閆汝浩 楊景運(yùn)

（1.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 2.商丘建業(yè)住宅建設(shè)有限公司）

引言

以“小震不壞、中震可修、大震不倒”三個(gè)水準(zhǔn)為設(shè)防目標(biāo)是一般的抗震設(shè)計(jì)方法[1]，利用建筑結(jié)構(gòu)本身的延性來(lái)消耗地震作用傳遞的能量，進(jìn)而達(dá)到削弱地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。但地震發(fā)生時(shí)，大多數(shù)結(jié)構(gòu)憑借自身的結(jié)構(gòu)性能很難抵擋地震。為了提高結(jié)構(gòu)的可靠性，減少經(jīng)濟(jì)損失，保障生命安全，對(duì)新型抗震體系的探索已十分必要。隨著新型抗震理念的發(fā)展，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的基于力的設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變?yōu)橐宰冃螢橹鞯脑O(shè)計(jì)理念。隔震結(jié)構(gòu)可將抗震、隔震、消震等多種方式結(jié)合起來(lái)，有效地減小地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。在滿足建筑基本功能的前提下，結(jié)構(gòu)抗震性能變好，隔震作用至關(guān)重要。

1 隔震結(jié)構(gòu)的基本概述

1.1 隔震結(jié)構(gòu)的基本原理

一般的隔震結(jié)構(gòu)是由下部結(jié)構(gòu)、隔震層以及上部結(jié)構(gòu)這三部分構(gòu)成[2]，其中隔震層設(shè)置隔震支座和阻尼器等減震裝置，并且隔震支座需具備三個(gè)特點(diǎn)：一定的豎向承載能力、水平變形能力以及復(fù)位特性，而阻尼器消耗地震對(duì)結(jié)構(gòu)輸入的能量。隔震結(jié)構(gòu)通過(guò)在下部結(jié)構(gòu)設(shè)置水平剛度遠(yuǎn)低于上部結(jié)構(gòu)的隔震層，來(lái)增大結(jié)構(gòu)的自振周期、使結(jié)構(gòu)的阻尼增加，減小上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。

1.2 隔震結(jié)構(gòu)的分類(lèi)及特點(diǎn)

隔震結(jié)構(gòu)可分為兩類(lèi)：①基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)；②層間隔震結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)隔震是在基礎(chǔ)與下部結(jié)構(gòu)之間設(shè)隔震層，減少地震的能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞，其構(gòu)造如圖1所示。原理是使上部結(jié)構(gòu)的自振周期變大，使其大于建筑場(chǎng)地的卓越周期，減少地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)的損傷?；A(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)使用范圍：建筑結(jié)構(gòu)高寬比較小，并且上部結(jié)構(gòu)水平剛度較大的建筑物。

圖1 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)

層間隔震是把隔震層設(shè)置在結(jié)構(gòu)的中間層，它是對(duì)基礎(chǔ)隔震的拓展。層間隔震可以靈活布置，見(jiàn)圖2。原理是通過(guò)加隔震層，來(lái)隔離地震作用向上部結(jié)構(gòu)傳遞，減小結(jié)構(gòu)所受的地震作用，并通過(guò)隔震層上部結(jié)構(gòu)對(duì)下部結(jié)構(gòu)的耦合作用，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。層間隔震結(jié)構(gòu)適用的情況有[3]：①因條件限制不能采用基礎(chǔ)隔震的結(jié)構(gòu)；②已有樓房的增層、改造、加固；③剛度、質(zhì)量有突變的結(jié)構(gòu)。

隔震結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要有：

（1）上部結(jié)構(gòu)的加速度降低。結(jié)構(gòu)基本處于彈性工作狀態(tài)，提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性，減震效果比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)要好很多。

（2）建筑房間利用率增大。一般抗震結(jié)構(gòu)，可能出現(xiàn)梁與柱子截面過(guò)大，房間凈面積減??；隔震結(jié)構(gòu)可有效改善這一點(diǎn)。

（3）使用范圍廣。隔震結(jié)構(gòu)可用于一般建筑物、重要建筑物，也可用于建筑物的加固、加層、改造等方面。

圖2 層間隔震結(jié)構(gòu)

2 結(jié)論與展望

隔震結(jié)構(gòu)在減震控制、防災(zāi)減災(zāi)和經(jīng)濟(jì)效益等方面優(yōu)勢(shì)很明顯，目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在隔震方面進(jìn)行了探索，并取得了一定成果，但隔震結(jié)構(gòu)還應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步研究：

（1）橡膠廂震支座受溫度、環(huán)境的變化的影響明顯，使其力學(xué)性能改變。因此，對(duì)于帶有橡膠隔震的實(shí)際工程進(jìn)行模擬和計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境變化。

（2）高層及超高層結(jié)構(gòu)的隔震，可考慮隔震層位置和隔震層個(gè)數(shù)的設(shè)置，即在研究中可加設(shè)兩道隔震層甚至兩道以上。

（3）多維長(zhǎng)周期強(qiáng)震下高層隔震體系地震強(qiáng)度指標(biāo)與損傷研究。

（4）目前，我國(guó)抗震規(guī)范僅給出橡膠隔震支座的隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，未給出滑動(dòng)支座隔震的相應(yīng)規(guī)定。今后的研究工作中需針對(duì)組合隔震技術(shù)深入研究。

[1]周福霖.工程結(jié)構(gòu)減震控制[M].北京：地震出版社，1997.

[2]謝 飚.隔震技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用[J].山西建筑，2004，10（2）：69～76.

[3]祁皚，林云騰，鄭國(guó)琛.層間隔震結(jié)構(gòu)工作機(jī)理研究[J].地震工程與工程振動(dòng)，2006，26（4）：114～120.