彭凌云　蘇經(jīng)宇　韓流濤

我國建筑減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀與展望

彭凌云蘇經(jīng)宇韓流濤

彭凌云，博士，副研究員，北京工業(yè)大學(xué)防災(zāi)減災(zāi)研究所從事強震地面運動、結(jié)構(gòu)抗震與減震控制等研究。先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、教育部博士點基金、北京市組織部優(yōu)秀人才項目等，完成橫向科研項目近10項，發(fā)表論文40 余篇，其中多篇被SCI、EI檢索，申請發(fā)明專利10 項。

蘇經(jīng)宇，教授，博士生導(dǎo)師，北京工業(yè)大學(xué)抗震減災(zāi)研究所從事城鄉(xiāng)防災(zāi)規(guī)劃、歷史文化遺產(chǎn)建筑保護、建筑隔震與工程抗震、場地與地面運動等的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，享受國務(wù)院政府特殊津貼。兼任全國城市抗震防災(zāi)規(guī)劃審查委員會副主任、中國城市規(guī)劃學(xué)會城市安全與防災(zāi)規(guī)劃學(xué)術(shù)委員會主任、中國勘察設(shè)計協(xié)會抗震防災(zāi)分會會長、中國建筑學(xué)會抗震防災(zāi)分會城鎮(zhèn)抗震防災(zāi)專業(yè)委員會主任委員、中國古遺址保護協(xié)會文化遺產(chǎn)防災(zāi)專業(yè)委員會副主任、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部城市防災(zāi)減災(zāi)專家委員會副主任、燃氣、供熱及地下管網(wǎng)運行安全北京市重點實驗室學(xué)術(shù)委員會主任、國家減災(zāi)委員會專家等。先后承擔(dān)國家科技攻關(guān)、國家自然基金等40余項，負責(zé)20余部國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，榮獲國家科技進步二等獎3項，三等獎1項，省部級科技進步獎多項。

隔震技術(shù)是在建筑物基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一層隔震層，把上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔離開，隔離地面運動能量向建筑物傳遞，減小建筑物的地震反應(yīng)。我國對隔震技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，在1966年前后我國學(xué)者提出以砂礫層為摩擦材料的滑移隔震思想，并進行了試驗研究和理論分析。20世紀(jì)80年代后期我國學(xué)者開始關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)。以中國建筑科學(xué)研究院、華中科技大學(xué)、原華南建設(shè)學(xué)院西院、同濟大學(xué)等科研院所的科研工作者對疊層橡膠支座滯回性能、測試和檢測技術(shù)、振動臺試驗驗證、分析與設(shè)計方法、標(biāo)準(zhǔn)編制等方面進行了大量的科學(xué)研究工作。到20世紀(jì)末，國內(nèi)關(guān)于橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)相關(guān)科學(xué)與技術(shù)問題的研究已經(jīng)取得了大量成果，基本形成了橡膠支座隔震建筑的成套技術(shù)。隨著價格低廉的國產(chǎn)橡膠墊的批量生產(chǎn)，與橡膠支座相關(guān)的規(guī)范（程）、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的編制工作隨之開展，客觀上推動了橡膠支座隔震技術(shù)的研究和應(yīng)用。到21世紀(jì)初，我國相繼頒布了隔震技術(shù)相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)圖集，標(biāo)志著國內(nèi)的隔震技術(shù)也進入了成熟應(yīng)用的階段。2008年汶川地震后，建筑隔震技術(shù)又引起人們的高度重視，國內(nèi)的應(yīng)用又達到一個新的高度，汶川地震后建成的隔震建筑面積已大大超過之前隔震建筑的總和。

消能減震通過在建筑物中設(shè)置消能部件，使地震輸入到建筑物的能量一部分被消能部件所消耗，一部分由結(jié)構(gòu)的動能和變形能承擔(dān)，以此來達到減少結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的目的。消能減震的概念出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，國外大約在20世紀(jì)70年代開展相關(guān)的研究工作，我國對減震理論與技術(shù)的研究始于20世紀(jì)80年代，在90年代中后期蓬勃發(fā)展，中國建筑科學(xué)研究院、北京工業(yè)大學(xué)、廣州大學(xué)等對相關(guān)問題做了大量基礎(chǔ)研究，通過理論與實驗的方法驗證了減震技術(shù)的有效性，其中包括減震裝置研發(fā)、結(jié)構(gòu)振動控制理論研究，減震結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計方法、試點工程應(yīng)用等。進入21世紀(jì)，建筑結(jié)構(gòu)減震技術(shù)漸趨成熟，編制并頒布了相關(guān)產(chǎn)品規(guī)范。2001年版抗震規(guī)范中納入了減震部分內(nèi)容。2014年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》發(fā)布。目前減震技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用非常廣泛，也被工程建設(shè)各方普遍接受。

