岳猛

（山西同隆路橋建筑工程有限公司 山西太原 030000）

前言

地震是一種危害極大的突發(fā)性自然災(zāi)害，每次大地震的發(fā)生，都會給人類帶來巨大的生命和財產(chǎn)損失。地震在發(fā)生的時間、地點(diǎn)和強(qiáng)度等方面有很大的隨機(jī)性，建筑的地震反應(yīng)與結(jié)構(gòu)的動力特性、場地和地震波的頻譜特性等均有關(guān)系。地震的這些特點(diǎn)，導(dǎo)致人類雖然對地震進(jìn)行長時間大量的研究，但迄今仍然不能對地震的發(fā)生做出準(zhǔn)確的預(yù)報，對其仍然缺乏足夠的了解。地震造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失90%以上都是建筑物倒塌所致，因此世界各國都在致力于做好建筑的抗震減災(zāi)工作，致力于提高建筑的抗震設(shè)防水平和抗震能力，通過對大量震害經(jīng)驗總結(jié)，抗震理論和技術(shù)也在實(shí)踐中不斷發(fā)展和完善。

1 傳統(tǒng)的建筑抗震技術(shù)

我國的建筑抗震技術(shù)是在學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)的抗震經(jīng)驗，特別是在總結(jié)唐山地震、汶川地震、玉樹地震震害經(jīng)驗的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。我國將建筑的抗震設(shè)防目標(biāo)具體化為“小震不壞、中震可修、大震不倒”，為達(dá)到這一目標(biāo)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須有足夠的承載力來抵抗地震力。這種設(shè)計思想要求建筑的“身體”要足夠硬朗，能抗得住地震力。地震作用不同于其它荷載作用的特點(diǎn)是地震是一種地面運(yùn)動，地震加速度隨著建筑物由底向上逐漸放大，建筑越高地震反應(yīng)越大、震害越嚴(yán)重。地震力是一種慣性力，與建筑質(zhì)量成正比，在加大構(gòu)件截面尺寸提高抗側(cè)力承載力的同時地震反應(yīng)也會增大，這就陷入一種惡性循環(huán)中，我們應(yīng)在經(jīng)濟(jì)和安全之間找到一個平衡點(diǎn)。我國現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上是由人的主觀經(jīng)驗判斷來確定的，受到社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的制約。

2 建筑隔震技術(shù)

2.1 建筑隔震技術(shù)的原理

建筑隔震技術(shù)是指在建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震元件，使基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)斷開，阻斷地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞，達(dá)到隔震抗震的目的。

式中：T為結(jié)構(gòu)自振周期；m為結(jié)構(gòu)等效質(zhì)量；k為剛度系數(shù)。

式中：α為地震影響系數(shù)；Tg為特征周期；T為結(jié)構(gòu)自振周期；γ為衰減指數(shù)；η為阻尼調(diào)整系數(shù)；αmax為地震影響系數(shù)最大值。

經(jīng)過人們的不斷探索，建筑隔震技術(shù)已經(jīng)系統(tǒng)化、實(shí)用化，它包括摩擦隔震系統(tǒng)、摩擦擺系統(tǒng)、隔震系統(tǒng)、隔震橡膠支座系統(tǒng)等。在諸多隔震系統(tǒng)中，隔震橡膠支座系統(tǒng)是世界研究和應(yīng)用的主流。該隔震系統(tǒng)由一層層鋼板和橡膠經(jīng)硫化粘合而成，在地震時能產(chǎn)生較大的位移，減小結(jié)構(gòu)的剛度，延長結(jié)構(gòu)的自振周期，降低結(jié)構(gòu)的水平地震影響系數(shù)，一般可將結(jié)構(gòu)的水平地震反應(yīng)降低60%左右，能有效減輕建筑地震損傷。

