淺談基礎(chǔ)隔震技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

【摘要】近幾十年來(lái)，由于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)模型在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中的穩(wěn)定表現(xiàn)，以及基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)項(xiàng)目在實(shí)際地震中表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)良耐震性能，其在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的引起了廣泛的關(guān)注。本文就基礎(chǔ)隔震技術(shù)的基本概念、應(yīng)用范圍及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了基本的闡述。

【關(guān)鍵詞】基礎(chǔ)隔震；基本概念；應(yīng)用范圍；研究現(xiàn)狀

引言

近年來(lái)全世界范圍內(nèi)各種自然災(zāi)害（地震、海嘯、山體滑坡等）頻發(fā)，并由此引發(fā)的次生災(zāi)害不斷的發(fā)生，這些都給全世界的人們帶來(lái)了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失，并且給發(fā)生自然災(zāi)害的國(guó)家和地區(qū)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)而可能影響國(guó)家的建設(shè)發(fā)展。而其中地震災(zāi)害尤為突出，如2008年5月12日在我國(guó)四川省阿壩州汶川縣發(fā)生的里氏8.0級(jí)的大地震、2013年4月30日在我國(guó)四川省雅安市蘆山縣發(fā)生的里氏7.0級(jí)的大地震，造成了地震區(qū)域內(nèi)大量建筑物和構(gòu)筑物的損毀和破壞，給地震區(qū)域內(nèi)的人們帶來(lái)的巨大痛苦和經(jīng)濟(jì)損失。

1、基礎(chǔ)隔震概述

1.1 基礎(chǔ)隔震的基本概念

基礎(chǔ)隔震是指在建筑物的基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置或隔震系統(tǒng)，使建筑物的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)之間形成隔震層，通過(guò)隔震層把建筑物的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔離開(kāi)來(lái)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候地震波由地面?zhèn)髦两ㄖ锏幕A(chǔ)、再繼續(xù)向建筑物上部結(jié)構(gòu)傳遞的時(shí)候，必須要通過(guò)建筑物基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間的隔震層，隔震層中的隔震裝置或隔震系統(tǒng)就能夠起到隔離地震作用力的作用，這樣一來(lái)地震波就只有一小部分的能量能夠通過(guò)隔震層將地震能量上傳到建筑物上部結(jié)構(gòu)中去。

1.2 基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍

基礎(chǔ)隔震技術(shù)適用于地震設(shè)防區(qū)的各類中、低層一般工業(yè)與民用建筑，包括框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及底框結(jié)構(gòu)建筑。下列建筑可以優(yōu)先考慮采用隔震技術(shù)：

1.2.1 地震時(shí)不能夠損壞重要設(shè)備、信息系統(tǒng)的建筑物，如銀行、通信等部門(mén)的各類建筑；

1.2.2 地震時(shí)要求有更大生命安全保障的各類學(xué)校校舍建筑，如各類學(xué)校的教學(xué)樓、宿舍樓等建筑；

1.2.3 地震時(shí)擔(dān)負(fù)重要救援功能的建筑物，如醫(yī)療單位等部門(mén)的各類建筑；

1.2.4 對(duì)抗震安全性、使用功能有較高要求或特殊要求的建筑，如地震時(shí)不能夠停止使用的各級(jí)指揮機(jī)關(guān)、公安消防等部門(mén)的各類建筑；

1.2.5 地震后不能發(fā)生次生災(zāi)害的建筑物，如存放爆炸物、高危試驗(yàn)室、存放危害毒物品的建筑。

2、基礎(chǔ)隔震技術(shù)的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀

2.1 基礎(chǔ)隔震技術(shù)的國(guó)外應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展概況

有文獻(xiàn)記載的隔震思想已有100多年的歷史，日本的河谷浩藏是最早提出工程隔震思想的學(xué)者，其在1881年（明治24年）所著的《地震時(shí)不遭受大震動(dòng)的結(jié)構(gòu)》一文中提出了基礎(chǔ)隔震的思想；另一個(gè)是居住在美國(guó)的英國(guó)醫(yī)生，在1909年提出的在建筑物上部部分和基礎(chǔ)之間設(shè)置石（云母）層，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)建筑物上部可以滑動(dòng)，這是所謂的基礎(chǔ)絕緣方式，其并以此申請(qǐng)了專利。

