建筑減隔震技術的適用性及在云南推廣模式研究

張 維，孫 靜，甘祖兵，普萬里（云南省科學技術情報研究院，云南 昆明 650051）

建筑減隔震技術的適用性及在云南推廣模式研究

張 維，孫 靜，甘祖兵，普萬里
（云南省科學技術情報研究院，云南 昆明 650051）

云南是中國內陸地震的多發區，在云南推廣建筑減隔震技術對于提升建筑結構抗震水平和節約工程造價具有重大意義。建設減隔震技術是在建筑物的上部結構與地基之間，設置由隔震支座和阻尼器組成的隔震層，通過改變結構體系震動特性，延長結構周期。云南減隔震技術研發與全國同步。1993年，云南省地震工程研究院等單位承擔的“八五”科技攻關項目“隔震橡膠支座開發研究”，經鑒定達國際先進水平。從實證上說明建筑減隔震技術具有經濟實用性。建筑減隔震技術，技術成熟，可使建筑物節省造價，只要采取適宜的推廣模式，就能實現以科技應對自然災害發揮作用。

減隔震技術；適用性；云南；推廣

0　引言

云南地處印度板塊與歐亞板塊碰撞帶東緣，地殼運動劇烈，是當前世界內陸地震最為頻繁的地區之一，被劃分在中國五大地震區內。國家地震局的統計數據顯示，近100年以來，中國內陸7級以上大震和6級以上強震有23.6%和18.8%在云南發生，僅2014下半年到2015年3月，就相繼發生了魯甸6.5級、景谷6.6級、滄源5.5級和嵩明4.5級地震。

建筑減隔震技術是可在云南抗震設防區大規模推廣的技術。云南省“八五”時期完成的重點攻關項目“隔震橡膠支座開發研究”達到國際先進水平，并實現了工程應用。但由于各種原因，建筑隔震技術這項成熟、有效的抗震減災技術還沒有得到高度重視和廣泛推廣應用，甚至連許多的相關職能部門和工程設計人員也不太了解和熟悉這項技術。本文回顧了建筑減隔震技術的發展，對建筑減隔震技術原理及其經濟適用性進行了分析，提出了若干推廣模式。

1　建筑減隔震技術國內外發展狀況概述

建筑減隔震技術［1］，是在建筑物的上部結構與地基之間，設置由隔震支座和阻尼器組成的隔震層，通過改變結構體系振動特性，延長結構周期。地震時，隔震層的水平大變形運動將消耗掉大部分地震能量，減少地震能量向上部結構的輸入，降低地震引起的建筑物上部結構加速度反應引起的變形，從而減小地震對建筑的破壞。

上世紀60年代起，新西蘭、美國等開始對減隔震技術進行理論和實驗方面的研究，并進行工程應用。上世紀70年代新西蘭最先在彈性支座中加入鉛芯形成隔震支座，之后意大利也開始采用減隔震技術。美國從1979年開始推廣疊層橡膠支座減隔震技術，1994年洛杉磯6.7級地震中，使用疊層橡膠支座減隔震技術，設置了149個隔震支座的美國南加州大學醫院8層大樓絲毫未損，樓內部分人員沒有強烈的震感，醫療設備未受損，震后成為急救中心；而同一震區未采用減隔震技術的6層橄欖景醫院則遭到了嚴重破壞，20多天后救護功能才得以恢復。采用減隔震技術的日本西部郵政大樓也經受住了1995年阪神7.2級地震的考驗，結構良好，內部裝設和設備完好。

1993年，我國最早的橡膠支座隔震建筑在汕頭建成，被聯合國評價為“世界隔震技術發展的第三個里程碑”。2008年“5.12”汶川地震中，采用隔震技術的甘肅省隴南武侯區的幾棟6層建筑完好無損，居民無強烈震感，經受了實踐的檢驗。

云南省減隔震技術的研發與全國同步。1993年云南省地震工程研究院、云南省橡膠制品研究所、云南省設計院和昆明理工大學等聯合承擔的云南省科委（現云南省科技廳）重點“八五”攻關項目“隔震橡膠支座開發研究”成果［2］，經驗收鑒定達到國際先進水平，并實現工程應用。目前，云南已引進周福霖院士設立工作站，成立了云南省減隔震技術研發示范基地及抗震工程技術研究中心，在昆明新機場建成全世界最大的單體隔震建筑，在國內首次進行了實體高層隔震建筑原位動力試驗。

2 建筑減隔震技術的適用性分析

2.1 建筑減隔震原理模型分析

建筑減隔震技術需要考慮2個基本因素，一是隔震系統對地面震動反應不靈敏，二是采取減震和吸震措施衰減地面震動的振幅。這里基于仿真原理［3］，用阻尼彈簧振子對建筑減隔震系統進行仿真，當地震波作用時，地面產生振動，則減隔震系統的震動可用受迫阻尼振動模型描述，此時系統的振動振幅與地面振動振幅比為：