為了進一步促進減隔震技術(shù)在我國高烈度地區(qū)的推廣應(yīng)用，使相關(guān)技術(shù)人員更加全面了解技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范文件。本文對我國減隔震技術(shù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化體系及其發(fā)展沿革進行回顧和篩理，對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容、特點做介紹，結(jié)合國內(nèi)外減隔震理論與技術(shù)的研究進展，對減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與文件的完美和發(fā)展進行了討論。

圖1　我國建筑減隔震領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化體系簡圖

我國建筑減隔震領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化體系

我國減隔震領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作始于20世紀(jì)90年代中期，《建筑隔震橡膠支座》（JG 118—2000）和《疊層橡膠隔震支座隔震技術(shù)規(guī)程》（CECS 126：2001）分別于2000年、2001年批準(zhǔn)發(fā)布。經(jīng)過近20年的發(fā)展，在產(chǎn)品設(shè)計、施工驗收等環(huán)節(jié)基本都有相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。目前我國建筑減隔震領(lǐng)域已頒布實施和正在編制的標(biāo)準(zhǔn)文件如圖1所示?？梢钥闯龈粽鸾ㄖI(lǐng)域的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量要稍多于減震建筑。減震方面目前還沒有專門的施工與驗收標(biāo)準(zhǔn)文件。

圖2和圖3分別給出的是我國減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的大致進程和重要標(biāo)準(zhǔn)文件發(fā)布的時間。可以看出，減隔震體系的標(biāo)準(zhǔn)化起步時間基本是一致的，隔震產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要早于減震產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。前者于2000年發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑隔震橡膠支座》、2007年發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)《橡膠支座》，后者于2007年發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑消能阻尼器》，在時間晚于前者，且前者標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格高于后者。

建筑隔震技術(shù)相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、圖集

1.隔震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

（1）國家規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》

從2001年開始，我國抗震規(guī)范將隔震技術(shù)，規(guī)范中將隔震與消能減震技術(shù)作為獨立一章作出規(guī)定。主要內(nèi)容包括一般規(guī)定、隔震房屋的計算要點、隔震房屋的構(gòu)造措施、消能減震房屋設(shè)計要求、隔震部件和消能部件的性能要求等。

我國抗震規(guī)范早期對隔震技術(shù)的應(yīng)用限制較為嚴(yán)格，如僅限于設(shè)防烈度Ⅷ度及以上地區(qū)使用、隔震建筑上部結(jié)構(gòu)周期小于1s等。2008年汶川地震后抗震規(guī)范做了局部修訂，未涉及隔震部分。2010年抗震規(guī)范修訂時取消了對隔震技術(shù)的上述兩條限制。目前采用隔震技術(shù)的建筑物層數(shù)、體量越來越大，最高的隔震建筑已超過100米。在推動隔震技術(shù)廣泛應(yīng)用方面，國家規(guī)范的多次修訂起到了重要推動作用。

（2）中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)：《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》（CECS126：2001）

該規(guī)程2001年11月1日正式施行，對隔震技術(shù)應(yīng)用的主要技術(shù)和相關(guān)配套要求作出了規(guī)定。主要內(nèi)容包括隔震結(jié)構(gòu)基本要求、隔震房屋設(shè)計、橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計、隔震層部件的技術(shù)性能和構(gòu)造要求、隔震結(jié)構(gòu)的施工及維護。

圖2　我國建筑隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進程

圖3　我國建筑減震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進程

該規(guī)程的頒布為隔震技術(shù)的應(yīng)用提供了重要技術(shù)支持，在推廣應(yīng)用方面起到了重要作用?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2001）頒布后，將該規(guī)程的主要內(nèi)容納入其中。

（3）中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則》（CECS160：2004）

該標(biāo)準(zhǔn)于2004年8月發(fā)布試用實施，其中第十一章對隔震房屋的相關(guān)設(shè)計問題進行了規(guī)定，其主要內(nèi)容與國家規(guī)范大致相同。