美國(guó)大概從1930年起，采用強(qiáng)震記錄儀對(duì)地震進(jìn)行觀測(cè)、記錄，并在1933年首次測(cè)定了具有意義的強(qiáng)震記錄，對(duì)全世界隔震研究起到了極大的促進(jìn)和推動(dòng)作用。日本的鷹部屋福平1940年，提出了在建筑物屋頂設(shè)置帶滾輪的質(zhì)量的控震性抗震結(jié)構(gòu)方案，這種思想的出現(xiàn)正是現(xiàn)代附加質(zhì)量方法控制振動(dòng)的先驅(qū)；日本的松下清夫和和泉正哲1965年，在第三次世界地震工程會(huì)議上，提出了采用轉(zhuǎn)動(dòng)球式簡(jiǎn)單隔震結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行時(shí)域分析，由此隔震研究步入了國(guó)際化、實(shí)用化的研究軌道發(fā)展。

南斯拉夫的斯考比市在柏斯坦勞奇小學(xué)在1969年災(zāi)后重建工程中，首先使用了隔震橡膠支承，然而疊合橡膠真正作為實(shí)用的隔震材料的思想，始于1970年初的法國(guó)，同一時(shí)期的日本、法國(guó)、新西蘭、美國(guó)等國(guó)家，對(duì)作為隔震支承的疊合橡膠的性能進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，并于20世紀(jì)70年代后期開(kāi)始在實(shí)際工程中使用。

2.2 基礎(chǔ)隔震技術(shù)的國(guó)內(nèi)應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展概況

我國(guó)學(xué)者從20世紀(jì)60年代就開(kāi)始研究基礎(chǔ)隔震技術(shù)，這個(gè)時(shí)期的研究主要集中在低造價(jià)的摩擦滑移隔震體系為主，主要內(nèi)容為隔震材料的選擇、隔震計(jì)算分析方法的探討及隔震模型試驗(yàn)研究方面。李立1966年前后以砂礫層為摩擦材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析；20世紀(jì)70年代中期到80年代初期，采用砂礫層隔震的方法建造了幾座土坯和磚砌體的房屋，這是我國(guó)最早的隔震建筑。到了20世紀(jì)80年代后期，我國(guó)學(xué)者開(kāi)始介入疊層橡膠支座隔震技術(shù)的研究；到了20世紀(jì)90年代，在我國(guó)以周福霖、周錫元、唐家祥、呂西林等為代表的一批學(xué)者，對(duì)疊層橡膠支座的產(chǎn)品性能檢測(cè)檢驗(yàn)和施工技術(shù)、結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行了全面研究，并逐步在我國(guó)開(kāi)發(fā)出了疊層橡膠支座基礎(chǔ)隔震建筑的成套完整技術(shù)。1993年，在河南安陽(yáng)建成了我國(guó)國(guó)內(nèi)最早的底層框架結(jié)構(gòu)的橡膠支座隔震房屋，目前我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成了超過(guò)200萬(wàn)m2（300多棟）的隔震建筑，結(jié)構(gòu)形式包括框架、磚混（含底層框架）等，基本上覆蓋了我國(guó)中、高烈度區(qū)。在國(guó)家相關(guān)部門(mén)的大力支持下，中國(guó)建筑科學(xué)研究院等單位編制了我國(guó)《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》（CECS126—2001）、頒布了《橡膠支座第3部分：建筑隔震橡膠支座》（GB20688.3-2006），修訂了并頒布了新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010），新的抗震規(guī)范進(jìn)一步規(guī)范了的隔震和消能減震設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為我國(guó)隔震設(shè)計(jì)和研究提供了理論及技術(shù)支持。

3、結(jié)論

通過(guò)本文的研究可以認(rèn)識(shí)到，基礎(chǔ)隔震理論和技術(shù)已經(jīng)逐步趨于成熟，基礎(chǔ)隔震技術(shù)應(yīng)用范圍較為廣泛。基礎(chǔ)隔震技術(shù)減震的原理明確，減震的效果明顯，且安全可靠，適用于不同烈度和不同抗震設(shè)防要求的建筑物、構(gòu)筑物及各種設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

[1]武田壽一.建筑物隔震防振與控振[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]黃世敏，楊沈等.建筑震害與設(shè)計(jì)對(duì)策[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.

[3]史明忠.基礎(chǔ)隔震房屋工程應(yīng)用研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2005.