減隔震技術的應用與發(fā)展

張一弛 陳學康

摘 要：近年來，隨著社會經濟的迅速發(fā)展，城市化進程不斷加快。高層建筑及大型橋梁在各個給國家興起。高層建筑結構及橋梁等建筑設計考慮的重點是地震作用。為了減小地震作用所帶來的損失，減隔震技術的運用有重要意義。本文簡要說明了減隔震技術的定義，原理，裝置。同時本文以幾個國家的減隔震技術發(fā)展為例，介紹了減隔震技術的應用以及前景。

關鍵詞：減隔震；建筑物；技術應用；橋梁

引言：地震是一種常見的自然災害，目前，人類社會并不能避免地震的發(fā)生，但是我們能盡量減少生命財產在地震中的損失。因此世界各國都在致力于做好工程抗震減災工作。為了能盡最大限度地減少生命財產損失，必須采用減隔震技術對建筑物進行加固，提高建筑物本身的抗震能力。因此，減隔震技術的研究具有重大意義，本文通過對減隔震技術的發(fā)展和運用進行相應的介紹，希望對讀者有所幫助。

1減隔震技術簡介

1.1減隔震技術

減隔震技術介紹：隔震技術是指在工程結構和基礎之間，設置隔震層，把結構物和地面分開， 隔離地震能量向工程結構傳遞，減輕地震災害。這就是工程隔震保護。消能減震為建筑結構的部分部位。像（支撐，剪力墻等）安裝了消能（阻尼器）或元件的建筑結構。

1.2減隔震技術的原理

1.2.1 減震技術原理

減震技術主要是利用阻尼與耗能構件，在橋梁抗震主要部位改變其結構動力性，進而實現(xiàn)抗震性能的提升。同時研究者還發(fā)現(xiàn)，耗能構件在抗震過程中還可以利用自身結構特點，吸收強力震動帶來的破壞性能量，進而為橋梁結構受到的震動破壞提供緩沖，確保其整體的穩(wěn)定性與完整性。

1.2.2 隔震技術原理

隔震技術則是通過特殊結構造型設計，提高橋體抗震性能。其在設計中采用了較為明顯的震動周期結構，使橋梁在震動發(fā)生時可以確保整體結構適應地震能量輸入，為震動情況下的橋梁提供緩沖保證其整體結構不受到嚴重破壞減隔震技術在使用中的原理分析減隔震技術抗震性能是通過其裝置性能實現(xiàn)的。

1.3減隔震技術的裝置

1.3.1 粘滯阻尼器

粘滯阻尼器的基本工作原理是通過阻尼耗能的方式，來避免橋梁結構的不必要的耗能。粘滯阻尼器主要是依據流體運動的原理進行設計，當一種流體經過節(jié)流孔時，會在一定程度上產生一些粘滯阻力，基于此，在地震來臨時，粘滯阻尼器就像一個“安全氣囊”，在最大限度內對地震可能對橋梁結構造成的沖擊能力進行吸收和消耗，最終保護橋梁結構的安全，最大程度的降低損失。因此，粘滯阻尼器在橋梁領域已廣泛應用。

1.3.2 分層橡膠支座

分層橡膠支座又被稱為板式橡膠支座，其結構主要是由薄鋼板。薄橡膠片相互交替結合而構成的，大多為圓形或矩形構成的支座形狀。在抗震設計過程中，通常需要對阻尼作用與水平剛度進行重點考慮。一般情況下，橡膠支座主要通過消耗變形過程中的能量為支座提供阻尼。膠層變形的速度決定了阻尼的大小。通過相關研究可知，采用天然橡膠制作的支座阻尼約為5%—10%，分層橡膠提供的阻尼通常較小。對此，在進行減隔震橋梁設計時常采用綜合使用分層橡膠支座與阻尼器的方式進行。

1.3.3 擺式滑動摩擦支座

擺式滑動摩擦支座的基本作用原理是通過在曲面上產生的滑動摩擦來抵消地震能量， 延長結構的自振周期， 根據隔震方向分為球面、柱面兩大類，前者用于結構水平的雙向隔震，后者用于結構水平的單向隔震。

