建筑隔震技术综述

隔震技术在超高层结构以及高层结构中的
推广。隔震技术可在总造价不变的条件下，使结构安 全储备提高，结构设计自由度增大。但当今还有很多 技术难题需要解决。比如如何使隔震支座承受较大 的拉力问题，对于周期较长的高层和超高层建筑物之
中如何应用隔震技术等。但目前还有许多技术难点
需要进一步研究，比如在长周期结构中隔震技术的应 用、能承受强大竖向拉力的隔震支座开发等。是目前 隔震结构原理通常采用的解释是延长周期原理，在建 筑物中设置隔震层，使建筑物的侧向刚度减小，基本 周期增大，从而使其加速度值小于隔震之前，进而减 小地震作用。但是，对于高层建筑物来说，延长周期 原理似乎行不通，因为在隔震之前结构的基本周期已 经很大了，从反应谱线上可以看出，此时加速度已经 避开了峰值，隔震之后基本周期尽管明显延长，但是 从反应谱上可以看到，加速度的降低值却不怎么明 显。通过实验研究发现，隔震技术在高层建筑结构中 的减震效果仍然比较显著。曲哲、叶列平、潘鹏等认 为，高层隔震应该从隔震层的滤波原理来考虑。隔震 层上部结构的地震反应可以看做是地震波经隔震层 过滤之后衰减成的新输入波对上部结构产生的振动 反应。［７１因此对于高层隔震有待深入研究，不能单纯 的把中低层建筑隔震的一些规律和原理直接拿来用。
层间隔震。层间隔震结构不同柱顶或其以上的 任意楼层的柱端和楼板之间。其隔震层的位置可以 灵活布置，根据位置的不同及结构形式的不同有很多 种隔震形式，如图４所示，（ａ）为大底盘框架结构；（ｂ） 为砖混结构，隔震层布置在底部框架结构与砌体结构 之间；（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）均为框架结构，各隔震层位置 不同。
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低温建筑技术
２０１６年第２期（总第２１２期）
ＤＯＩ：１０．１３９０５／ｊ．ｅｎｋｉ．ｄｗｊｚ．２０１６．０２．０３２
建筑隔震技术综述
刘金强，聂世波，王小兵
（山东建筑大学．济南２５０１０１ Ｊ
【摘要】
主要讲述了建筑隔震技术的分类，以及当今隔震技术在研究中存在的问题。建筑隔震技术与传
统抗震技术方式有所不同，但是目的都一样，都是为了抵抗地震灾害。本文首先阐述了隔震技术的原理以及系统 组成，然后对隔震系统中最重要的隔震支座进行分类，最后阐述了隔震设计时的一般步骤和在应用过程中存在的 若干问题。尽管隔震技术的发展时间比较短，但是它优异的隔震性能吸引着千千万万的学者去探索，相信在不久 的将来，隔震技术愈加成熟。 【关键词】 隔震技术；隔震原理；隔震支座；高层隔震 【中图分类号】ＴＵ３５２．１
３．１
更显著。研究表明，利用碟形弹簧竖向隔震装置进行 竖向减震以后，结构的各层最大轴力可降低４０％左 右，具有良好的竖向隔震效果。 （４） 滚动隔震技术。这是一种水平隔震技术，
在上部结构与建筑物基础之间铺设一层滑动性能好 的滚轴或滚球，用高强合金制成。研究表明，滚动隔 震技术具有稳定性好、显著的隔震效果和良好的限位 复位功能。 （５） 复合隔震技术。每一种隔震技术都有自己
万方数据
刘金强等：建筑隔震技术综述
之间过大的位移，同时方便隔震装置复位。 地基微震动与风反应控制装置，控制隔震系统的 灵敏度，使建筑物在风荷载或者轻微地震作用下，依 靠结构本身的抗力保持结构的稳定性，保证结构在预 期地震作用下发挥作用。 ３建筑隔震技术的分类 对于建筑隔震的分类，《隔震建筑概论》指出可根 据隔震技术类型和隔震层的位置来划分。
（１）
技术的规定比较少，不够系统。包括隔震结构该如何 设计，隔震结构施工如何施工，隔震构件的标准等等 都需要进一步完善，并规范化。 ６结语 尽管隔震技术具有发展年限少，研究不够深入， 隔震产品参差不齐、没有统一标准、类型少等众多特 点，但是隔震技术已经通过实际的抗震检验，在地震 灾害中隔震建筑表现出了无比的优越性。这令众多 学者感到兴奋，因为我们找到了一种有效的抵抗地震 灾害的有效措施。对于不规则建筑的抗震性能不能 满足规范要求，隔震技术或许成为其如破口。随着研 究的深入和科技的发展，相信会有更多的建筑会应用 隔震技术。随着研究的不断深人，相信在不久的将 来，隔震技术愈加成熟。
【收稿日期】２０１５—１ｌ—０５ ［作者简介］刘金强（１９９０一），男，山东沂源人，硕士，研究方 向：工程结构诊断评估与加固改造。
竖向隔震技术。当今人们的研究主要集中
在水平隔震，但是通过观察研究发现，竖向地震力有 时对结构产生破坏也很严重，尤其是在烈度较高的地 区。而当今的隔震层仅仅针对于水平地震力，对于竖 向地震力隔震效果并不明显，因此需要研发具有竖向 隔震性能的隔震技术。
（１）
基础隔震技术。在建筑的上部结构和基础
（２）
摩擦滑移隔震技术。开发应用最早的隔震
之间设置隔震层是基础隔震技术的特点。该技术可 以最大限度隔离地震能量，具有构造简单，结构受力 特征明确，技术相对成熟等特点如图３所示。
