我國(guó)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

我國(guó)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(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)抗震與減震控制等研究。先后承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部博士點(diǎn)基金、北京市組織部?jī)?yōu)秀人才項(xiàng)目等，完成橫向科研項(xiàng)目近10項(xiàng)，發(fā)表論文40 余篇，其中多篇被SCI、EI檢索，申請(qǐng)發(fā)明專利10 項(xiàng)。

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(hù)、建筑隔震與工程抗震、場(chǎng)地與地面運(yùn)動(dòng)等的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。兼任全國(guó)城市抗震防災(zāi)規(guī)劃審查委員會(huì)副主任、中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)城市安全與防災(zāi)規(guī)劃學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)抗震防災(zāi)分會(huì)會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)抗震防災(zāi)分會(huì)城鎮(zhèn)抗震防災(zāi)專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)古遺址保護(hù)協(xié)會(huì)文化遺產(chǎn)防災(zāi)專業(yè)委員會(huì)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(huì)副主任、燃?xì)?、供熱及地下管網(wǎng)運(yùn)行安全北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、國(guó)家減災(zāi)委員會(huì)專家等。先后承擔(dān)國(guó)家科技攻關(guān)、國(guó)家自然基金等40余項(xiàng)，負(fù)責(zé)20余部國(guó)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(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)多項(xiàng)。

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(kāi)，隔離地面運(yùn)動(dòng)能量向建筑物傳遞，減小建筑物的地震反應(yīng)。我國(guó)對(duì)隔震技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，在1966年前后我國(guó)學(xué)者提出以砂礫層為摩擦材料的滑移隔震思想，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分析。20世紀(jì)80年代后期我國(guó)學(xué)者開(kāi)始關(guān)注橡膠支座隔震技術(shù)。以中國(guó)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(jì)大學(xué)等科研院所的科研工作者對(duì)疊層橡膠支座滯回性能、測(cè)試和檢測(cè)技術(shù)、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)驗(yàn)證、分析與設(shè)計(jì)方法、標(biāo)準(zhǔn)編制等方面進(jìn)行了大量的科學(xué)研究工作。到20世紀(jì)末，國(guó)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(wèn)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(jià)格低廉的國(guó)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(kāi)展，客觀上推動(dòng)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(guó)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(guó)內(nèi)的隔震技術(shù)也進(jìn)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(guó)內(nèi)的應(yīng)用又達(dá)到一個(gè)新的高度，汶川地震后建成的隔震建筑面積已大大超過(guò)之前隔震建筑的總和。

消能減震通過(guò)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(dòng)能和變形能承擔(dān)，以此來(lái)達(dá)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(guó)外大約在20世紀(jì)70年代開(kāi)展相關(guān)的研究工作，我國(guó)對(duì)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(guó)建筑科學(xué)研究院、北京工業(yè)大學(xué)、廣州大學(xué)等對(duì)相關(guān)問(wèn)題做了大量基礎(chǔ)研究，通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)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(dòng)控制理論研究，減震結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方法、試點(diǎn)工程應(yīng)用等。進(jìn)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(shí)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(jìn)一步促進(jìn)減隔震技術(shù)在我國(guó)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(duì)我國(guó)減隔震技術(shù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化體系及其發(fā)展沿革進(jìn)行回顧和篩理，對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容、特點(diǎn)做介紹，結(jié)合國(guó)內(nèi)外減隔震理論與技術(shù)的研究進(jìn)展，對(duì)減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系與文件的完美和發(fā)展進(jìn)行了討論。

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

我國(guó)建筑減隔震領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化體系

我國(guó)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(guò)近20年的發(fā)展，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)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(guó)建筑減隔震領(lǐng)域已頒布實(shí)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(méi)有專門的施工與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)文件。

圖2和圖3分別給出的是我國(guó)減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的大致進(jìn)程和重要標(biāo)準(zhǔn)文件發(fā)布的時(shí)間。可以看出，減隔震體系的標(biāo)準(zhǔn)化起步時(shí)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(guó)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(shí)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（1）國(guó)家規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》

從2001年開(kāi)始，我國(guó)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(dú)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(jì)算要點(diǎn)、隔震房屋的構(gòu)造措施、消能減震房屋設(shè)計(jì)要求、隔震部件和消能部件的性能要求等。

我國(guó)抗震規(guī)范早期對(duì)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(shí)取消了對(duì)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(lái)越大，最高的隔震建筑已超過(guò)100米。在推動(dòng)隔震技術(shù)廣泛應(yīng)用方面，國(guó)家規(guī)范的多次修訂起到了重要推動(dòng)作用。