（4）國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集：《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》（03SG610-1）

該圖集于2003年發(fā)布，圖集內(nèi)容適用于在建筑上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震層、以隔離地震能量的建筑物。主要內(nèi)容包括：隔震支座布置原則、框架結(jié)構(gòu)隔震支座布置及節(jié)點詳圖、砌體結(jié)構(gòu)隔震支座布置平面及節(jié)點詳圖、隔震支座置于地下室底板以下做法、組合隔震支座節(jié)點等詳圖等。

2.隔震產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

（1）建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑隔震橡膠支座》（JG 118—2000）

該標(biāo)準(zhǔn)于2000年12月1日實施，規(guī)定了建筑隔震橡膠支座的產(chǎn)品定義、分類、要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸和貯存。它是國內(nèi)最早的隔震支座產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，填補了國內(nèi)空白，對我國隔震橡膠支座的規(guī)范生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到了重大推動作用。

（2）國家標(biāo)準(zhǔn)：《橡膠支座》（GB/T 20688.1-4 2007）

該標(biāo)準(zhǔn)是橡膠支座產(chǎn)品性能和試驗方法的國家標(biāo)準(zhǔn)，于2007年10月1日開始實施，共分為四個部分：

1）《橡膠支座第1部分：隔震橡膠支座試驗方法》（GB/T 20688.1—2007）；

2）《橡膠支座第2部分：橋梁隔震橡膠支座》（GB/T 20688.2—2007）；

3）《橡膠支座第3部分：建筑隔震橡膠支座》（GB/T 20688.3—2007）；

4）《橡膠支座第4部分：普通橡膠支座》（GB/T 20688.4—2007）。

隨著此系列國家標(biāo)準(zhǔn)的頒布，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑隔震橡膠支座》（JG 118—2000）相關(guān)內(nèi)容成為國家標(biāo)準(zhǔn)。

3.施工與驗收標(biāo)準(zhǔn)

（1）建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑隔震施工與驗收規(guī)范》

該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)于2015年6月發(fā)布，2015年12月開始執(zhí)行。它填補了國內(nèi)隔震建筑施工、驗收方面的空白，對于加強建筑隔震工程施工與質(zhì)量驗收，保證工程質(zhì)量具有重要意義。

（2）中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，《既有砌體結(jié)構(gòu)隔震支座托換技術(shù)規(guī)程》

內(nèi)容包括隔震層設(shè)計、隔震層施工、工程驗收、隔震層維護等，其設(shè)計方面的內(nèi)容基本同國家規(guī)范，由于是專門針對于既有砌體建筑的支座托換類型的隔震加固建筑，其在施工方面的相關(guān)內(nèi)容可供專門工程參考。

此外，各省、直轄市、自治區(qū)也發(fā)布了相關(guān)的地方標(biāo)準(zhǔn)。

1）甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)：《疊層橡膠支座基礎(chǔ)隔震建筑構(gòu)造圖集》（DBJT 25-99—2003）。

2）云南省地方標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程疊層橡膠隔震支座施工及驗收規(guī)范》（DBJ 53/T-48—2012）。

3）陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)：《隔震橡膠支座現(xiàn)澆鋼筋混凝土板式樓梯》（陜14G10）、《村鎮(zhèn)砌體結(jié)構(gòu)民居疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》（DBJ 61/T106—2015）、《建筑滑移隔震技術(shù)規(guī)范》（DBJ 61/T92—2014）。

除了上述已經(jīng)發(fā)布的規(guī)范、規(guī)程與標(biāo)準(zhǔn)之外，《建筑隔震設(shè)計規(guī)范》《建筑摩擦隔震技術(shù)規(guī)程》《砌體房屋鋼管混凝土柱支座隔震技術(shù)規(guī)程》《集成式模塊化建筑隔震技術(shù)規(guī)程》的編制工作目前正在進行之中。

建筑減震技術(shù)相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、圖集

近年來我國頒布了如下減震相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、圖集等：

（1）國家規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2016）

2001年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》首次將消能減震技術(shù)納入國家規(guī)范，規(guī)范對減震技術(shù)的應(yīng)用范圍、設(shè)計要點、部件性能要求等進行了規(guī)定。

