建筑結構應用隔震技術若干問題分析與思考
——以2016(廈門)結構減隔震技術交流及項目觀摩會為例

林智鍇 黃燕萍 潘應志 張晗旭 趙鵬 吳應雄

(福州大學土木工程學院 福建福州 350116)

建筑結構應用隔震技術若干問題分析與思考
——以2016(廈門)結構減隔震技術交流及項目觀摩會為例

林智鍇 黃燕萍 潘應志 張晗旭 趙鵬 吳應雄

(福州大學土木工程學院 福建福州 350116)

為了進一步推廣隔震技術在福建省建筑結構中的應用，文章通過整理歸納2016(廈門)結構減隔震技術交流及項目觀摩會的會議內容及交流成果等方式，結合福建省隔震技術應用現狀及有關文獻資料,對福建省隔震技術的應用現狀和出現的問題進行分析總結。發現福建省建筑結構在隔震技術推廣應用過程中，存在應用規模小，技術應用水平低的問題。分析問題成因，在于缺少有關政策支持和相關技術的普及。最后，強調在福建省推廣隔震技術的必要性，建議通過出臺政策和普及隔震技術知識，促進隔震技術在福建省建筑結構中的應用。

建筑結構；隔震技術；隔震支座；高層隔震；地方政策

0 引言

福建省地處東南沿海，與臺灣省隔海相望。其地處華南沿海地震帶北段內，存在3條主要的地震構造帶，自西向東依次是：邵武-河源地震構造帶、政和-海豐地震構造帶、長樂-詔安地震構造帶。同時，沿海又緊鄰地震活躍的臺灣地震帶，并受環太平洋地震帶的影響，是我國主要的地震活動區之一。對隔震技術的應用有天然的需求。

隔震、減震及結構控制技術是城鄉建筑大幅度提高地震安全性、防止地震破壞的最有效途徑[1]。在我國，隔震技術的研究始于20世紀70年代，并于20世紀 90年代建成了國內第一幢使用疊層橡膠支座的隔震住宅樓。此后，隔震技術在我國建筑結構中不斷得到應用。2008年汶川地震后，建筑結構抗震技術在我國愈發受到重視，其中隔震技術因為其適用范圍廣，經濟性適宜并經受過震害的檢驗優勢，使各級政府、住建廳、建設局等政府單位逐步提高了對隔震技術應用的重視，出臺相關政策進行推廣宣傳。在全國范圍內，隔震技術已經在四川、云南等省市廣泛應用，并形成了相關的產業鏈。與此同時，隔震技術的研究也朝向更深層次發展。2010年，呂西林等[2]對復雜高層建筑抗震與消能減震進行研究，提出了改善高層建筑抗震性能的3種方法。2013年，王亞勇[3]對一幢超高層建筑進行全面剖析，證明我國規范關于樓層最小地震剪力系數的規定不但是必要的，也是合理可行的。同年，王兆樑等[4]對某基礎隔震結構的設計進行了研究。2016年，杜永峰等[5]對超長復雜隔震結構抗連續倒塌性能進行研究，表明超長復雜隔震結構具有良好的抗連續倒塌性能。2017年，王曙光等[6]對組合結構在高層結構中的應用進行研究，表明采用組合隔震技術能顯著降低上部結構地震作用。

然而，福建省在建和已建成的隔震建筑項目不超過30個，在全國建筑總量中比重較低。福建省業界內對建筑結構采用隔震技術的認識還不到位，換言之，福建省內對隔震技術重視不足。基于此，本文以2016(廈門)結構減隔震技術交流及項目觀摩會為契機，對福建省隔震技術應用現狀展開調研，從政策、技術等方面對建筑結構應用隔震技術中出現的問題進行分析總結，為促進隔震技術在福建省建筑結構中的應用提出建議。