（2）中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)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(duì)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(jì)、橋梁結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)、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(hù)。

圖2　我國(guó)建筑隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

圖3　我國(guó)建筑減震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)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(jì)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(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則》（CECS160：2004）

該標(biāo)準(zhǔn)于2004年8月發(fā)布試用實(shí)施，其中第十一章對(duì)隔震房屋的相關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了規(guī)定，其主要內(nèi)容與國(guó)家規(guī)范大致相同。

（4）國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(diǎn)詳圖、砌體結(jié)構(gòu)隔震支座布置平面及節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。它是國(guó)內(nèi)最早的隔震支座產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，對(duì)我國(guó)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(dòng)作用。

（2）國(guó)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(yàn)方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，于2007年10月1日開(kāi)始實(shí)施，共分為四個(gè)部分：

1）《橡膠支座第1部分：隔震橡膠支座試驗(yàn)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(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3.施工與驗(yàn)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(yàn)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(kāi)始執(zhí)行。它填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)隔震建筑施工、驗(yàn)收方面的空白，對(duì)于加強(qiáng)建筑隔震工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收，保證工程質(zhì)量具有重要意義。

（2）中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)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(jì)、隔震層施工、工程驗(yàn)收、隔震層維護(hù)等，其設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容基本同國(guó)家規(guī)范，由于是專門針對(duì)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(yàn)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(jì)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(jìn)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(lái)我國(guó)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(guó)家規(guī)范：《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2016）

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

2010年版抗震規(guī)范對(duì)此部分內(nèi)容做了小范圍的修改，對(duì)消能部件可附加給結(jié)構(gòu)的最大有效阻力由原來(lái)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(shí)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(jì)算、消能器的技術(shù)性能、消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、消能部件的連接與構(gòu)造、消能部件的施工、驗(yàn)收和維護(hù)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(jì)》（09SG 610-2）

該圖集于2009年發(fā)布，匯集了當(dāng)時(shí)國(guó)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(jì)構(gòu)造詳圖。為該技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步起到了促進(jìn)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(guó)減震領(lǐng)域的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，首版于2007年發(fā)布，對(duì)建筑消能阻尼器的術(shù)語(yǔ)和定義、分類與標(biāo)記、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏相關(guān)問(wèn)題進(jìn)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(jìn)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(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)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(guó)隔震建筑標(biāo)準(zhǔn)化的主要特點(diǎn)

早期我國(guó)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(jià)相對(duì)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(yàn)。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(lái)出現(xiàn)了超高層隔震建筑物。技術(shù)進(jìn)步必然會(huì)推動(dòng)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(dòng)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(guó)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(guò)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(guó)家規(guī)范《橡膠支座》對(duì)橡膠支座產(chǎn)品的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)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(lái)越成熟，隔震支座的直徑越來(lái)越大，現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范建議在隔震支座選型時(shí)盡量選用大直徑的支座，對(duì)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(guó)最早開(kāi)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(gè)整體，在上部結(jié)構(gòu)和建筑物基礎(chǔ)之間設(shè)置一個(gè)滑移面，允許建筑物在發(fā)生地震時(shí)，相對(duì)于基礎(chǔ)（地面）做整體水平滑動(dòng)。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(shí)，建筑物在滑動(dòng)過(guò)程中通過(guò)摩擦消耗了地震能量，從而達(dá)到隔離地震的效果。該技術(shù)具有簡(jiǎn)單易行、造價(jià)低廉、幾乎不會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。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(xiàng)，該規(guī)程適用于新建建筑與老舊建筑加固改造過(guò)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(jì)、施工、驗(yàn)收及維護(hù)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(jì)，摩擦隔震構(gòu)造要求，摩擦隔震建筑的施工、驗(yàn)收與維護(hù)等，目前相關(guān)編制工作已經(jīng)開(kāi)始啟動(dòng)。

現(xiàn)階段國(guó)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(dòng)態(tài)響應(yīng)，提高了整體性能，并取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖4　隔震部件與產(chǎn)品類別

隔震建筑的設(shè)計(jì)方法

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

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）規(guī)定橡膠支座隔震建筑的設(shè)計(jì)工作主要包括隔震層設(shè)計(jì)、隔震層上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、隔震層下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，上述幾個(gè)部分是分開(kāi)設(shè)計(jì)的。規(guī)范方法主要針對(duì)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(jì)流程如圖5所示，各部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)述如下。