2010年版抗震規(guī)范對此部分內(nèi)容做了小范圍的修改，對消能部件可附加給結(jié)構(gòu)的最大有效阻力由原來的20%提高到25%。

（2）建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》（JGJ 297—2013）

該規(guī)程于2013年6月發(fā)布，2013年12月實施，內(nèi)容包括消能減震結(jié)構(gòu)地震作用與作用效應(yīng)計算、消能器的技術(shù)性能、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計、消能部件的連接與構(gòu)造、消能部件的施工、驗收和維護等。

（3）建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑結(jié)構(gòu)消能減震（振）設(shè)計》（09SG 610-2）

該圖集于2009年發(fā)布，匯集了當(dāng)時國內(nèi)比較常用的消能器類型和產(chǎn)品，給出了各種消能器相配套使用的典型支撐形式及消能部件的設(shè)計構(gòu)造詳圖。為該技術(shù)的發(fā)展和進步起到了促進作用。

（4）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑消能阻尼器》（JG/T 209—2012）

該標(biāo)準(zhǔn)為我國減震領(lǐng)域的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，首版于2007年發(fā)布，對建筑消能阻尼器的術(shù)語和定義、分類與標(biāo)記、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運輸和儲藏相關(guān)問題進行了規(guī)定，內(nèi)容僅涵蓋粘彈性阻尼器、粘滯阻尼器。隨著建筑消能阻尼器產(chǎn)品的不斷發(fā)展，該行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)于2012年進行了修訂，增加了金屬屈服型阻尼器、屈曲約束耗能支撐的規(guī)定。

除此以外，目前中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會正在編制《屈曲約束支撐應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》和《消能減震加固技術(shù)規(guī)程》。

我國隔震建筑標(biāo)準(zhǔn)化的主要特點

早期我國隔震技術(shù)研究主要集中在量大面廣的多層建筑，因此在20世紀(jì)90年代以前，主要研究造價相對低廉的摩擦滑移隔震技術(shù)，包括砂墊層、石墨隔震層等，在摩擦滑移隔震方面積累了豐富的研究成果和經(jīng)驗。90年代之后，則主要以疊層橡膠支座隔震建筑為主，上部結(jié)構(gòu)多為多層建筑，少數(shù)高層建筑物，近年來出現(xiàn)了超高層隔震建筑物。技術(shù)進步必然會推動標(biāo)準(zhǔn)文件的修訂和完善。

建筑隔震部件與產(chǎn)品

目前隔震產(chǎn)品主要有橡膠支座、摩擦滑移隔震支座、滾動隔震支座、碟形彈簧豎向隔震支座、復(fù)合隔震支座等，如圖4所示?，F(xiàn)階段我國的相關(guān)規(guī)范中僅涵蓋了橡膠隔震支座。橡膠隔震支座通過專門的硫化工藝把多層薄鋼板和橡膠制品相互疊置而成的一種產(chǎn)品，具有較大的豎向剛度可以起到支撐建筑結(jié)構(gòu)主體的作用，較小的水平剛度，可以保證隔震層有較好的水平變形能力。橡膠支座可分為：（1）普通疊層橡膠支座（LNR）；（2）高阻尼橡膠支座（HDR）；（3）鉛芯疊層橡膠支座（LRB）?，F(xiàn)行國家規(guī)范《橡膠支座》對橡膠支座產(chǎn)品的相關(guān)問題進行了詳細的規(guī)定。為保證隔震建筑物的安全，考慮到隨著橡膠隔震支座的制作工藝越來越成熟，隔震支座的直徑越來越大，現(xiàn)行國家規(guī)范建議在隔震支座選型時盡量選用大直徑的支座，對300 mm及其小直徑的支座，由于其直徑小，穩(wěn)定性差，要考慮其不利影響。