1 減隔震技術簡介

大會上，6位專家學者及有關領導首先做主題報告，介紹了減隔震技術的相關知識。

隔震技術是在建筑物的基礎、底部或下部結構與上部結構之間設置由建筑隔震橡膠支座(包括連接件)和黏滯阻尼器(包括連接件)等部件形成隔震層，把上部結構和下部基礎(結構)隔離，以此消耗地震能量，避免或減少地震能量向上部傳輸，更有效地保障上部結構安全的工程措施[7]。對結構進行觀測發現，對于設置有隔震層的結構，在面臨地震作用時，上部結構近似平動，結構地震響應可減小為抗震結構的1/3～1/5，僅相當于不隔震情況下的1/4～1/8，在強震情況下為1/2～1/16，從而達到“以隔減震”的作用。也就是，采用隔震技術的建筑，在8級地震作用下產生的震動，僅相當于不采用隔震技術的房屋在5.5級地震作用下產生的震動。隔震技術不僅能起到減輕地震對上部結構造成的損壞，而且對于室內設備、設備管道也能起到有效保護的作用，這對于震后的救援與重建有重大意義。據中國勘察設計協會抗震防災分會的不完全統計，到目前為止，我國國內已建成隔震建筑超過3500棟，總量位居世界第二。這些隔震建筑主要分布在我國云南、四川、江蘇、新疆、甘肅和北京等省市，而福建省所占比例僅為0.7%。

耗能減震技術的要點，在于把阻尼器設置在結構物的節點或連接處，或者直接令結構物中的部分構件具有耗能能力，以此來保證吸收風作用和地震作用下產生的能量。試驗證明，在風載或小震作用下，阻尼器和耗能構件基本不發揮作用，只有當在大風或強震作用下，阻尼器或耗能構件會比主要結構更快進入彈塑性或塑性狀態，并產生較大的阻尼，以此吸收大量能量，避免或延緩主要結構進入彈塑性或塑性狀態，從而減少主要結構在大風強震情況下受到的振動和破壞，提高建筑舒適性和安全性。

2 福建隔震技術應用的若干問題

2.1應用隔震技術的建筑總量小

福建省建筑結構隔震技術的應用主要經歷了3個階段。第一階段為試點工程階段。在1999年建成了第一棟隔震建筑——泉州市洛江區吉苑小區住宅樓。該工程為兩棟6層框架結構，建筑面積約為3000m2，采用底層柱頂的隔震形式。第二棟為省地震局綜合防災中心，該工程于2001年建成，為11層框架結構，建筑面積約為9800m2，采用基礎隔震形式。這階段主要為新技術應用的示范階段，以政府為主導，由省外有隔震建筑設計經驗的專家擔任主要設計人員。因此，整體建筑規模小，僅具有示范作用。

第二階段為初步應用階段。在汶川大地震發生后，響應國家政策的號召，福州大學祁皚教授和吳應雄副教授帶領的結構減隔震研究課題組，展開了一系列關于建筑隔震技術理論與試驗的研究，結合實際工程應用隔震技術，為福建省隔震技術的應用積累了豐富的理論儲備，同時也收獲了一定的隔震技術應用經驗，為隔震技術在福建省進一步推廣做好了準備。在這個階段隔震工程主要為配合科研研究建筑，整體規模不大。

目前，隔震技術在福建省正處于應用推廣階段。自2012年起，在廈門市建設局和湖里區人民政府的支持下，湖里區教育局的新建校舍項目開始應用隔震技術，并由福州大學土木工程學院配合進行隔震專項設計和施工技術服務。截止至2016年12月，福建省在建和已建成的隔震建筑共計約26個項目，總建筑面積超過16萬m2。

與云南、四川、江蘇等省份相比，福建省應用隔震技術的建筑規模小，數量少。整個產業鏈更是處于發展階段，相關設備廠商等均不成熟，對外省相關產業存在較大依賴性。

2.2隔震技術應用水平低

國內外工程實踐表明，隔震建筑的抗震安全性優越，但在地震發生時，隔震建筑位移比抗震建筑大，局部節點構造如果沒有采用恰當的做法，節點將產生損壞并阻礙水平變形，影響建筑使用功能和抗震性能。而在福建省由于缺乏相關的工程知識和經驗，構造問題尤為突出。

