高層隔震體系的發(fā)展概述

高璐

（華北理工大學(xué)，河北 唐山 063210）

隔震思想已經(jīng)有100 多年的歷史，河合浩藏在1988 年在其著作《地震時(shí)不遭受大震動(dòng)的結(jié)構(gòu)》中提出基礎(chǔ)隔震的主要思想是最早提出的學(xué)者。直至20世紀(jì)20 年代開始逐步在工程上應(yīng)用，近年來，隔震技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用。常見的隔震系統(tǒng)包括橡膠支座隔震系統(tǒng)、滑移支座隔震系統(tǒng)和混合隔震系統(tǒng)，這些隔震系統(tǒng)已經(jīng)大量應(yīng)用在橋梁建筑等多方面。

另一方面，高層建筑也伴隨著社會(huì)的發(fā)展成為主要發(fā)展方向，但是隔震大部分應(yīng)用和研究集中在中低層建筑，但高層的隔震不同于中低層建筑，對高層隔震進(jìn)行研究也是必然方向。其中基礎(chǔ)采用橡膠墊隔震支座是目前國內(nèi)高層結(jié)構(gòu)隔震的主要方法，同時(shí)國內(nèi)對高層隔震的研究主要集中在高層減震性能分析、等效簡化模型、支座受拉問題和對應(yīng)措施以及高寬比限值等這些方面的問題，并取得了一定的成果。這里主要從高層隔震結(jié)構(gòu)的體系發(fā)展方面進(jìn)行研究。

一、高層隔震體系發(fā)展

隔震層是隔震結(jié)構(gòu)最重要的部分，隔震結(jié)構(gòu)的水平變形大部分都集中在隔震層，上部結(jié)構(gòu)基本上是平動(dòng)，主要是依靠隔震層的阻尼器來吸收地震傳向上部結(jié)構(gòu)的能量，減少地震響應(yīng)，所以隔震結(jié)構(gòu)的隔震層是提高隔震建筑可靠性的依據(jù)。目前國內(nèi)外從隔震層角度劃分隔震體系一般包括基礎(chǔ)隔震和層間隔震。關(guān)于基礎(chǔ)隔震的研究時(shí)間較長，我國的基礎(chǔ)隔震研究是1997 年周福霖首次完整地介紹了基礎(chǔ)隔震的動(dòng)力反應(yīng)分析、振動(dòng)臺試驗(yàn)、地震考驗(yàn)和工程實(shí)用算法?；诖酥蟠罅康膶W(xué)者對基礎(chǔ)隔震進(jìn)行了研究，魏德敏等人通過有限元軟件對采用基礎(chǔ)隔震的建筑進(jìn)行研究，通過對非隔震結(jié)構(gòu)和采用基礎(chǔ)隔震的高層建筑進(jìn)行對比研究，計(jì)算結(jié)果表明采用基礎(chǔ)隔震有效的減小了高層結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。

另一種隔震體系，層間隔震由徐忠根、周福霖等最先在國內(nèi)提出相關(guān)的隔震體系和應(yīng)用研究，并在1995 年的汕頭博物館中采用了層間隔震方案。國外學(xué)者小林正人等人也對層間隔震進(jìn)行了系統(tǒng)地分析研究，集中分析了層間隔震體系的模態(tài)連成作用以及層間隔震結(jié)構(gòu)的彈性和彈塑性動(dòng)力反應(yīng)，最終結(jié)論表明層間隔震結(jié)構(gòu)的反應(yīng)和非隔震結(jié)構(gòu)相比小，但和基礎(chǔ)隔震比較的反應(yīng)較大。對于高層建筑而言，采用基礎(chǔ)隔震的高層建筑，由于結(jié)構(gòu)自有周期較長，采用基礎(chǔ)隔震形式很難達(dá)到較好的控制效果，根本無法達(dá)到較好的隔震效果，同時(shí)會(huì)延長高層建筑的自震周期時(shí)間，無形中增大了建筑的自身重量，對隔震效果有很大的影響。同時(shí)采用基礎(chǔ)隔震的高層結(jié)構(gòu)在大幅擺動(dòng)的狀況下，會(huì)破壞支座，導(dǎo)致傾覆效應(yīng)，所以目前基礎(chǔ)隔震還是應(yīng)用于高寬比小于4 且上部結(jié)構(gòu)剛度較大的建筑。針對基礎(chǔ)隔震在高層建筑中的缺陷祁皚等人對高層建筑的層間隔震的進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明在采用隔震層相連的梁柱桿端彎矩可能會(huì)增大，指出結(jié)構(gòu)使用層間隔震具有明顯的效果，是隔震技術(shù)發(fā)展的新成果。

二、結(jié)語

國內(nèi)外目前對于高層隔震已經(jīng)進(jìn)行了很多研究，但高層隔震的研究還是相對較少，并且還存在很多問題。隔震體系還在發(fā)展過程中，未來還需要對高層隔震的問題進(jìn)行研究，現(xiàn)存高層隔震體系在基礎(chǔ)隔震的狀態(tài)下仍未徹底解決傾覆問題，雖然相比之前已經(jīng)有很大的進(jìn)步，但還需繼續(xù)發(fā)展和研究。