摩擦滑移隔震技術(shù)是我國最早開發(fā)應(yīng)用的隔震措施之一，其基本原理是把建筑物上部結(jié)構(gòu)當(dāng)成一個整體，在上部結(jié)構(gòu)和建筑物基礎(chǔ)之間設(shè)置一個滑移面，允許建筑物在發(fā)生地震時，相對于基礎(chǔ)（地面）做整體水平滑動。由于摩擦滑移作用，削弱了地震作用向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，同時，建筑物在滑動過程中通過摩擦消耗了地震能量，從而達到隔離地震的效果。該技術(shù)具有簡單易行、造價低廉、幾乎不會出現(xiàn)共振現(xiàn)象等優(yōu)點。目前關(guān)于摩擦滑移隔震方面的標(biāo)準(zhǔn)——《建筑摩擦隔震技術(shù)規(guī)程》已于2016年批準(zhǔn)立項，該規(guī)程適用于新建建筑與老舊建筑加固改造過程中采用摩擦式隔震技術(shù)和混合式隔震技術(shù)的隔震設(shè)計、施工、驗收及維護等。主要內(nèi)容包括摩擦隔震裝置的技術(shù)性能，建筑結(jié)構(gòu)摩擦隔震設(shè)計，摩擦隔震構(gòu)造要求，摩擦隔震建筑的施工、驗收與維護等，目前相關(guān)編制工作已經(jīng)開始啟動。

現(xiàn)階段國內(nèi)關(guān)于摩擦滑移隔震技術(shù)的研究也比較多了，并已在許多重要的新建或加固工程中得到應(yīng)用，有效地改善了結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)，提高了整體性能，并取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖4　隔震部件與產(chǎn)品類別

隔震建筑的設(shè)計方法

我國隔震建筑設(shè)計方法的特色是引入了分部設(shè)計法和水平向減震系數(shù)，把隔震設(shè)計和傳統(tǒng)抗震設(shè)計協(xié)調(diào)起來，有利于設(shè)計人員快速掌握隔震建筑的設(shè)計方法及直觀地了解隔震設(shè)計效果，促進了隔震技術(shù)的推廣應(yīng)用。

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）規(guī)定橡膠支座隔震建筑的設(shè)計工作主要包括隔震層設(shè)計、隔震層上部結(jié)構(gòu)設(shè)計、隔震層下部結(jié)構(gòu)設(shè)計、地基基礎(chǔ)設(shè)計，上述幾個部分是分開設(shè)計的。規(guī)范方法主要針對隔震層位于第一層以下、基礎(chǔ)頂以上的隔震結(jié)構(gòu)。設(shè)計流程如圖5所示，各部分的設(shè)計內(nèi)容簡述如下。

采用“水平向減震系數(shù)”的方法進行上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用分析和抗震設(shè)計時，水平向減震系數(shù)定義為隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)最大水平剪力的比值，通常采用時程分析方法來計算，表示上部結(jié)構(gòu)地震作用的降低幅度。上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用依據(jù)水平向減震系數(shù)和調(diào)整系數(shù)在原地震影響系數(shù)基礎(chǔ)上進行折減計算得到，但這種方法在設(shè)計過程中容易出現(xiàn)折減不當(dāng)?shù)膯栴}。目前正在編制的《隔震建筑抗震規(guī)范》，將隔震結(jié)構(gòu)作為一個整體進行分析和設(shè)計，不再采用水平向減震系數(shù)的方法，可以有效的避免上述問題。

隔震層的設(shè)計主要包括隔震層位置確定、隔震支座數(shù)量、規(guī)格和布置、隔震層在罕遇地震下的承載力和變形控制、隔震層的連接構(gòu)造等。隔震層支墩、支柱及相連構(gòu)件應(yīng)采用隔震結(jié)構(gòu)罕遇地震下隔震支座底部的豎向力、水平力和力矩進行承載力驗算。

下部結(jié)構(gòu)指在隔震層以下的建筑結(jié)構(gòu)，包括柱子、墻體和地下室等，不含地基和基礎(chǔ)。

隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗算和地基處理仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進行，場地宜為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，并選用穩(wěn)定性較好的基礎(chǔ)類型。地震波在經(jīng)過軟弱場地傳播后，會呈現(xiàn)長周期的特點，同時隔震建筑的周期也會因此而延長，兩者可能發(fā)生共振，這就易造成隔震設(shè)計不僅不能起到隔震效果，甚至可能會加大隔震建筑的地震響應(yīng)。因為我國Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地的設(shè)計特征周期都比較小，所以隔震建筑更適合于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場地。

隔震建筑的施工與驗收

隔震工程的施工過程劃分為支座安裝、阻尼器安裝、柔性連接安裝等分項工程。檢驗批次按樓層、結(jié)構(gòu)縫或施工段進行劃分。這樣就將隔震層的施工和驗收作為一種標(biāo)準(zhǔn)方法納入到現(xiàn)有建筑工程施工與驗收管理體系中，便于推廣應(yīng)用。

