浅谈隔震结构

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【摘 要】近期陆续发生的强震，说明全球已进入地质活动的频繁期。而建筑物的抗震设计一直以来就是结构设计的核心问题。本文通过对隔震结构的介绍，包括其隔震原理、隔震装置、发展现状、应用范围及设计方法，并指出目前制约隔震结构发展所面临的问题。旨在为结构隔震设计提供参考。

【关键词】隔震设计；抗震设防；防灾减灾

1、引言

2010年4月14日7时49分，青海省玉树藏族自治州玉树县发生两次地震，其中最高震级为里氏7.1级。距“5·12”汶川大地震（经修正为里氏8.0级），不足两年的时间内，又一次灾难接踵而至，瞬间造成了巨大的人员伤亡和经济损失。我国位于环太平洋地震构造系和大陆地震构造系的交汇区域，自古以来就是地震多发国之一。作为从事结构设计的研究人员，必须想方设法提高建筑物抵御地震的能力，保护人员生命安全，尽可能减少损失。

2、隔震的力学概念及减震原理

传统的抗震思路是等待地震波经场地的滤波放大作用并向上传播后，利用结构物自身的性能抵抗地震作用。

3、隔震装置简介

隔震层的位置应根据具体情况确定，可以有基础隔震、首层隔震、层间隔震、顶层隔震四种不同的位置布置：

隔震装置基本可分为隔震器和阻尼器两类。首先明确要达到隔震效果需要隔震装置满足：足够的竖向刚度和承载力，能稳定承受上部建筑物的重量；较小的水平刚度，从而达到延长结构周期，减少动力响应的效果；具有发生较大位移的能力，并在强震作用下不会出现失稳现象；适量的阻尼还有良好的耐久性。

3.1隔震器简介

目前实际应用的隔震器基本上可以分为橡胶支座隔震器，摩擦滑移隔震器及滚动摆、滚珠、滚轴元件等。

常见的橡胶支座分为钢板叠层钢板橡胶支座、铅芯橡胶支座、石墨橡胶支座等。叠层橡胶支座由厚仅几毫米的薄钢板和橡胶片叠合而成，薄钢板限制了竖向压力引起橡胶片的变形，使橡胶片的中间位置受三向压力，大大提高了支座的竖向刚度。铅芯橡胶支座是在叠层橡胶支座中间钻孔灌入铅芯，提高了叠层橡胶支座的阻尼，如图3.1所示。滚动隔震主要有滚轴隔震和滚珠隔震两种。前者是在基础与上部结构之间设置上、下两层彼此垂直的滚轴，滚轴在椭圆形的沟槽内滚动，具有复位能力。后者是在钢盘内安放用钢箍圈住的钢珠，上面再覆盖钢盘的装置。采用滚动装置时，注意安装有效地限位、复位机构，使结构物不致在地震作用下出现永久变形[3]。

3.2阻尼器简介

安装在结构上，提供振动阻力，吸收振动能量的装置称作阻尼器。从工作原理方面考虑，与隔震支座组合使用的阻尼器主要可以分为以下两类【4】：

①滞回衰减型：铅阻尼器、钢棒阻尼器、摩擦阻尼器等，主要利用变形滞回消耗能量。

②粘性衰减型：油阻尼器。粘弹性阻尼器等，主要利用与速度有关的粘性体的抵抗作用。

除此之外，还有磁流变阻尼器和可控摩擦阻尼器，其参数可以随外部激励调节，称为智能阻尼器。阻尼器必须满足具有良好的阻尼性能、变形性能及耐久性。

4、隔震技术的发展现状及应用范围

在我国，基础隔震研究起步相对较晚，我国学者从80年代初我国学者开始进行了隔震建筑的一系列研究和实践。概括来说，1993年以前以摩擦滑移隔震体系为主，1993年以后，逐渐以橡胶支座隔震体系为主。