摘要：從隔震與耗能減震的設(shè)計(jì)原理、技術(shù)分類，以及我國隔震與耗能減震技術(shù)的應(yīng)用方面進(jìn)行了闡述，表明了隔振減震技術(shù)良好的發(fā)展前景。
　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)，隔震，耗能減震，阻尼器
　　1抗震設(shè)計(jì)思想的演化與發(fā)展
　　地震是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。自上世紀(jì)70年代開始相繼發(fā)生了海城地震(1975年)、唐山地震(1978年)、臺(tái)灣集集地震(1999年)和汶川地震（2008年）等一系列大地震，給人類帶來了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，這些使人們認(rèn)識(shí)到提高結(jié)構(gòu)抗震性能的重要性。
　　在抗震設(shè)計(jì)的早期，人們?cè)�企圖將結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)為“剛性結(jié)構(gòu)體系”。這種體系的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)接近地面地震運(yùn)動(dòng)，一般不發(fā)生結(jié)構(gòu)強(qiáng)度破壞，但這樣做的結(jié)果必然導(dǎo)致材料的浪費(fèi)，不經(jīng)濟(jì)。作為剛性結(jié)構(gòu)體系的對(duì)立體系，人們還設(shè)想了“柔性結(jié)構(gòu)體系”，即通過減少結(jié)構(gòu)物的剛性來避免發(fā)生類共振，從而減輕地震力。但是，這種結(jié)構(gòu)體系層間變形大、剛度不足，難以滿足使用要求。長期的抗震工程實(shí)踐證明：將一般結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)為“延性結(jié)構(gòu)”是適宜的。然而，延性結(jié)構(gòu)體系，仍然是處于被動(dòng)地抵御地震作用的地位。所以，隨著現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展，延性結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用也有了一定的局限性。面對(duì)新的社會(huì)需求，各國地震工程學(xué)家一直在尋求新的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)途徑。以隔震、耗能減震技術(shù)為特色的結(jié)構(gòu)控制理論與實(shí)踐，便是這種努力的結(jié)果。
　　2 隔震與耗能減震設(shè)計(jì)原理
　　2.1 隔震設(shè)計(jì)原理
　　隔震設(shè)計(jì)是指在房屋底部設(shè)置由橡膠隔震支座和阻尼器等部件組成的隔震層，以延長整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的自振周期，增大阻尼，減少輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，達(dá)到預(yù)期的防震要求。也就是說，通過隔震層的大變形來減少上部結(jié)構(gòu)的地震作用，減輕地震破壞程度，使建筑物只發(fā)生輕微運(yùn)動(dòng)和變形，從而保障建筑物的安全，隔震一般可使結(jié)構(gòu)的水平地震加速度反應(yīng)降低60％左右。
　　隔震設(shè)計(jì)能使結(jié)構(gòu)的基本周期延長，以避開地震動(dòng)的卓越周期，明顯地減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，使上部結(jié)構(gòu)處于正常的彈性工作狀態(tài)。隔震體系抗震措施簡單明了，還能降低房屋造價(jià)，而且震后修復(fù)方便，震后只需對(duì)隔震裝置進(jìn)行必要的檢查更換，有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
　　2.2 耗能減震設(shè)計(jì)原理
　　耗能減震設(shè)計(jì)指在房屋結(jié)構(gòu)中設(shè)置耗能裝置。通過其局部變形提供附加阻尼，以消耗輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，從而使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件在罕遇地震下不發(fā)生嚴(yán)重破壞。
　　耗能減震技術(shù)具有構(gòu)造簡單，造價(jià)低廉，適用范圍廣，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，既適于新建工程，也適用于已有建筑物的抗震加固改造；既適用于普通建筑結(jié)構(gòu)，也適用于抗震生命線工程。
　　3 隔震與耗能減震技術(shù)的分類
　　3.1 隔震技術(shù)的分類
　　隔震技術(shù)的分類方法多種多樣，按固定或絕緣的方法，在地基和上部結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行分類，具體可根據(jù)其對(duì)象不同分為3類。
　　1)地基隔震
　　地基隔震可分為絕緣和屏蔽2種。
　　(1)絕緣是希望在地基自身中降低輸入波的方法，從而達(dá)到隔震的目的，軟弱地基或像人工地基那樣較軟的地基有降低輸入加速度的性質(zhì)。高剛性基礎(chǔ)則還可利用地下逸散減震。
　　(2)屏蔽是在建筑物周圍挖深溝或埋人屏蔽板等將卓越長周期的剪切波(S波)隔斷的方法，但這種方法不能屏蔽直下型輸入波。