圖5　隔震建筑設(shè)計流程

減震建筑標(biāo)準(zhǔn)化的主要特點

減震領(lǐng)域產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化特點是種類較多、更新快、研發(fā)成果轉(zhuǎn)化及時，在設(shè)計方面主要特點是采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計方法進行多遇地震作用下的構(gòu)件截面設(shè)計和變形驗算，罕遇地震作用下則采用靜力或動力彈塑性方法進行變形及承載力驗算，設(shè)計過程符合傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，易為設(shè)計人員接受。

減震部件與產(chǎn)品

目前國內(nèi)常用的消能阻尼器主要包括粘滯阻尼器（粘滯阻尼墻）、粘彈性阻尼器（粘彈性阻尼墻）、摩擦阻尼器、金屬屈服型阻尼器（包括具有基于鋼材彈塑性的耗能鋼板剪力墻、剪切型鋼板阻尼器、U型鋼阻尼器、防曲約束耗能支撐等。基于鉛及鉛合金材料彈塑性的剪切型鉛阻尼器、擠壓型鉛阻尼器，基于形狀記憶合金超彈性的合金阻尼器，等等）等，如圖4所示。前兩者因受到速度的影響大，通常稱為速度型阻尼器；后面兩大類在常規(guī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用時，受到速度的影響較小，通常稱為位移型阻尼器?！督ㄖ軠p震技術(shù)規(guī)程》（JGJ 297—2013）已包含圖6中所示的多種阻尼產(chǎn)品。

我國早期的減震建筑結(jié)構(gòu)中多采用進口的減震產(chǎn)品，隨著我國減震技術(shù)進步，減震工程數(shù)量迅速增加，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件亦逐步完善，國產(chǎn)產(chǎn)品目錄逐漸豐富，質(zhì)量也穩(wěn)步提高，現(xiàn)在大多數(shù)減震工程采用的是國產(chǎn)產(chǎn)品，如上海世博會主題館減震項目、天津高銀117大廈減震項目等?？傮w上看，我國的減震部件和產(chǎn)品已經(jīng)基本可以滿足我國現(xiàn)階段的工程需求，但仍需在基礎(chǔ)材料（如低屈服點軟鋼、鉛合金、摩擦材料）和機械制造精度方面進一步的提升。

減震建筑設(shè)計方法

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》對減震建筑的設(shè)計方法進行了規(guī)定。減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計總體上與抗震結(jié)構(gòu)相同，即在多遇地震作用下采用線性方法，通常采用振型分解反應(yīng)譜方法，通過等效線性化確定阻尼器的等效剛度和等效阻尼，然后確定減震結(jié)構(gòu)的總剛度、總阻尼參數(shù)，之后按常規(guī)方法進行振型分解、求解和振型組合。當(dāng)?shù)刃ё枘嵋鹱枘峋仃嚥荒芙怦顣r，規(guī)范建議采用強迫解耦方法加以處理。減震結(jié)構(gòu)一般要求進行罕遇地震作用下的彈塑性分析和驗算，彈塑性階段通常要求采用阻尼器的試驗滯回曲線。

根據(jù)規(guī)范的要求，消能減震建筑的性能目標(biāo)要稍高于常規(guī)抗震結(jié)構(gòu)，比如2001版《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》規(guī)定“消能減震結(jié)構(gòu)的層間彈塑性位移角限值框架結(jié)構(gòu)宜采用1/80”，2010年規(guī)范修訂時改為“應(yīng)符合預(yù)期的變形控制要求，宜比非消能減震結(jié)構(gòu)適當(dāng)減小”，未加以明確。這個改變給予了減震結(jié)構(gòu)在設(shè)計上更多的調(diào)整余地，以便于綜合考慮經(jīng)濟性和安全性，便于減震技術(shù)的推廣應(yīng)用。與之相應(yīng)的性能目標(biāo)是在遭遇多遇地震影響時，消能減震結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)應(yīng)該不受損壞或影響其使用功能；在遭受罕遇地震影響時，通過消能器來消耗地震輸入的能量，以達到控制結(jié)構(gòu)變形，保證不發(fā)生喪失使用功能和危及生命安全的破壞。