T（f）=減隔震振幅/地面振幅

式中，T（f）為減隔震系統振動傳遞系數，k是有效彈性系數，M是系統的總質量，b是阻尼系數，f是振動頻率。

2.2 建筑減隔震技術經濟適用性分析

我們通過經典教科書的一個算例［4］，分別采用疊層橡膠支座減隔震技術和傳統框架抗震技術進行造價對比，來說明建筑減隔震技術的經濟適用性。

該建筑是位于9度設防區，Ⅲ類場地上的4層鋼筋混凝土教學樓，長34.2米，寬9.3米，層高3.6米，總高度34.2米，建筑面積1 290平方米。經計算采用18個疊層橡膠支座，以框架造價每平方米1 500元［5］，物料消耗及概算對比如表1所示：

表1（非）減隔震技術建筑應用物料消耗及概算對比表

以每噸鋼材5 000元計算，根據4項綜合，應用減隔震技術相比傳統框架結構，理論上在結構土建部分造價節省每平方米47元，節約百分比為5%。另外，根據云南洱源中學教學樓和云南防震中心綜合樓建造實際，兩棟建筑主體結構部分造價節約分別是每平方米46元和每平方米35元，節約百分比分別是5%和4%，從實證上也充分說明了建筑減隔震技術的經濟適用性。

3 云南建筑減隔震技術推廣模式研究

目前，雖然云南應用減隔震技術的建筑工程已達600多棟，面積超過500萬平方米［6］，但減隔震建筑技術應用面積不足建筑工程面積的萬分之一，有必要對云南建筑減隔震技術推廣模式進行研究。

3.1建筑減隔震技術商品型推廣模式

商品型推廣是指由實物流轉而引起的技術推廣。從技術哲學角度看，以生產手段和勞動產品形態出現的實物，都是特定技術的物化，都能從中反應某種技術的存在。建筑減隔震技術采取這種模式進行推廣，是通過出售減隔震核心部件“疊層橡膠支座”來實現實物的空間流動或轉讓，這是所謂的“硬”推廣，主要體現為建筑減隔震產品安裝設計及施工、隔震裝置托換、隔震監測系統的綜合成套設備出售等。

3.2建筑減隔震技術服務及延伸型推廣模式

服務及延伸型推廣是指技術技能、經驗和方法等精神范疇，不依賴實物的轉移、直接傳播和流動所引發的技術推廣。建筑減隔震技術采取這種模式進行推廣，是建筑減隔震專利技術、技術訣竅、信息情報等知識形態的商品持有者進行技術咨詢、許可、交易、投資建廠實現成果推廣。這是所謂的“軟”推廣，主要體現為建筑減隔震個性化方案咨詢、設計，核心部件產品性能及質量檢驗，技術持有者異地直接投資進行產品研發、生產。

3.3建筑減隔震技術人力資源型推廣模式

人力資源型推廣是由人力資源流動而進行的成果推廣。由于技術無論呈現何種具體形態，其核心都是以人為終極存在的，技術為人所發明，被人所掌握和應用。因此，建筑減隔震技術采取這種模式進行推廣，是建筑減隔震專利技術、技術訣竅、信息情報等掌握者，通過異地遷徙、調動、招聘、交流往來、培養等實現技術在異地的推廣，包括建立的院士專家工作站、研發示范基地、工程技術研究中心等。這是所謂的“本地化”推廣模式，是建筑減隔震技術推廣模式的高級形態，但這種模式需要在前兩種模式基礎上進行。

目前，對于地震設防區標準化的公共基礎設施、公共服務設施和民居聚居區，宜用商品型推廣模式，多采取政府示范工程的形式開展建設；對特定地質構造和民族特色的個性化的設防區，宜用服務及延伸型推廣模式，市場化的形式較多；而提高區域的建筑減隔震技術應用，增強技術應用的力度，宜采用人力資源型的推廣模式。在實際的運行過程中，應以某種模式為主導并兼容另外的模式，或采取混合模式，以求達到最大效果。

4　結論和展望

按照現行國家標準《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），云南省129個縣（市、區）均位于抗震設防烈度6度及其以上地區，其中，9度設防區3個、8度設防區56個、7度設防區57個、6度設防區13個，云南城鄉建設抗震設防工作面臨十分嚴峻的形勢。歷次震害調查表明，地震災害造成的經濟損失和人員傷亡主要源于建（構）筑物和工程設施的破壞、倒塌以及由此引發的次生災害。建筑減隔震技術在技術上成熟，經濟上不但不會增加成本，還可使建筑物節省造價，只要采取適宜的推廣模式，將為云南依靠科學技術防震減災，實現以科技主動應對自然災害發揮重要作用。

［1］ 李艷霞. 隔震和消能減震技術的應用［J］. 中國公路， 2012 （20）：120—121.

［2］ 谷一山， 安曉文， 宋廷蘇. 減隔震技術在云南的推廣應用［J］. 防災博覽， 2011（3）：55—61.

［3］ 吳重光. 仿真技術［M］. 北京： 化學工業出版社， 2000： 44—50.

［4］ 王亞勇，戴國瑩. 建筑抗震設計規范算例［M］. 北京：中國建筑工業出版社，2006.

［5］ 云南省住建廳. 2013年云南省土建工程預算定額［S］.云南： 云南省住建廳， 2013.

［6］ 潘文. 近年來我省減隔震技術應用若干進展及問題［J］. 云南建筑，2013（2）： 8—10.

P315.9

A

1004-1168（2015）04-0070-03

2015-06-04

張 維（1978-），男，云南昆明人，助理研究員，工學碩士，從事技術轉移、區域經濟和產業經濟等研究工作。