结构隔震体系研究进展

闫汝浩 杨景运

（1.宁夏大学土木与水利工程学院 2.商丘建业住宅建设有限公司）

引言

以“小震不坏、中震可修、大震不倒”三个水准为设防目标是一般的抗震设计方法[1]，利用建筑结构本身的延性来消耗地震作用传递的能量，进而达到削弱地震作用对上部结构的影响。但地震发生时，大多数结构凭借自身的结构性能很难抵挡地震。为了提高结构的可靠性，减少经济损失，保障生命安全，对新型抗震体系的探索已十分必要。随着新型抗震理念的发展，结构抗震设计从传统的基于力的设计理念转变为以变形为主的设计理念。隔震结构可将抗震、隔震、消震等多种方式结合起来，有效地减小地震作用对上部结构的影响。在满足建筑基本功能的前提下，结构抗震性能变好，隔震作用至关重要。

1 隔震结构的基本概述

1.1 隔震结构的基本原理

一般的隔震结构是由下部结构、隔震层以及上部结构这三部分构成[2]，其中隔震层设置隔震支座和阻尼器等减震装置，并且隔震支座需具备三个特点：一定的竖向承载能力、水平变形能力以及复位特性，而阻尼器消耗地震对结构输入的能量。隔震结构通过在下部结构设置水平刚度远低于上部结构的隔震层，来增大结构的自振周期、使结构的阻尼增加，减小上部结构的地震响应。

1.2 隔震结构的分类及特点

隔震结构可分为两类：①基础隔震结构；②层间隔震结构。基础隔震是在基础与下部结构之间设隔震层，减少地震的能量向上部结构传递，其构造如图1所示。原理是使上部结构的自振周期变大，使其大于建筑场地的卓越周期，减少地震对上部结构的损伤。基础隔震结构使用范围：建筑结构高宽比较小，并且上部结构水平刚度较大的建筑物。

图1 基础隔震结构

层间隔震是把隔震层设置在结构的中间层，它是对基础隔震的拓展。层间隔震可以灵活布置，见图2。原理是通过加隔震层，来隔离地震作用向上部结构传递，减小结构所受的地震作用，并通过隔震层上部结构对下部结构的耦合作用，减小结构的地震响应。层间隔震结构适用的情况有[3]：①因条件限制不能采用基础隔震的结构；②已有楼房的增层、改造、加固；③刚度、质量有突变的结构。

隔震结构的特点主要有：

（1）上部结构的加速度降低。结构基本处于弹性工作状态，提高整个结构的安全性，减震效果比传统结构要好很多。

（2）建筑房间利用率增大。一般抗震结构，可能出现梁与柱子截面过大，房间净面积减小；隔震结构可有效改善这一点。

（3）使用范围广。隔震结构可用于一般建筑物、重要建筑物，也可用于建筑物的加固、加层、改造等方面。

图2 层间隔震结构

2 结论与展望

隔震结构在减震控制、防灾减灾和经济效益等方面优势很明显，目前，国内外学者在隔震方面进行了探索，并取得了一定成果，但隔震结构还应从以下几个方面进一步研究：

（1）橡胶厢震支座受温度、环境的变化的影响明显，使其力学性能改变。因此，对于带有橡胶隔震的实际工程进行模拟和计算时应考虑环境变化。

（2）高层及超高层结构的隔震，可考虑隔震层位置和隔震层个数的设置，即在研究中可加设两道隔震层甚至两道以上。

（3）多维长周期强震下高层隔震体系地震强度指标与损伤研究。

（4）目前，我国抗震规范仅给出橡胶隔震支座的隔震结构的设计计算方法，未给出滑动支座隔震的相应规定。今后的研究工作中需针对组合隔震技术深入研究。

[1]周福霖.工程结构减震控制[M].北京：地震出版社，1997.

[2]谢 飚.隔震技术在高层建筑中的应用[J].山西建筑，2004，10（2）：69～76.

[3]祁皑，林云腾，郑国琛.层间隔震结构工作机理研究[J].地震工程与工程振动，2006，26（4）：114～120.