隔震建筑的構造設計和施工缺陷將導致在地震發生時，隔震建筑無法進行正常水平位移，雖然從整體上看隔震建筑主體結構損傷小，但是在細部上許多隔震建筑構造被破壞，建筑正常使用受影響。嚴重時，這些缺陷相當于減弱隔震建筑上部結構的抗震性能，使其在地震中遭到嚴重破壞。因此，工程人員應對隔震建筑的構造設計和施工引起重視，提高隔震建筑構造的設計水平和施工水平。

3 存在問題分析

3.1政策因素

2008年汶川地震后，建筑結構抗震在我國愈發受到重視，其中以隔震技術為代表的抗震技術，適用范圍廣，經濟性適宜，并得到了震害的檢驗，使各級地方政府、住建廳、建設局等逐漸重視隔震技術應用政策推廣宣傳。住房和城鄉建設部住建部于2009年5月印發《關于切實做好全國中小學校舍安全工程有關問題的通知》(建質〔2009〕77號)，國務院也于2010年6月下發《關于進一步加強防震減災工作的意見》(國發〔2010〕18號)，雅安地震后，住建部于2014年2月21日下發《關于房屋建筑工程推廣應用減隔震技術的若干意見(暫行)》(建質〔2014〕25號)，以上3份通知意見在全國引起了巨大的反響。

云南省作為地震災害嚴重的主要省份之一，基于住建部和國務院的政策推廣通知，連續出臺了《關于貫徹國務院進一步加強防震減災工作意見的實施意見》《關于進一步加快推進我省減隔震技術發展與應用工作的通知》《關于加快推進減隔震技術應用的通知》，大力發展扶持減隔震產業，在全社會全面推廣減隔震技術。經過幾年的發展，云南省編制了隔震產品檢驗、施工及驗收規范等地方標準，成為我國減隔震發展最為成熟、應用最為廣泛的地區。除此之外，重慶、四川和江蘇等地區也出臺了一系列類似的政策或意見。

反觀在福建省十幾年的隔震技術應用推廣過程中，由于受到工程經濟性、工程經驗欠缺等因素的制約，應用推廣面臨困境，對政策強制力和行政激勵措施需求迫切。然而直至今日，福建省仍然沒有出臺具有強制性的、有可行性的政策或意見。

在福建省沿海城市，如廈門、泉州兩市為地震重點監視防御區，但僅有廈門市發布過《關于進一步推動廈門市義務教育學校規范建設的意見》《廈門市建設局關于在我市房屋建筑工程中推廣應用減震隔震技術的意見》兩份文件。雖然以上兩份文件只是提倡對抗震設防類別為重點設防類的建筑工程應用減隔震技術進行抗震設計，缺乏必要的強制力，但對于減隔震技術的應用仍然發揮了一定的推動作用。

3.2隔震知識普及程度不足

在福建省，隔震技術仍處于發展階段。許多設計、施工單位對于隔震技術只有初步的認識，而對于其中蘊含的技術原理缺乏了解，加之福建省建成的隔震建筑總量少，對于施工技術、構造要求也只有少數參與過施工的單位有基本的了解。與之對應的監理單位和質檢等部門在進行隔震建筑的驗收時往往依據常規建筑規范，而不是依據《福建省建筑工程隔震橡膠支座和裝置施工及驗收規程》等隔震建筑規范。或者在依據相關規范進行驗收時仍依照過往的經驗，導致驗收標準不到位，甚至對正確的施工做出錯誤的評判。

設計、施工、監理、質檢等建設相關單位和部門對隔震技術的應用在技術上缺乏認知，對其內在的耐久性、安全性、可行性要求缺少基本認知。加之，施工缺乏經驗，造成隔震技術的應用水平低下。

