地震是人類社會無法避免的一種自然現象,據不完全統(tǒng)計,地震造成的人員傷亡和經濟損失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。提高建設工程的抗震能力,這也是主動防災、科學避災、有效減災理念的體現。
結構減震控制技術俗稱減隔震技術,是減震技術與隔震技術的統(tǒng)稱。減震技術是在結構上設置耗能裝置,通過該裝置產生摩擦、變形消耗進入結構的地震能量,以減小主體結構的地震反應,從而避免結構產生破壞或倒塌,達到減震控制的目的。隔震是指在房屋底部或中間設置柔軟的隔震層,以隔離和消耗地震能量,減少輸入上部結構的地震能量,達到減震控制的目的。僅從效果上看,隔震技術比減震技術更有效。但是,隔震技術和減震技術各有其適用范圍,隔震技術不能取代減震技術。
北京大興機場隔震技術應用
減隔震技術的快速發(fā)展始于20 世紀60 年代。20 世紀60 年代中后期,新西蘭、日本、美國等多地震國家對隔震技術開展深入、系統(tǒng)的理論和試驗研究,取得了較好的成果。70 年代,新西蘭率先開發(fā)出鉛芯疊層橡膠支座,大大推動了隔震技術的實用化進程。到20 世紀90 年代,全世界至少有30 多個國家和地區(qū)開展“基礎隔震”技術的研究,并在美、日、法、新、震”建筑物。1994 年洛杉磯地震,采用建筑隔震技術的USC 大學醫(yī)院功能基本完好;1995 年日本阪神地震中,采用橡膠支座隔震的建筑,經受住地震的考驗,隔震性能良好,此后建筑隔震技術相繼寫入各國抗震規(guī)范,應用數量大幅度增加,其中80% 以上采用疊層隔震橡膠支座。日本是目前隔震建筑最多、技術最成熟的國家,其最高的隔震建筑高177 米。2011 年3 月11 日9.0 級東日本大地震中,隔震房屋以及室內儀器設備沒有損壞,表現出優(yōu)異的抗震性能。
我國最早的隔震建筑是1993 年由周福霖院士設計建造的汕頭陵海路八層框架結構商住樓。1994 年5 月,聯合國工業(yè)發(fā)展組織權威專家將這個隔震居民樓的建成譽為“世界建筑隔震技術發(fā)展的第三個里程碑”。2000 年建設部頒布了行業(yè)標準《建筑隔震橡膠支座》;2001 年,建筑隔震與消能減震技術寫入國標《建筑抗震設計規(guī)范》,標志著隔震消能技術在我國的成熟發(fā)展;2006 年以后相繼頒布國標《橡膠支座 第一部分:隔震橡膠支座試驗方法》《橡膠支座 第2 部分橋梁隔震橡膠支座》《橡膠支座 第3 部分: 建筑隔震橡膠支座》《橡膠支座 第4 部分 普通橡膠支座》,上述標準的頒布規(guī)范了建筑隔震技術的設計、生產和檢驗。
目前隔震技術已經大量廣泛應用于有抗震需求的建筑結構中。根據有關統(tǒng)計,目前全國累計已建成隔震建筑超過10000 棟,減震建筑超過4000 棟。隔震技術限于抗傾覆要求的限制,主要用于中低層的建筑,同時突破高寬比限值4 及層間隔震等一些技術難度高的隔震建筑也有一些應用。針對于隔震建筑防傾覆的相關技術措施和專利技術也有發(fā)展和進步。比較典型的隔震建筑包括被稱為“樓堅強”的蘆山縣人民醫(yī)院、北京大興機場項目、云南昆明機場項目、同時采用隔震和減震技術的唐山婦幼保健院項目、同時有隔震和減震建筑的郯城職業(yè)技術學校等項目。
作者:陜西省地震局 劉允林