　　2)基礎(chǔ)隔震
　　所謂基礎(chǔ)隔震是在上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間安裝隔震系統(tǒng)，將基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)隔離開來，以減小水平地面運(yùn)動(dòng)向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，從而達(dá)到減小上部結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的�？煞譃橹芷谘娱L、能量吸收和絕緣等方法。
　　3)上部結(jié)構(gòu)隔震
　　上部結(jié)構(gòu)的隔震方法分為能量吸收和附加振動(dòng)體兩種形式。能量吸收型是在建筑物的任意層設(shè)置彈塑性阻尼器、粘性體阻尼器、油阻尼器或摩擦阻尼器等各種阻尼器以吸收地震能量。附加振動(dòng)體型式則是在建筑物的任意層上加設(shè)振動(dòng)體，構(gòu)成新的振動(dòng)體系，將振動(dòng)由結(jié)構(gòu)物本身向附加振動(dòng)體轉(zhuǎn)移。
　　3.2 耗能減震技術(shù)分類
　　1)粘彈性阻尼器。其是阻尼力與速度成比例或成冪次方關(guān)系的線性或弱非線性粘彈性元件。通常用有機(jī)硅和其他高分子材料制成。其主要優(yōu)點(diǎn)是沒有明顯的閩值，對(duì)大震和小震都能起作用。應(yīng)用中的關(guān)鍵問題是如何提高材料的彈性模量、變形能力和減小溫度影響。
　　2)粘滯阻尼器。一般是利用活塞推動(dòng)油缸中的油通過節(jié)流孔時(shí)產(chǎn)生阻尼力的原理制成。其可以設(shè)計(jì)出線性或非線性油阻尼器。由于油阻尼器不提供附加的剛度，不會(huì)因安裝阻尼器而減小結(jié)構(gòu)的自振周期，從而增加地震作用。因此更適合對(duì)已有結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固。
　　3)摩擦阻尼器。其本身雖具有理想彈塑性特點(diǎn)，但可以通過與主體結(jié)構(gòu)串并聯(lián)使用，獲得具有接近雙線性滯回特性的阻尼耗能效果，常用的形式有簡單摩擦阻尼器、Pall摩擦阻尼器、鋼絲繩摩擦阻尼器等。這些可以用普通材料制作，適合在多層和高層建筑中使用。
　　4)軟鋼和合金阻尼器。其屬于彈塑性阻尼器，具有豐滿的滯回特性，可以串聯(lián)在支撐構(gòu)件中，也可以設(shè)置在剪力墻頂部、粱的中間部位以及其他相對(duì)變形較大的部位。其中有一些可以與基礎(chǔ)隔震機(jī)構(gòu)并聯(lián)使用。
　　5)鉛阻尼器。其具有理想的彈塑性性質(zhì)，其滯回特性呈矩形，與摩擦阻尼器很相似，雖然屈服極限可調(diào)，但一經(jīng)設(shè)定就不能改變。在這種情況下如果屈服極限選擇得太低，在大震作用下變形將明顯增大，耗能能力相應(yīng)減弱；反之如果屈服極限選擇太高，在中小地震中將不起阻尼耗能作用。因此，研究人員已開始探索和開發(fā)對(duì)小震和大震都能起很好作用的鉛阻尼器。
　　4我國隔震與耗能減震技術(shù)的應(yīng)用
　　4.1隔震技術(shù)的應(yīng)用
　　1980年，由冶金部建筑研究總院李立主持，在北京采用砂礫層隔震的方法建造了幾座單層隔震房屋和北京中關(guān)村一幢4層磚混房屋，這是我國最早的隔震建筑。1993年，由廣州大學(xué)周福霖主持，在汕頭市建成我國第一座夾層橡膠墊隔震房屋。1993年，由建筑科學(xué)研究院周錫元、王亞勇等主持，在新疆獨(dú)山子建成我國第一座滑移板隔震房屋。1994年，由華中理工大學(xué)唐家祥、劉再華主持，在安陽市建成我國第一座采用鉛芯疊層橡膠隔墊的隔震房屋。目前，我國已建成600多座隔震建筑物，分布在全國l6個(gè)省、市。
　　4.2 耗能減震技術(shù)的應(yīng)用
　　潮汕星河大廈位于汕頭市金環(huán)路東側(cè)，是一座綜合性高層建筑。工程在采用了28個(gè)復(fù)合型鉛粘彈性阻尼器后，結(jié)構(gòu)的阻尼比由5%增大至11%，最大層間位移角由1/740減小至1/893。復(fù)合型鉛粘彈性阻尼器能有效地增加結(jié)構(gòu)的阻尼比，減小結(jié)構(gòu)的層間位移，達(dá)到了減震的目的。該工程是國內(nèi)高層鋼－鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)中安裝阻尼器的第一個(gè)工程，也是采用耗能減震技術(shù)進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)加層的第一個(gè)工程。
　　5結(jié)語
　　隔震與耗能減震技術(shù)同傳統(tǒng)抗震體系相比，具有巨大的優(yōu)越性，在突發(fā)性的超過設(shè)防烈度地震中不破壞、不倒塌，既保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)本身，又保護(hù)建筑物內(nèi)部的儀器設(shè)備及人員的安全，經(jīng)濟(jì)適用，將成為建筑抗震的主體。今后的研究可以集中在標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)化設(shè)計(jì)、細(xì)部構(gòu)造、新產(chǎn)品的開發(fā)和完善方向，新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)以低價(jià)、高效和高性能為目標(biāo)，為減輕地震災(zāi)害提供新的技術(shù)和方法，具有十分良好的發(fā)展前景。
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