在日本的應(yīng)用情況較好[1]。

（二）滑動摩擦隔震體系

滑動摩擦隔震體系通過滑動裝置的作用組織地震對建筑的破壞作用，其基本原理是在地面震動較小時，通過摩擦力阻止上部結(jié)構(gòu)滑動，使建筑保持穩(wěn)定，而當(dāng)?shù)孛嬲饎映^摩擦力的組織作用時，滑動面開始發(fā)揮隔震作用，及時地面震動繼續(xù)增大，上部結(jié)構(gòu)受到的地震影響也不會再繼續(xù)增大。滑動摩擦裝置主要由限位耗能元件和滑動摩擦元件組成。限位耗能元件起到穩(wěn)定、耗能限位的作用，只有水平作用，不承受豎向荷載。目前對滑動摩擦隔震體系的研究應(yīng)用已較為成熟，但是滑動摩擦隔震體系也有其自身缺點(diǎn)，即不具備自我復(fù)位功能，在地震中會出現(xiàn)不可控的位移[2]。

（三）組合隔震體系

組合隔震體系是由疊層橡膠隔震支座與滑動摩擦隔震支座并聯(lián)組成的，利用疊層橡膠隔震支座提高向心恢復(fù)力，兼具兩種隔震體系的優(yōu)點(diǎn)，并有效彌補(bǔ)了滑動摩擦隔震體系不能自我復(fù)位的缺點(diǎn)，是目前最常用的組合隔震體系，在國內(nèi)外均有廣泛應(yīng)用[3]。

（四）鋼筋瀝青隔震體系

傳統(tǒng)的隔震技術(shù)主要是針對政府大樓、車間廠房、醫(yī)院、學(xué)校等重要建筑進(jìn)行研究設(shè)計的，近年來，對城鄉(xiāng)農(nóng)村地區(qū)的民用建筑的隔震體系研究也受到了廣泛重視，鋼筋瀝青隔震體系就是一種適用于農(nóng)村住房的隔震體系。這種隔震體系主要具有造價低廉的特點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用，并且可以有效減少地面振動對建筑上部結(jié)構(gòu)的影響，是一種性價比較高的隔震體系[4]。

三、高層建筑隔震技術(shù)

隨著建筑水平的不斷提高和城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，越來越多的高層建筑拔地而起，高層建筑群已成為城市里一道亮麗的風(fēng)景線。但是地震對高層建筑具有更大威脅，如果隔震結(jié)構(gòu)設(shè)置得不夠合理，一旦在地震中出現(xiàn)倒塌，將會產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。高層建筑不僅具有較高的樓層，而且建筑結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其動力特性與普通建筑有較大區(qū)別，是當(dāng)下隔震技術(shù)需要攻克的研究重點(diǎn)和研究難點(diǎn)。其主要的技術(shù)難點(diǎn)在于高層建筑結(jié)構(gòu)的自振周期較長、傾覆效應(yīng)使隔震支座的軸力變化大、隔震裝置可能進(jìn)入拉伸應(yīng)力狀態(tài)、隔震層面臨著較高的負(fù)荷。目前我國最高的隔震住宅是位于山西的一棟19層建筑，美國最高的隔震建筑有29層，日本在這方面的研究較為領(lǐng)先，最高的是帶有兩層塔樓的50層建筑。總體來說，對高層建筑隔震技術(shù)的研究水平還有待提高。

四、結(jié)語

隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對房屋裝修和使用家具的投資也越來越大，這對抗震效果也提出了更高要求，不僅要求在地震中保證建筑主體的完好，還要盡可能保證室內(nèi)裝修和家具的完好。因此，建筑隔震技術(shù)還需要取得更顯著的進(jìn)步，應(yīng)該積極總結(jié)在技術(shù)研究中存在的問題和取得的成果，加快研究速度。本文主要通過查閱資料的方式對目前建筑隔震結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，希望能起到一些參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]衛(wèi)杰斌.高層裝配式隔震結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D].廣州大學(xué)，2012.

[2]熊世樹.三維基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)的理論與試驗研究[D].華中科技大學(xué)，2004.

[3]趙慧雯.鉛芯橡膠隔震支座對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響分析[D].西安建筑科技大學(xué)，2008.

[4]尹強(qiáng).非線性橡膠隔震結(jié)構(gòu)參數(shù)識別與損傷診斷研究[D].南京航空航天大學(xué)，2010.