（２）
措施是摩擦滑移隔震技术，其基本原理是把将上部结 构和建筑物基础隔开，在他们之间设置一个滑移面， 在发生地震时候，允许上部结构想对于建筑物基础 （地面）做整体水平滑移。具有简单易行、造价低廉、 几乎不出现共振的效果等优点。 （３） 竖向隔震碟形弹簧技术。碟形弹簧在荷载 作用方向上尺寸比较小，且能在很小变形时承受很大 荷载，轴向空间紧凑，单位体积材料的变形较大，具有 较好的缓冲吸震能力，特别是在采用叠合弹簧组时， 由于表面摩擦阻尼作用，吸收冲击和消散能量的作用
（２）
［６］
参考文献
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（１）：１—３．
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（３）
地震动力输入。对隔震结构影响较大的地
以及设计确定高的抗震设防目标，采用单自由度反应 谱设计法，计算需要的隔震橡胶支座的数量、确定隔 震支座的规格，并对布置位置进行优化。 （２） 采用有限元方法进行结构设计。根据初步
震力是大震和远震，限于当今的观测水平，地震振动 记录的数量还是比较少的，而能够用于隔震结构计算 的记录更是少之又少。 （４） 规范的有待完善。当今规范之中关于隔震
【文献标识码】
Ｂ
【文章编号】
１００１—６８６４（２０１６）０２—００９６—０３
１传统抗震技术 我国抗震设计理论体系意图通过适当的设计，使 建筑结形成延性结构体系。在ＧＢ５００１１—２０１０（建筑 抗震设计规范》中具体化为：小震不坏，中震可修，大 震不倒，三水准两阶段的设计思想。这种思想立足于 依靠建筑物本身的强度和塑性变形来抵抗地震作用 以及吸收地震能量。¨１
图４层间隔震技术
图５屋顶支座隔震
（３）
大跨空间屋架或网架支座隔震。将隔震支
４隔震设计的般流程‘６１ 根据日本免震构造协会的要求，一般设计可以按 照以下４个步骤进行：
座布置在大跨空间屋架与下部支撑柱之间，如图５ 所示。
万方数据
低温建筑技术
２０１６年第２期（总第２１２期）
（１）
隔震支座的初步设计。根据建筑结构要求
设计提供的参数，利用有限元及软件进行模拟计算， 确定抗震性能是否满足要求。 （３）计算结果对比验证。存在两方面的验证， 一是验证计算结果与抗震设防目标是否一致，二是验 算结果是否合乎规范要求。 （４） 迭代计算分析。若计算结果验证不满足上 一步的要求时，需要调整初步设计确定的有关隔震支 座的相关参数，然后按照第二步和第三步的要求重新 计算，直至计算结果满足要求。 通过实践充分证明，第（１）步初步设计所确定的 隔震橡胶支座的相关参数可以较好的满足设计。 ５隔震技术推广中有待解决的几个问题
震技术由夹层钢板（内部钢板）和薄层橡胶交替叠置 而成构。普通橡胶支座、高阻尼橡胶支座和铅芯橡胶 支座是叠层橡胶隔震支座的主要类型。＂ｏ 当前应用最多的是叠层橡胶垫隔震支座，他具有 初始刚度不大，水平刚度度小垂直刚度大，构造简单， 隔震效果良好，性能稳定等优点。
上联结板
避盟震层
图３基础隔震 图２叠层橡胶支座
按隔震技术类型划分 （１） 叠层橡胶支座隔震技术。叠层橡胶支座隔
的优点和不足，根据他们的特点和需求进行有机组 合。在同一隔震结构中利用不同的隔震装置以并联 或串联的方式组合起来，并进行优化，则兼收各技术 的有点，这就是复合隔震技术。 ３．２按隔震层的划分 根据隔震层位置的不同可分为：基础隔震技术、 层间隔震技术、屋架或网架隔震技术和房屋内部隔震 技术。
Ｔ．Ｔ。
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周期／ｓ
如今由于各方面的原因，人们对于建筑物工作性 能的要求越来越高，一方面建筑物内部的设备、装修 等日趋复杂和昂贵，不允许结构构件进入塑性工作阶 段。另一方面结构体系越来越复杂，对使用功能的要 求也越来越高。依靠建筑结构弹塑性变形来消耗地 震能的抗震体系已经不能满足实际的需要。【２’３１ 为了解决这一矛盾，科研人员和工程技术人员进 行了大量的研究提出了隔震结构体系。 ２隔震原理及系统组成Ｍ１ ２．１隔震原理 通过对于隔震系统的研究，学者提出了反应谱设 计理论。在结构的加速度一位移反应普曲线中可以 看出，对于地震反应，基本周期和阻尼比是两个最重 要的因素。对于刚度较大的中低层普通建筑物，其基 本周期恰好处于地震能量最大的频段上。若采用隔 震技术，可以延长建筑物的基本周期，避开能量最大 的频段，降低建筑物的地震反应。对于因周期延长导 致的位移增大，可采用增加阻尼元件的方式，以减小 上部结构与基础之间的位移图１（ｂ）。 换句话说，隔震系统通过延长建筑物的基本周 期，增大隔震层上下两部分之间的相对位移，进而减 少建筑物自身的加速度反应，从而保证建筑物的安 全。而隔震层将地震能量通过自身的阻尼装置吸收 或者反馈大地，从而避免能量的向上传递，保证建筑 物处于弹性工作性能，提高了建筑物的可靠度，同时