2 減隔震技術的發(fā)展狀況及應用

2.1 減隔震技術的發(fā)展狀況

2.1.1 日本減隔震技術的發(fā)展狀況

日本是針對臺風、地震等惡劣環(huán)境因素，日本橋梁設計人員采用先進的抗風、抗震設計方法，通過充分的模型實驗和工藝研究，保證大橋抵御自然災害的能力。目前，日本高橋中的多層橋多（一般3—5 層，有的5 層以上）、高橋多（高度有 的達50m以上）。為在地震時避免受到直接和間接次生災害的影響，日本橋梁設計人員 都作 了抗震考慮，其抗震等級都 比較高。對大跨徑的橋梁（如懸索橋、斜拉橋）進行了特殊的動力分析，如地震時程分析 耐風振的模型實驗等。

2.1.2 美國減隔震技術的發(fā)展狀況

從20 世紀70 年代開始，歐美國家已經將減隔震技術應用到傳統(tǒng)橋梁建造中，如美國在1984年對Sierra Point Bridge 進行抗震加固， 1990 年建造的Sex ton隔震橋也應用了減隔震技術。Sierra Point Bridge建于1965年，長200米，寬40m，當水平方向略有彎 曲 時，動力分析表明在0.69g水平加速度的強震作用下該橋將會遭到破壞；解決辦法是用鉛芯橡膠支座來代替一剛性球鉸支座進行隔震，在不中斷橋上橋下交通的情況下進行。預計這座大橋在設計的地震震級和烈度下，地震發(fā)生時和剛發(fā)生后都能繼續(xù)使用。

2.1.3 中國減隔震技術的發(fā)展狀況

20世紀80年代后期我國學者開始關注橡膠支座隔震技術。以中國建筑科學研究院、華中科技大學、原華南建設學院西院、同濟大學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、振動臺試驗驗證、分析與設計方法、標準編制等方面進行了大量的科學研究工作。到20世紀末，國內關于橡膠支座隔震結構相關科學與技術問題的研究已經取得了大量成果。到21世紀初，我國相繼頒布了隔震技術相關的規(guī)范、規(guī)程和標準圖集，標志著國內的隔震技術也進入了成熟應用的階段。

2.2 減隔震技術的應用

2.2.1 減隔震技術在橋梁中的應用

傳統(tǒng)技術橋梁減隔震的傳統(tǒng)技術，是利用橋梁結構構件自身的強度和變形能力來應對。由于地震對地基的破壞，在傳統(tǒng)上，多是采用精細內部構件來確定橋梁整體的穩(wěn)固和完整無缺。但是因為相當于用橋梁自身來抵御震動產生的動力，不可避免會造成橋梁的損害。 從2008年汶川地震的震后調研顯示： 中小跨徑橋梁的震害主要是主梁移位、支座與擋塊破壞、橋墩局部混凝土開裂等，調研的 2316 座簡支梁橋中發(fā)生橋在橋梁建設和設計的過程中，是通過利用隔震器對橋梁內部結構，進行有效的控制，對地震帶來能量進行有效的阻隔。由此看來減隔震技術進行全面、有效的運用這樣僅僅保證橋梁的質量，相應的也提高了施工單位的質量。

2.2.2 減隔震技術在高層建筑中的應用

高層建筑的整體質量的保障需要減隔震技術。地震對于建筑物的破壞主要是由于地面的不規(guī)則運動對建筑物產生了強烈的振動，由于這種破壞力來自于地面，會借助建筑結構直接向上層建筑框架進行傳遞，因此，要想從根本上提高建筑結構的減震水平，就要對結構底部的有限滑動能予以處理，確保其能合理減輕上部結構的破壞程度。目前，主要是借助軟弱隔震層的變形情況，對地震能量的輸入予以分析，從根本上減少地震地面運動的結構影響力，一定程度上避免地震對人身安全以及建筑物破壞程度的影響。

3 結語

綜上所述，隨著我國現(xiàn)代化科學技術的不斷發(fā)展，減隔震技術得到了高速的發(fā)展，對建筑內部結構起到了有效的保護。本文介紹了減隔震技術概念以及適用條件，歸納了減隔震術的原理和分類，提出了新型減隔震技術在應用上的優(yōu)點，并綜述了減隔震技術在國內外的設計應用，說明了減隔震技術的良好效果。但若想深層次了解減隔震技術，還需相關研究的進一步深入。