結構隔震體系研究進展

閆汝浩 楊景運

（1.寧夏大學土木與水利工程學院 2.商丘建業住宅建設有限公司）

引言

以“小震不壞、中震可修、大震不倒”三個水準為設防目標是一般的抗震設計方法[1]，利用建筑結構本身的延性來消耗地震作用傳遞的能量，進而達到削弱地震作用對上部結構的影響。但地震發生時，大多數結構憑借自身的結構性能很難抵擋地震。為了提高結構的可靠性，減少經濟損失，保障生命安全，對新型抗震體系的探索已十分必要。隨著新型抗震理念的發展，結構抗震設計從傳統的基于力的設計理念轉變為以變形為主的設計理念。隔震結構可將抗震、隔震、消震等多種方式結合起來，有效地減小地震作用對上部結構的影響。在滿足建筑基本功能的前提下，結構抗震性能變好，隔震作用至關重要。

1 隔震結構的基本概述

1.1 隔震結構的基本原理

一般的隔震結構是由下部結構、隔震層以及上部結構這三部分構成[2]，其中隔震層設置隔震支座和阻尼器等減震裝置，并且隔震支座需具備三個特點：一定的豎向承載能力、水平變形能力以及復位特性，而阻尼器消耗地震對結構輸入的能量。隔震結構通過在下部結構設置水平剛度遠低于上部結構的隔震層，來增大結構的自振周期、使結構的阻尼增加，減小上部結構的地震響應。

1.2 隔震結構的分類及特點

隔震結構可分為兩類：①基礎隔震結構；②層間隔震結構。基礎隔震是在基礎與下部結構之間設隔震層，減少地震的能量向上部結構傳遞，其構造如圖1所示。原理是使上部結構的自振周期變大，使其大于建筑場地的卓越周期，減少地震對上部結構的損傷。基礎隔震結構使用范圍：建筑結構高寬比較小，并且上部結構水平剛度較大的建筑物。

圖1 基礎隔震結構

層間隔震是把隔震層設置在結構的中間層，它是對基礎隔震的拓展。層間隔震可以靈活布置，見圖2。原理是通過加隔震層，來隔離地震作用向上部結構傳遞，減小結構所受的地震作用，并通過隔震層上部結構對下部結構的耦合作用，減小結構的地震響應。層間隔震結構適用的情況有[3]：①因條件限制不能采用基礎隔震的結構；②已有樓房的增層、改造、加固；③剛度、質量有突變的結構。

隔震結構的特點主要有：

（1）上部結構的加速度降低。結構基本處于彈性工作狀態，提高整個結構的安全性，減震效果比傳統結構要好很多。

（2）建筑房間利用率增大。一般抗震結構，可能出現梁與柱子截面過大，房間凈面積減小；隔震結構可有效改善這一點。

（3）使用范圍廣。隔震結構可用于一般建筑物、重要建筑物，也可用于建筑物的加固、加層、改造等方面。

圖2 層間隔震結構

2 結論與展望

隔震結構在減震控制、防災減災和經濟效益等方面優勢很明顯，目前，國內外學者在隔震方面進行了探索，并取得了一定成果，但隔震結構還應從以下幾個方面進一步研究：

（1）橡膠廂震支座受溫度、環境的變化的影響明顯，使其力學性能改變。因此，對于帶有橡膠隔震的實際工程進行模擬和計算時應考慮環境變化。

（2）高層及超高層結構的隔震，可考慮隔震層位置和隔震層個數的設置，即在研究中可加設兩道隔震層甚至兩道以上。

（3）多維長周期強震下高層隔震體系地震強度指標與損傷研究。

（4）目前，我國抗震規范僅給出橡膠隔震支座的隔震結構的設計計算方法，未給出滑動支座隔震的相應規定。今后的研究工作中需針對組合隔震技術深入研究。

[1]周福霖.工程結構減震控制[M].北京：地震出版社，1997.

[2]謝 飚.隔震技術在高層建筑中的應用[J].山西建筑，2004，10（2）：69～76.

[3]祁皚，林云騰，鄭國琛.層間隔震結構工作機理研究[J].地震工程與工程振動，2006，26（4）：114～120.