4 對策與建議

本次2016(廈門)結構減隔震技術交流及項目觀摩會主旨在于推動減隔震技術在廈門市乃至福建省發展，交流減隔震結構體系新技術研究成果與工程應用。在本次大會上，進行主題報告的6位專家從減隔震技術發展的前沿領域出發，結合工程實例，深入淺出地為參會人員普及了結構減隔震技術的基礎知識，并為在福建省建筑結構中有效應用減隔震技術提出了意見。此外，大會還展示了隔震支座等有關產品，組織參會人員進行減隔震建筑實地觀摩，得到大量利于減隔震技術發展的對策與建議。

4.1加緊出臺相關政策、法規

周福霖院士的主題報告，從結構抗震技術的演變與發展出發，結合抗震設計的設防目標——“小震不壞、中震可修、大震不倒”，指出了傳統抗震結構設計中存在的問題，首先是難以控制結構在地震作用下的破損程度，保證建筑物不倒塌。其次是抗震結構只保證建筑的結構不被破壞，而對于建筑物內部的儀器、設備等沒有進行保護，尤其對于醫院、指揮中心等災后救援、重建有重要功能的建筑，僅僅采用抗震設計是不足的。此外，隨著設計烈度的提高，抗震設計的經濟成本大幅提高。周院士列舉了臺灣9·21地震、智利大地震、汶川地震中的實例論證上述問題，同時指出在現行條件下采用減隔震技術可以在小幅度增加成本的情況下顯著提高結構抗震安全性。

周福霖院士著重指出廈門市對于地震的設防標準不夠，整體設防標準偏低，地震往往發生在意想不到的地方，極有可能造成巨大的損失。他鼓勵相關的政府有關部門及相關從業人員盡快制訂并出臺相關的具有強制性和引導性的政策文件，推廣減隔震技術在廈門的應用，以提高廈門市乃至福建省建筑抗震等級，防患于未然。

4.2促進減隔震知識的交流

本次大會在主題報告以外還進行了產品展示、項目觀摩兩個項目，從理論到實踐全方位、多層次的對減隔震技術進行展示。

王曙光教授在報告中對現有的各類減隔震裝置進行了系統性的介紹。基礎隔震裝置主要分為兩類——隔震橡膠支座及彈性滑移支座，如圖1所示。消能減震裝置主要分為兩類——速度相關型(如粘滯消能器、粘彈性消能器)和位移相關型(如金屬屈服消能器、摩擦消能器)，并詳細介紹了各類裝置的工作原理。同時，大會展示了疊層橡膠隔震支座等隔震產品。與會人員既得到了相關的理論知識，又實際接觸了相關產品，對減隔震技術有了進一步的了解。

(a)隔震橡膠支座

(b)彈性滑移支座圖1 兩種隔震裝置

大會除了理論知識的交流，還有工程實踐案例的觀摩和交流。參會人員實地觀摩了湖里中學、湖里塘邊幼兒園、國際中心大廈等在廈門當地具有代表性的減隔震建筑，對減隔震技術的應用進行實地考察了解。參會人員接觸到隔震技術在實際應用中的各類構造細節、附屬裝置等，并提出了許多問題，通過引導人員的解釋說明，解除了很多有關減隔震技術的疑惑。

4.3擴大隔震技術應用范圍

主題報告中王亞勇教授、呂西林教授、杜永峰教授從隔震技術在高層、大跨結構中的應用和超長復雜隔震結構兩方面出發，介紹了隔震技術在高層、復雜結構方面的發展、應用以及所遇到的問題。王亞勇、呂西林兩位教授指出，減震技術可以為整體結構提供適當的阻尼和剛度，從而降低結構的地震反應，同時

提高建筑結構的舒適性。杜永峰教授則通過分析1900～2005年間地震死亡人數的變化來體現了隔震技術帶來的巨大效益，并從自身研究出發指出了超長隔震結構在工程應用中出現的問題。他們共同闡述了減隔震技術領域最前沿的成果。

