建筑结构隔震技术的应用与发展趋势研究——以云南安宁市某小学和广东深圳某地铁枢纽项目为例.doc

建筑结构隔震技术的应用与发展趋势研究——以云南安宁市某小学和广东深圳某地铁枢纽项目为例

内容摘要

在诸多自然灾害中地震是对建筑造成危害最大的灾害之一。如何保证建筑在地震来临时的稳定尤为重要。与传统的抗震相比，隔震技术不仅提高了建筑结构的安全性，也更加经济。本文先对建筑结构隔震技术做了概述，然后介绍了橡胶隔震支座等常用的隔震技术，并结合云南安宁市某小学和广东深圳某地铁枢纽项目介绍了隔震技术的应用，最后对我国未来隔震技术的主要发展方向进行了研究分析并提出了隔震技术在研究、设计和应用等方面尚需解决的部分实际问题，以期对我国隔震技术发展起到一定的促进作用。

关键词：建筑结构；隔震技术；隔震支座；应用实例

引言

在诸多自然灾害中地震是对建筑造成危害最大的灾害之一。二十世纪七十年代唐山发生了大地震，导致二十四万余人死亡，十六万余人受重伤。本次地震是20世纪除发生在1920年的海原地震之外死亡人数最多的一次地震。2008年汶川发生地震，破坏超过十万平方公里，同时致使近七万人死亡，三十七万余人受伤，失踪近两万人。该次汶川大地震是1949年以来所有地震中破坏最严重的一次地震。仅相隔五年，雅安地震震中几乎所有房屋都被震塌，导致近二百人死亡，一万余人受伤。由于地震对建筑结构的破坏性之大，不仅造成重大财产损伤，更造成大量人员伤亡，因此国内外在不断的研究建筑结构如何抵抗地震的破坏。最开始的建筑结构设计主要考虑提高结构的抗震能力，体现在提高结构强度和延性，即结构在正常地震发生时预计(或设计)保持在弹性范围内。在大地震的情况下，结构设计取决于结构的延展性，以防止建筑物受损。出于这个原因，横向抗力系统应具有在大量循环中通过梁和柱基的塑性铰区域以稳定的方式吸收和消耗能量的能力。这些塑性铰是承载系统中不可修复的、集中的以及损坏是可被接受的，前提是防止了坍塌并确保了生命安全。这种结构几乎依赖于它们承受地震力的特定刚度和它们有限的材料阻尼来耗散由这些随机和变化的动态载荷产生的动态能量。但改变建筑材料（如钢筋混凝土或钢）的阻尼比是非常困难的，并且不断提高建筑梁、柱等构件的截面尺寸、结构强度、增加配筋等会大幅增加建造成本。

由于我国经济的快速发展和城市规模的加大，建筑用地的减少，超高层和大跨度建筑越来越多，轻质高强材料和装配式构件的应用也越来越多，从而导致结构材料的刚度和阻尼大大减小，结构的抗震能力也随之降低。同时，建筑设计者们为了创新和美观，建筑体型的设计也越来越多样化、复杂化，造成结构抗震设计和分析的难度提高。单纯靠抗震设计难以满足对建筑结构及室内设施的安全性能要求。因此如何削弱或避免地震对结构的影响成为研究的另一个方向。通过考虑结构的动态行为来克服固有的荷载抗力和能量耗散，可以实现显著的改进，因此研究者们考虑将建筑结构与地震作用隔离起来，建筑隔震技术也应运而生。

自从上世纪60年代开始出现建筑隔震技术之后，经过多年发展，在国外得到了较好的应用，而我国的建筑隔震技术发展应用较晚，但我国的建筑行业发展较快，且受地震影响的地区较多，因此加快隔震技术的应用和研究有着重要的意义。如何较好的应用隔震技术，提高建筑的安全性，是一个值得探索的问题。

1建筑隔震技术概述

所谓建筑隔震，顾名思义就是将建筑结构与地震作用之间进行隔离，从而确保建筑结构在地震作用下仍安全可靠。传统的抗震设计存在建筑高度受限、地基不合理、材料选择不合理等问题[1]。相比传统的减震技术，隔震技术能让建筑在地震作用下所受破坏更小。建筑隔震技术大体上可分为早期的隔震思想和概念的萌芽，现代隔震技术的诞生和实用化技术的发展和隔震技术的成熟和实用阶段等三个阶段[2]。隔震技术最早研究应在20世纪60年代初期，最初由日本提出，也是应用最多的国家。新西兰学者W.H.Robinson在70年代，发明了铅芯叠层橡胶支座，对隔震技术的实用化起到了推动作用。随着隔震技术的推广，到上世纪九十年代，全球已经有三十多个国家和地区对该技术进行了研究，并且在二十多个国家建成了数百个“基础隔震”建筑物。

隔震技术的萌芽在我国是较早的，故宫地基中采用糯米加石灰[3]，其实等同于柔性隔震支座。我国在上世纪六十年代已开始对现代建筑隔震技术进行研究，并在八十年代后期得到重视，到九十年代取得了长足的进步。自1993年在一个高层建筑中应用橡胶支座进行隔震以来，在全国多个地区应用了隔震技术，比如北京地铁枢纽隔离建筑采用基础隔震技术、广州电视塔采用混合式半主动控制系统、中国南京通信塔采用主动质量阻尼器系统、洞庭湖大桥首次全面应用了MR阻尼器等。到目前为止，我国的建筑隔震技术已经在4000多栋建筑中得到应用。我国目前的建筑隔震技术的设计主要采用的方法包括地基隔震、基础隔震、层间隔震和悬挂隔震[4]以及混合隔震等，大部分基础隔震采用设置橡胶隔震