李庆华 王 凯/华北理工大学

隔震技术的应用与发展

李庆华 王 凯/华北理工大学

隔震技术自20世纪60年代开始，已在世界范围内得到广泛的发展。是一种通过设置隔震层来提高建筑物的抗震能力的技术。在我国，隔震减震技术的应用，不仅打破了常规的“三水准”抗震设防的被动理念，而且极大提高了建筑物结构的抗震能力，通过大量实例表明，隔震技术在建筑物中的应用，在震害过后很大程度避免了地震所带来的灾害。

隔震技术；叠层橡胶隔震支座；摩擦滑移隔震支座；阻尼器

一、地震灾害

地震灾害作为全球最主要的灾害之一，一直以来对人类的生命财产造成极大的损失。据统计，地球上每年约发生500多万次地震，即每天要发生上万次的震。其中绝大多数太小或太远，以至于人们感觉不到；真正能对人类造成严重危害的地震大约有十几二十次；能造成特别严重灾害的地震大约有一两次。所以地震一直威胁着人类的生活或者生命。地震灾害给人类带来的损失是不可估量的，在国外，发生在1960年5月22日的智利地震，震中在康塞普西翁。从5月21日至6月22日，共发生过10次7级以上的地震，其中3次超过8级。5月22日的地震,震级达8.9级。这次地震破坏最重的地区是从圣地亚哥到蒙特港等地。地震时产生的海啸越过太平洋，日本海岸遭到的海啸浪高达4米，造成巨大灾害。由于此震甚强，它激起了明显的地球自由振荡。2004年12月26日，印度洋发生了海啸，海洋中心震级达里氏9.2级，释放的能量相当于2.3万颗原子弹集中爆炸的能量，地震引发的海啸袭击了印度洋沿岸的11个国家，遇难人数近23万人。在中国，1976年，中国唐山发生里氏7.8级大地震，共造成24.2万多人死亡。唐山大地震无明显前震，余震持续时间长达16小时。唐山大地震是20世纪十大自然灾害之一。2008年5月12日，中国西南部四川省遭受里氏7.9级大地震袭击，近7万人遇难，1000多万人无家可归，财产损失超过860亿美元。

二、建筑结构抗震策略思想的发展

工程结构抗震设防策略思想的发展，主要有四个阶段，第一阶段是历史上的“刚柔之争”，即一些观点认为建筑结构修建的越结实抗震性能越好，例如苏联克林姆林宫等建筑。但是其缺点是结构过于笨重，浪费材料。第二阶段“消耗战”——主体结构损伤。目的是为了消耗地震的能量，从而剩下的部分能量不足以将建筑物破坏。第三是“防御战”，即用隔震耗能部件保护主体结构免受损伤。例如通过加隔震支座或阻尼构件隔离或消耗部分地震所产生的能量。第四个阶段是“招安”——地震能量储存和实际应用。目的是将地震所产生的能量加以利用，但目前还在研究阶段。

三、隔震系统的简介

随着工程的发展，隔震技术的应用越来越广泛，隔震系统可分为层间隔震体系，基础隔震体系，悬挂隔震体系以及调协质量阻尼体系[1]。层间隔震就是在建筑上部结构层与层之间设置隔震层，而基础隔震就是在基础与上部结构之间设置隔震层。隔震系统一般主要由隔震支座和阻尼器构成。隔震支座一般分为三类，叠层橡胶隔震支座，摩擦滑移隔震支座与滚动摩擦隔震支座，具体分类见下图。

图1 隔震装置的分类

四、隔震系统的优点及不足

（一）隔震技术的优点

隔震技术相比普通的抗震技术有很大的优势，研究表明，应用隔震装置能很大程度的减小建筑物的地震动反应。隔震结构的层间位移，加速度响应，层间剪力都比一般结构的数值小很多。应用隔震技术能有效的“隔离”地震，不仅使结构不受到破坏，而且并保护了结构内部的设备，装置等免遭破坏。在地震过程中，能保护通讯设备，重要军事仪器免遭破坏，是极有意义的。

图2 叠层橡胶隔震支座的应用

（二）隔震系统的不足

现阶段工程中发展比较成熟的是橡胶隔震支座，但橡胶隔震支座造价较高，橡胶容易老化使其缩短了结构本身的使用年限。滑移摩擦隔震支座在建筑与桥梁上也有应用，目前，摩擦滑移隔震在我国工程上的应用还处于起步阶段，主要原因是各种摩擦滑移类支座有不少是以滚珠、滚轴、涂层钢板等作为滑移材料的隔震装置，虽具有承载力高、造价低、耐久性好、制作简单的特点，但也存在一些问题，一般摩擦滑移隔震支座都以聚四氟乙烯作为摩擦耗能材料。但是在实际应用中聚四氟乙烯却存在着冷流性、熔体粘度高、附着性差、高轴压下易变形和在 400℃高温下会分解出有毒气体等问题。其次，摩擦滑移隔震支座复位能力差，所以经常和橡胶隔震支座进行组合，并通过增加阻尼装置进行耗能。来提高隔震系统整体的效果。

五、结束语

我国41％的国土、50％以上的城市位于地震强度7度以上的地带,面临的地震灾害形势非常严峻。现在我国已经颁布了《建筑抗震设计规范》和《建筑隔震橡胶支座》等国家标准和行业标准,规范了产品的设计要求和性能指标,隔震技术已被列为国家住房和城乡建设部重点科技成果推广项目。随着我国建筑隔震橡胶支座工程应用实践的成功、国家抗震减灾措施的落实、建筑隔震橡胶支座应用技术的进步以及人们抗震意识的提高,建筑隔震橡胶支座的应用将日益广泛,发展前景广阔。

[1]蔡荫. 碟簧竖向隔震支座的试验研究[D].广州大学,2012.

[2]苏经宇,曾德民. 我国建筑结构隔震技术的研究和应用[J].地震工程与工程振动,2001(4),94-101.

[3]丁攀攀. 国内建筑隔震橡胶支座的研究现状与进展[J]. 橡胶工业,2009,08:506-510.