3位教授共同指出，隔震技術經過十多年的發展，已經有豐富的工程實例證明了建筑隔震技術減災效果明顯，其應用條件已經成熟，社會各界應給予關注。福建省的隔震建筑的發展也應逐步從低層、簡單建筑結構向高層、復雜的方向發展，逐步擴大隔震技術應用范圍，通過工程實踐發現問題，解決問題，促進減隔震技術在福建省的應用與推廣。

5 結論

(1)對福建省所處的自然環境而言，在福建省推廣隔震技術有其必要性。

(2)從政府政策方面分析，福建省的隔震技術發展，一方面有住建部下達的綱領性文件指引，另一方面有其他省市的先進經驗借鑒學習。由此觀之，福建省發展隔震技術具有良好的政治環境。但僅從當下看，福建省缺乏與住建部綱領性文件配套的具有強制性的文件，可以說沒有這樣一份文件，福建省的減隔震技術應用很難推廣開來。

(3)從技術方面看，福建省也已經出臺了《福建省建筑工程隔震橡膠支座和裝置施工及驗收規程》，為隔震建筑的建設施工提供了依據。然而，在福建省仍缺少有相關施工經驗及掌握相關技術的施工單位。

隔震技術經過十幾年的發展，無論在理論上還是在技術上都已經日趨成熟，也有了一定數量的工程實例，其大規模應用的技術條件已經成熟，有鑒于此，可以在福建省各地大力推廣建筑減隔震技術。

[1] 周福霖．隔震、消能減震與結構控制體系——終止我國城鄉地震災難的必然技術選擇[J]．城市與減災，2016(5)：1-10．

[2] 呂西林，蔣歡軍．復雜高層建筑抗震與消能減震研究進展[J]．建筑結構學報，2010，31(6)：52-61．

[3] 王亞勇．關于建筑抗震設計最小地震剪力系數的討論[J]．建筑結構學報，2013，34(2)：37-44．

[4] 王兆樑，吳應雄．某基礎隔震結構的設計與應用研究[J]．福建建筑，2013(6)：6-8，11．

[5] 杜永峰，朱翔，陸新征，等．超長復雜隔震結構抗連續倒塌性能分析[J]．土木工程學報，2016，49(S1)：90-95．

[6] 章征濤，劉偉慶，王曙光，等．組合隔震技術在某高層結構中的應用[J]．建筑結構，2017，47(8)：87-92．

[7] DBJ/T13-247-2016 建筑工程隔震橡膠支座和裝置施工及驗收規程[S].福州：福建省住房和城鄉建設廳．2016.

AnalysisandThinkingonSomeProblemsofIsolationTechnologyforBuildingStructure——Taking2016 (Xiamen)Structuralisolationtechnologyexchangeandprojectobservationmeetingasaexample

LINZhikaiHUANGYanpingPANYingzhiZHANGHanxuZHAOPengWUYingxiong

(College of Civil Engineering，Fuzhou University，Fuzhou 350116)

In order to further promote the application of isolation technology in the construction structure of fujian province.Through all the 2016 (xiamen) structural isolation technology exchange meeting content and interaction and project had results, combining with isolation technology application present situation of fujian province and the relevant literature, the application of the vibration isolation technology of fujian province present situation and problems in the analysis summary. In the process of application of seismic isolation technology, the problems of low application scale and low level of technology application are found. At the same time, it is pointed out that the cause of the problem lies in the lack of relevant policy support and the popularization of related technologies. Finally, the paper emphasizes the necessity of promoting isolation technology in fujian province, and proposes the adoption of policies and popularizing isolation technology to promote the application of vibration isolation technology in the construction structure of fujian province.

Construction structure; Isolation technology; Vibration isolation support; High-rise isolation; The local policy

TU352.1+

A

1004-6135(2017)10-0046-04

福州大學第22期本科生科研訓練計劃(項目號22116)。

林智鍇(1996.2- )，男。

E-mail:510960151@qq.com

吳應雄，男，博士，副教授。

2017-05-08