采用“水平向減震系數(shù)”的方法進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的水平地震作用分析和抗震設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)程分析方法來(lái)計(jì)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(jìn)行折減計(jì)算得到，但這種方法在設(shè)計(jì)過(guò)程中容易出現(xiàn)折減不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。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(gè)整體進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，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(wèn)題。

隔震層的設(shè)計(jì)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(jìn)行承載力驗(yàn)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(yàn)算和地基處理仍應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進(jìn)行，場(chǎng)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(guò)軟弱場(chǎng)地傳播后，會(huì)呈現(xiàn)長(zhǎng)周期的特點(diǎn)，同時(shí)隔震建筑的周期也會(huì)因此而延長(zhǎng)，兩者可能發(fā)生共振，這就易造成隔震設(shè)計(jì)不僅不能起到隔震效果，甚至可能會(huì)加大隔震建筑的地震響應(yīng)。因?yàn)槲覈?guó)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場(chǎng)地的設(shè)計(jì)特征周期都比較小，所以隔震建筑更適合于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類場(chǎng)地。

隔震建筑的施工與驗(yàn)收

隔震工程的施工過(guò)程劃分為支座安裝、阻尼器安裝、柔性連接安裝等分項(xiàng)工程。檢驗(yàn)批次按樓層、結(jié)構(gòu)縫或施工段進(jìn)行劃分。這樣就將隔震層的施工和驗(yàn)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(yàn)收管理體系中，便于推廣應(yīng)用。

圖5　隔震建筑設(shè)計(jì)流程

減震建筑標(biāo)準(zhǔn)化的主要特點(diǎn)

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

減震部件與產(chǎn)品

目前國(guó)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?；阢U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(shí)，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(guó)早期的減震建筑結(jié)構(gòu)中多采用進(jìn)口的減震產(chǎn)品，隨著我國(guó)減震技術(shù)進(jìn)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(guó)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(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，如上海世博會(huì)主題館減震項(xiàng)目、天津高銀117大廈減震項(xiàng)目等。總體上看，我國(guó)的減震部件和產(chǎn)品已經(jīng)基本可以滿足我國(guó)現(xiàn)階段的工程需求，但仍需在基礎(chǔ)材料（如低屈服點(diǎn)軟鋼、鉛合金、摩擦材料）和機(jī)械制造精度方面進(jìn)一步的提升。

減震建筑設(shè)計(jì)方法

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《建筑消能減震技術(shù)規(guī)程》對(duì)減震建筑的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了規(guī)定。減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(guò)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(jìn)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(shí)，規(guī)范建議采用強(qiáng)迫解耦方法加以處理。減震結(jié)構(gòu)一般要求進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性分析和驗(yàn)算，彈塑性階段通常要求采用阻尼器的試驗(yàn)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(jì)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(shí)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(gè)改變給予了減震結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上更多的調(diào)整余地，以便于綜合考慮經(jīng)濟(jì)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(shí)，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(shí)，通過(guò)消能器來(lái)消耗地震輸入的能量，以達(dá)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(yàn)收

目前我國(guó)尚未頒布減震建筑施工與驗(yàn)收方面的標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品檢驗(yàn)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(shí)踐中，通常將減震部件的施工委托給鋼結(jié)構(gòu)施工隊(duì)伍，其安裝工作亦參照鋼結(jié)構(gòu)安裝規(guī)范驗(yàn)收。為了保證在建筑使用期內(nèi)，消能部件能夠正常工作，對(duì)消能部件應(yīng)該進(jìn)行定期檢查、維護(hù)。

圖6　減震部件與產(chǎn)品類別

我國(guó)減隔震建筑標(biāo)準(zhǔn)化研究的展望與討論

如上所述，我國(guó)建筑減震、隔震技術(shù)已經(jīng)實(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收。然而根據(jù)工程實(shí)踐中遇到的問(wèn)題來(lái)看，目前仍有很多方面需要進(jìn)一步完善：

（1）標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還需進(jìn)一步完善和健全

目前我國(guó)隔震規(guī)范主要針對(duì)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(méi)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(lái)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(kāi)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(jì)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(wèn)題