減震建筑施工與驗收

目前我國尚未頒布減震建筑施工與驗收方面的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品檢驗方面的規(guī)定可以參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》（JGJ 297—2013）和《建筑消能阻尼器》（JGT 209—2012）相關(guān)內(nèi)容執(zhí)行。工程實踐中，通常將減震部件的施工委托給鋼結(jié)構(gòu)施工隊伍，其安裝工作亦參照鋼結(jié)構(gòu)安裝規(guī)范驗收。為了保證在建筑使用期內(nèi)，消能部件能夠正常工作，對消能部件應(yīng)該進行定期檢查、維護。

圖6　減震部件與產(chǎn)品類別

我國減隔震建筑標(biāo)準(zhǔn)化研究的展望與討論

如上所述，我國建筑減震、隔震技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了一定程度的標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)階段減隔震工程基本依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計、施工和驗收。然而根據(jù)工程實踐中遇到的問題來看，目前仍有很多方面需要進一步完善：

（1）標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還需進一步完善和健全

目前我國隔震規(guī)范主要針對橡膠隔震支座。雖然摩擦擺、摩擦板隔震技術(shù)也已經(jīng)很成熟，但是還沒有制定相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，影響了其推廣使用。消能減震規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中涵蓋了常規(guī)產(chǎn)品和構(gòu)造做法，近年來出現(xiàn)的一些創(chuàng)新產(chǎn)品和構(gòu)造做法的標(biāo)準(zhǔn)化工作應(yīng)該加以開展，比如已有較多工程應(yīng)用的連梁阻尼器、剪切鋼板阻尼器、粘滯阻尼墻等的設(shè)計方法、標(biāo)準(zhǔn)圖集、產(chǎn)品、施工等方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

（2）疊層橡膠支座抗拉問題

目前疊層橡膠支座存在的最為突出的問題是其抗拉能力不足。通常橡膠支座隔震建筑大多是多層建筑，基本不會出現(xiàn)支座受拉的情況。但隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，隔震技術(shù)逐步推廣到高層和超高層，這種情況下支座受拉問題不可避免。我國規(guī)范規(guī)定支座中橡膠受拉應(yīng)力不超過1 MPa，以此規(guī)避抗拉能力不足的風(fēng)險，這在一定程度上解決了受拉問題，但約束了隔震技術(shù)在高層和超高層結(jié)構(gòu)中的推廣應(yīng)用。

（3）新型減震裝置標(biāo)準(zhǔn)化

近40年來，國內(nèi)外對摩擦阻尼器開展了較多的研究工作，在加拿大和美國有一些工程案例，在我國還沒有在大型復(fù)雜工程的應(yīng)用。常規(guī)摩擦阻尼器通常需施加較大的預(yù)緊力來獲得設(shè)計需要的滑動摩擦力，比如500 kN的設(shè)計摩擦力需要施加1500～2500 kN的預(yù)緊力，這種設(shè)計會帶來兩個不可忽視關(guān)鍵問題：一個是摩擦阻尼器長期在高預(yù)緊力的作用下摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，另一個是長期服役期間預(yù)緊力的松弛問題。根據(jù)現(xiàn)有研究文獻看，現(xiàn)階段國內(nèi)還沒有很好的解決方法。根據(jù)文獻資料，研發(fā)的摩擦阻尼器在其加載啟動之前無預(yù)緊力，加載時摩擦力隨著位移幅值的增加而增大，卸載時摩擦力隨位移幅值的減小而降低，可以很好地解決上述兩個問題。另外此種阻尼器的滯回曲線具有復(fù)阻尼特征，在隔震和調(diào)頻減震中還有其獨特的應(yīng)用前景。目前具有復(fù)阻尼特征的摩擦阻尼器已經(jīng)有一定的研究基礎(chǔ)，國外也有工程應(yīng)用案例，為促進其工程應(yīng)用，應(yīng)加快其標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作。

（4）超高層隔震技術(shù)有待標(biāo)準(zhǔn)化

近年來高層和超高層隔震建筑的研究有了較大的進展，但國內(nèi)外的工程實踐數(shù)量較少，經(jīng)歷的強震檢驗不充分。因此隔震規(guī)范要求超高層結(jié)構(gòu)或者高寬比大于4的隔震結(jié)構(gòu)需進行專門研究，這在一定程度上限制了隔震技術(shù)在超高層的應(yīng)用。為了滿足隔震技術(shù)的發(fā)展需要，相關(guān)部門和研究人員還應(yīng)加大對超高層建筑隔震技術(shù)研究，同時推進其標(biāo)準(zhǔn)化工作。

