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建筑隔震技术的发展

2017-08-02

一、国外隔震技术发展概述
     建筑隔震技术的快速发展始于20世纪60年代。20世纪60年代中后期,新西兰、日本、美国等多地震国家对隔震技术开展了深入、系统的理论和试验研究,取得了较好的成果。70年代,新西兰学者 W. H.Robinson率先开发出铅芯叠层橡胶支座,大大推动了隔震技术的实用化进程。美国、日本首栋隔震建筑分别在1984年和1985年建成。到20世纪90年代,全世界至少有30多个国家和地区开展“基础隔震”技术的研究,并在美、日、法、新、意等20多个国家修建了数百座“基础隔震”建筑物,其中日本的技术发展最快、应用最为广泛。特别是在 1995 年阪神大地震中,采用橡胶支座隔震的建筑,经受住地震的考验,隔震性能良好,建筑隔震技术得到日本政府的大力推广。隔震技术不仅应用于政府办公大楼和医院,而且越来越多的住宅建筑也开始考虑使用隔震技术。日本成为隔震建筑最多、技术最成熟的国家,目前已建成近9000栋左右隔震建筑,其最高的隔震建筑高177米,隔震装置多用夹层橡胶隔震垫。早期隔震系统是由天然橡胶支座加阻尼器或铅芯橡胶支座组成,近期,使用高阻尼天然橡胶支座的隔震建筑越来越多。2011年3月11日9.0级东日本大地震中,隔震房屋以及室内仪器设备没有损坏,表现出优异的抗震性能。地震后,很多房子被民众要求建成隔震房屋。

二、我国建筑隔震技术应用进展

 20世纪80 年代后期,我国学者开始重点关注橡胶支座隔震技术。在国家自然科学基金会等基金资助下,以中国建筑科学研究院周锡元和苏经宇、广州大学周福霖、华中科技大学唐家祥等学者为学术带头人,进行了橡胶隔震支座研制、隔震结构分析和设计方法、结构模型振动台试验、橡胶支座产品性能检验、检测技术、施工技术等全方位的系统研究工作,提出了橡胶支座隔震建筑的成套技术(周福霖,1997;唐家祥等,1993;周福霖,2004;苏经宇等,2001;周锡元等,1999;周锡元等,2002;李中锡等,2002)。
     我国最早的隔震建筑是1993年由周福霖院士设计建造的汕头陵海路八层框架结构商住楼以及唐家祥教授设计的安阳市粮油综合楼。1994年5月,联合国工业发展组织权威专家将汕头隔震居民楼的建成誉为“世界建筑隔震技术发展的第三个里程碑”。2001年,建筑隔震与消能减震技术写入国标《建筑抗震设计规范》,标志着隔震消能技术在我国的成熟发展。汶川地震后新修订的《防震减灾法》中,增加“第四十三条 国家鼓励、支持研究开发和推广使用符合抗震设防要求、经济实用的新技术、新工艺、新材料”; 2010年新版的《建筑抗震设计规范》对隔震技术的使用范围做了较大调整,取消了对减隔震设计的诸多限制,规范提倡在“抗震安全性和使用功能有较高要求或专门要求的建筑”中使用,更利于该技术的发展。2014年2月,住房和城乡建设部又发布新文件进一步加大了建筑减隔震技术应用的推广力度。经过近些年的环境转变,在标准、法规政策与技术措施方面都已经初步形成较为完善的体系,对建筑减隔震行业的发展形成了有力的支撑。
     到目前为止,建筑隔震技术在全国各省市自治区几乎都有应用,包括云南、新疆、四川、陕西、甘肃、河北、江苏、山西、北京、山东、宁夏、天津、广东、海南、福建、内蒙、青海、上海、广西、河南、吉林、台湾等省市,已建成隔震建筑3000多栋。
     云南由于地震多发,政府重视,同时研究推广早,开发了高性能的橡胶隔震支座,培养了较强的技术与设计力量,形成了研究、设计、产品提供、施工和后期服务较成熟的成套技术,所以云南隔震技术的应用走到了全国的前列,是我国建筑隔震技术应用范围最广的地区。目前,建成隔震建筑2000多栋,其中包括建成全球最大的隔震建筑、最高的隔震建筑群等一批标志性建筑。其次是四川、新疆、陕西、甘肃等地区建成隔震建筑100多栋,河北、江苏、北京、天津、山西、山东超过50栋,其他省市应用相对较少。
     建筑减隔震技术是一项新兴技术,在国外大规模应用的历史也只有十多年。2008年5月12日汶川地震中甘肃陇南职工住宅楼和2013年4月20日雅安芦山地震中芦山县人民医院医技楼等隔震建筑,在地震中均表现出优异的抗震性能,隔震技术也因此逐步被公众和政府部门所认知。目前,住房和城乡建设部以及云南、山西、四川、新疆、重庆、陕西、海南等多个省市自治区相继出台系列规章,促进隔震技术的推广应用。
三、隔震技术发展方向

  总体而言我国建筑隔震技术的研究和应用水平还很低,建筑隔震技术从设计、产品开发及施工技术等方面与发达国家相比尚有一定的距离,隔震技术的发展正处于发展成长期。未来我国建筑隔震技术在隔震理论体系、高性能隔震产品开发和精细化施工技术的实施等方面均需要开展大量工作,建筑隔震技术必然向多样化、实用化和精细化发展。建筑隔震技术的发展将主要围绕以下几个方面逐步推进:
     (1)由单一隔震元件组成的隔震体系向多功能混合隔震体系发展,从单一的水平隔震到三维隔震,从基础隔震到层间隔震都将成为未来发展方向。
     (2)在产品开发方面将进一步开发高性能、高稳定性的隔震装置,橡胶支座方面开发适用于高层及大型公共建筑的大直径橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座、滑板支座以及低成本的适用于农村民居的隔震支座。除橡胶支座外,随着新材料的研发,开发其它新材料隔震支座,包括摩擦摆隔震支座(FPS)等。
     (3)隔震技术应用方面,逐步由多层隔震向高层和大跨建筑隔震发展,从单一建筑隔震向街区整体隔震甚至城市整体隔震发展,隔震技术用于既有建筑抗震加固与改造也具有很好的应用前景。开发简单易行、经济适用的隔震装置解决农村民居抗震问题也是未来减轻地震灾害的重要途径。

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