目前疊層橡膠支座存在的最為突出的問(wèn)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(huì)出現(xiàn)支座受拉的情況。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(wèn)題不可避免。我國(guó)規(guī)范規(guī)定支座中橡膠受拉應(yīng)力不超過(guò)1 MPa，以此規(guī)避抗拉能力不足的風(fēng)險(xiǎn)，這在一定程度上解決了受拉問(wèn)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(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)摩擦阻尼器開(kāi)展了較多的研究工作，在加拿大和美國(guó)有一些工程案例，在我國(guó)還沒(méi)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(lái)獲得設(shè)計(jì)需要的滑動(dòng)摩擦力，比如500 kN的設(shè)計(jì)摩擦力需要施加1500～2500 kN的預(yù)緊力，這種設(shè)計(jì)會(huì)帶來(lái)兩個(gè)不可忽視關(guān)鍵問(wèn)題：一個(gè)是摩擦阻尼器長(zhǎng)期在高預(yù)緊力的作用下摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性，另一個(gè)是長(zhǎng)期服役期間預(yù)緊力的松弛問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)有研究文獻(xiàn)看，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)還沒(méi)有很好的解決方法。根據(jù)文獻(xiàn)資料，研發(fā)的摩擦阻尼器在其加載啟動(dòng)之前無(wú)預(yù)緊力，加載時(shí)摩擦力隨著位移幅值的增加而增大，卸載時(shí)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(gè)問(wèn)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(dú)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(guó)外也有工程應(yīng)用案例，為促進(jìn)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(lái)高層和超高層隔震建筑的研究有了較大的進(jìn)展，但國(guó)內(nèi)外的工程實(shí)踐數(shù)量較少，經(jīng)歷的強(qiáng)震檢驗(yàn)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(jìn)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(duì)超高層建筑隔震技術(shù)研究，同時(shí)推進(jìn)其標(biāo)準(zhǔn)化工作。

（5）設(shè)計(jì)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(qiáng)迫解耦的方法進(jìn)行振型分解計(jì)算地震作用，這種處理方法對(duì)于附加阻尼比較小時(shí)通常具有較高的精度，但當(dāng)附加阻尼比超過(guò)20%，誤差就比較大。目前正在編制的國(guó)家規(guī)范《隔震建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》擬采用復(fù)模態(tài)分解反應(yīng)譜方法對(duì)包含隔震層、上部結(jié)構(gòu)的整體非比例阻尼體系進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。為體現(xiàn)我國(guó)規(guī)范的先進(jìn)性、安全性，減震建筑相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也需要開(kāi)展相關(guān)工作了。

減震結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法在第一階段設(shè)計(jì)時(shí)，考慮的是多遇地震作用下，而不是國(guó)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(jì)方法可通過(guò)概念設(shè)計(jì)、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(guó)家中震設(shè)計(jì)區(qū)別不大。但對(duì)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(duì)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(wú)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(jì)階段不能為結(jié)構(gòu)提供有效的附加阻尼比。因而設(shè)計(jì)結(jié)果中不能充分體現(xiàn)減震技術(shù)在經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢(shì)。這是目前減震結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段經(jīng)常遇到的問(wèn)題。而如果考慮減震部件在很小變形即進(jìn)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(guò)大，將會(huì)顯著降低其多次循環(huán)的可靠性。減震設(shè)計(jì)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?？梢钥闯鰷p震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jìn)和完善。

（6）村鎮(zhèn)隔震住宅

在汶川地震、玉樹(shù)地震、蘆山地震等大地震中，村鎮(zhèn)住宅損壞較多，給國(guó)家和人民帶來(lái)了很大的人員和經(jīng)濟(jì)損失。近幾年來(lái)國(guó)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(guó)內(nèi)學(xué)者提出了多種適于村鎮(zhèn)住宅的低造價(jià)隔震技術(shù)。下一階段應(yīng)結(jié)合試點(diǎn)工程開(kāi)展村鎮(zhèn)隔震技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，這對(duì)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(huì)意義。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)我國(guó)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(diǎn)、發(fā)展沿革進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。結(jié)合國(guó)內(nèi)的研究進(jìn)展，對(duì)現(xiàn)階段減隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系中存在的問(wèn)題和發(fā)展方向進(jìn)行了討論?？傮w上看，我國(guó)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(jì)、施工、驗(yàn)收工作基本有標(biāo)準(zhǔn)條文可依。隨著研究工作的進(jìn)步和減隔震技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越多，出現(xiàn)了一些新問(wèn)題和新產(chǎn)品，建筑減隔震設(shè)計(jì)、產(chǎn)品等方面的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)文件須加以修訂或進(jìn)一步完善。