（5）設(shè)計方法

減隔震建筑結(jié)構(gòu)多是典型的非比例阻尼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)行規(guī)范通常采用強迫解耦的方法進行振型分解計算地震作用，這種處理方法對于附加阻尼比較小時通常具有較高的精度，但當(dāng)附加阻尼比超過20%，誤差就比較大。目前正在編制的國家規(guī)范《隔震建筑設(shè)計規(guī)范》擬采用復(fù)模態(tài)分解反應(yīng)譜方法對包含隔震層、上部結(jié)構(gòu)的整體非比例阻尼體系進行分析和設(shè)計。為體現(xiàn)我國規(guī)范的先進性、安全性，減震建筑相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也需要開展相關(guān)工作了。

減震結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法在第一階段設(shè)計時，考慮的是多遇地震作用下，而不是國際上普遍采用的設(shè)防地震作用。常規(guī)結(jié)構(gòu)采用此設(shè)計方法可通過概念設(shè)計、抗震措施使其滿足中震可修的設(shè)防目標(biāo)，其效果與其他國家中震設(shè)計區(qū)別不大。但對于減震結(jié)構(gòu)，情況有所不同：在多遇地震作用下結(jié)構(gòu)變形通常很小，比如按照規(guī)范要求層高3 m的框架結(jié)構(gòu)在小震作用下的層間變形小于5.5 mm，按45°角安裝的減震支撐對應(yīng)的軸向變形3.9 mm，除去連接部件的彈性變形后，減震元件變形只有1～2 mm。大多數(shù)位移型減震產(chǎn)品（如屈曲約束支撐、剪切型鋼板阻尼器等）在如此小變形條件下是無法發(fā)揮耗能作用或僅提供較低的附加阻尼比。這導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)截面設(shè)計階段不能為結(jié)構(gòu)提供有效的附加阻尼比。因而設(shè)計結(jié)果中不能充分體現(xiàn)減震技術(shù)在經(jīng)濟性方面的優(yōu)勢。這是目前減震結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段經(jīng)常遇到的問題。而如果考慮減震部件在很小變形即進入屈服耗能狀態(tài)，則其在罕遇地震作用下的彈塑性應(yīng)變過大，將會顯著降低其多次循環(huán)的可靠性。減震設(shè)計的本質(zhì)是提高結(jié)構(gòu)設(shè)防地震和罕遇地震作用下的抗震性能（降低構(gòu)件損傷程度和防止結(jié)構(gòu)倒塌），如果僅僅是考慮多遇地震作用，采用常規(guī)的抗震手段已經(jīng)可以保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。可以看出減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計目標(biāo)和現(xiàn)行方法之間存在一定程度的不匹配，需要加以改進和完善。

（6）村鎮(zhèn)隔震住宅

在汶川地震、玉樹地震、蘆山地震等大地震中，村鎮(zhèn)住宅損壞較多，給國家和人民帶來了很大的人員和經(jīng)濟損失。近幾年來國內(nèi)關(guān)于村鎮(zhèn)住宅抗震性能的研究取得了較為豐碩的成果。由于村鎮(zhèn)住宅一般只有2～3層，結(jié)構(gòu)周期短，采用隔震技術(shù)較為合適。已有不少國內(nèi)學(xué)者提出了多種適于村鎮(zhèn)住宅的低造價隔震技術(shù)。下一階段應(yīng)結(jié)合試點工程開展村鎮(zhèn)隔震技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，這對于提高廣大農(nóng)村建筑抗震性能、降低地震損失具有重大的社會意義。

結(jié)語

本文對我國建筑減隔震技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化體系的主要內(nèi)容、特點、發(fā)展沿革進行了簡要介紹。結(jié)合國內(nèi)的研究進展，對現(xiàn)階段減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系中存在的問題和發(fā)展方向進行了討論?？傮w上看，我國已建立起較為完備的建筑減震、隔震標(biāo)準(zhǔn)化體系。常規(guī)減隔震建筑的產(chǎn)品選用、設(shè)計、施工、驗收工作基本有標(biāo)準(zhǔn)條文可依。隨著研究工作的進步和減隔震技術(shù)的應(yīng)用越來越多，出現(xiàn)了一些新問題和新產(chǎn)品，建筑減隔震設(shè)計、產(chǎn)品等方面的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)文件須加以修訂或進一步完善。