2.2 建筑隔震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

隔震技術(shù)被美國地震專家稱之為“40年來世界地震工程最重要的成果之一，基礎(chǔ)隔震技術(shù)的使用使建筑在地震中不倒塌真正成為可能，使其成為減輕地震災(zāi)害最有效的手段之一?！睆摹翱埂钡健案簟保m然只是一字之差，卻是人類抗震技術(shù)一次重大飛躍，對地震由被動防御變?yōu)橹鲃臃烙?。由于隔震層的“隔震”作用，上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)以第一振型為主，近似平動，地震作用可以減小到1/4～1/8，大大提高了建筑的抗震安全性，降低了抵抗地震力所用材料，使建筑物的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計更加靈活。

目前正在建設(shè)中的北京新機(jī)場航站樓，采用了先進(jìn)的組合隔震技術(shù)，共設(shè)置1232個橡膠隔震支座和彈性滑板支座，大幅度提高航站樓的抗震性能。

3 建筑消能減震技術(shù)

3.1 建筑消能減震技術(shù)的原理

建筑消能減震技術(shù)是指把建筑物的某些部位設(shè)置消能器，通過消能器的相對變形或相對加速度提供附加阻尼，來消耗輸入建筑物的地震能量，達(dá)到減震抗震的目的。耗能器（又稱阻尼器）是通過材料黏滯特性（速度相關(guān)型，主要包括黏滯消能器和黏彈性效能器）或塑性滯回特性（位移相關(guān)型，主要包括金屬屈服型效能器和摩擦型效能器）來消耗地震能量的元件。在強(qiáng)烈地震作用下，在結(jié)構(gòu)主體還處于彈性工作狀態(tài)消能裝置就率先進(jìn)入耗能狀態(tài)，消耗大量地震能量，有效地保護(hù)了主體結(jié)構(gòu)。

3.2 建筑減震技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

采用消能減震技術(shù)后，可以使建筑的抗震（風(fēng)）能力、風(fēng)荷載作用下的舒適度、抗震（風(fēng)）可靠性和災(zāi)害防御水平大幅度提高。消能減震技術(shù)具有減震機(jī)理明確，效果顯著，構(gòu)造簡單，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，維護(hù)方便等特點(diǎn)。在進(jìn)行抗震設(shè)計時，可在承載力薄弱部位或震害嚴(yán)重部位，通過設(shè)置阻尼器來保護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而且耗能消能器破壞后，還可以方便地更換。

4 隔震技術(shù)與消能減震技術(shù)的比較

隔震技術(shù)與消能減震技術(shù)既適用于新建建筑，又適用于已建建筑的抗震加固和改造，由于抗震原理的不同，導(dǎo)致其適用范圍有很大差別。

4.1 抗震原理不同

隔震技術(shù)通過降低向主體結(jié)構(gòu)輸入的地震能量來抗震，是一種主動抗震技術(shù)；而消能減震技術(shù)通過消能裝置耗散或吸收一部分地震能量，減少結(jié)構(gòu)主體的地震反應(yīng)來抗震是一種被動抗震技術(shù)。

4.2 適用范圍不同

（1）隔震橡膠支座只能隔離水平地震力，不能隔震豎向地震力，而消能裝置可同時減少建筑物受到的水平和豎向地震作用。

（2）隔震技術(shù)只適用于結(jié)構(gòu)抗震，而消能減震技術(shù)同時適用于結(jié)構(gòu)抗震和抗風(fēng)。

（3）隔震技術(shù)在低層和多層建筑中應(yīng)用較多，而消能減震技術(shù)適用范圍更廣，結(jié)構(gòu)類型和高度均不受限制。

5 小結(jié)

從隔震技術(shù)和消能減震技術(shù)的實(shí)際使用效果來看，同樣按現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計的建筑，應(yīng)用隔震或消能減震技術(shù)的房屋抗震設(shè)防目標(biāo)高，地震安全性明顯提高，對重要的建筑物應(yīng)優(yōu)先選用減震和消能減震技術(shù)。