隔震技术介绍 本文源于上海大学隔震网，基于让宽阔读者更好了解隔震技术，将之 copy 至此。切勿乱传。感谢协作。 前言： 我国地处全球两大地震带之间，是一个多地震国家，地震带主要分布在：东南 -台湾和福建沿海一带， 华北-太行山沿线和京津唐渤地区，西南-青藏高原、云南和四川西部，西北-疆和陕甘宁局部地区。回忆过去的历史，地震给人类带来了巨大的灾难和损失。本网站期望能为人们供给一个了解隔震构造的平台， 供给隔震理论与技术，以及实际工程应用等相关资料，并时刻关注隔震构造前沿进展，期望使人们对隔震建筑有全面的了解，以推动我国隔震建筑全面、快速、安康进展。 隔震构造与一般构造建筑本钱比较： 相比于一般建筑构造，承受隔震设计的建筑物，尽管增加了隔震局部的本钱，但可以使上部建筑的设防烈度降低了一度，从而削减了相关的本钱。 隔震理论： 隔震构造根本信息 在人类漫长的进展历史过程中，经受了很屡次猛烈地震，仅上个世纪的百年中，由地震引起的伤亡人数超过 5 万人的强震就多达近 20 次。1976 年 7 月 28 日凌晨 3 时 28 分，在我国河北省北部工业重镇唐山市发生了里氏7.8 级强地震，中心区烈度到达11 度。地震引起的死亡人数为242769，受伤人数到达164851，倒塌房屋总数近 322 万间。日本在经受了 1923 年的关东大地震(1923 年l 月 17 日，死亡 100000 人)仁后， 对建筑物的抗震及防灾赐予了足够的重视。然而在 1995 年 1 月 17 日凌晨 5 时 46 分，兵库县南部发生了猛烈地震(死亡 5500 人，受伤人数约为 35000 人，全部损坏或局部损坏的房屋达 180000 户，1995 年 2 月 16 日读卖闻消息)，造成巨大的人员和经济财产损失，对稳步进展的现代抗震构造提出了的疑问。 传统抗震构造地震反响的计算分析理论在经受了 20 世纪 20-30 年月的静力计算理论， 40-50 年月的 反响谱计算理论后，于 60 年月又逐步过渡到动力分析理论方面。无可置疑的是经过数十年的争论和工程实践，人类在抵抗地震这种突发自然灾难、保障人类生命安全方面确实取得了显著的进步。但在削减地震带来的经济损失方面可以认为是没有明显的进展，这一观点可能出乎很多人意料，事实上现代社会患病地震灾难的损失远远大于 1 个世纪前。1995 年日本神户大地震造成的经济损失高达 2023 亿美元，地震持续 20 秒，每秒的损失达 100 亿美元。这样巨大的经济损失严峻影响一个国家、一个地区和城市的进展和建设。 基于传统建筑构造提出的抗震设计思想以“小震不坏、设防烈度可修、大震不倒”三水准为设防目标， 建筑构造依靠构造的变形来吸取并消耗地震能量。在构造患病到中、小型地震时，依靠构造吸取并消耗地震能量是可行的。然而，当建筑构造患病到大地震或特大罕遇地震时，完全依靠构造难以吸取并消耗巨大的地震能量。因此，虽然承受了严格的设计，在遇到超过标准设计要求的大地震或特大地震时仍无法确保构造安全，寻求有别于传统抗震体系的体系成了众多学者的争论目标。 根底隔震构造体系通过设置隔震层，将构造分为上部构造、隔震层和下部构造三局部，地震能量经由下部构造传到隔震层，由隔震层的隔震装置吸取并消耗主要地震能量后，仅有少局部能量传到上部构造。隔震层的设置转变了上部构造的周期，降低了构造的地震反响，确保上部构造在大地震时仍可处于弹性状态，或保持在弹塑形变外形态的初期状态。 美国Northridge 大地震(1994 年)和日本神户大地震(1995 年)中地震区隔震建筑记录到的最大加速度反响说明：隔震构造顶层加速度反响峰值仅为非隔震构造的 20%(隔震构造 198Gal，非隔震构造 965Gal)。 这是世界上最早实测到的隔震和非隔震构造在强地震作用下的加速度反响比照纪录，证明白隔震构造体系是当前一种较为抱负的减轻地震灾难的型构造体系。 隔震构造与抗震构造 建筑物的规模、重量、强度、结实性与人体的大小、体重、柔韧性相比要大的多，这种由质量和刚度构成的安定的建筑保障了人类的日常生活空间。建筑物最重要的功能是能承受持续发挥作用的重量，但同时也要能抵抗频率较小的地震、台风等外界自然灾难。 建筑物设计早期，设计尚处于静力设计阶段，此时尚无抗震构造这个说法，构造依靠的是自身刚度抵抗外界水平和竖向荷载。所建成的构造都是所谓的“刚性构造体”。然而，静力理论设计的房屋在历史很多地震受到重大损失。随着科技的进步以及房屋层高的不断增大，人们开头考虑建筑抗震问题。20 世纪 50 年月初，随着强震仪的消灭和构造动力特性的不断深入争论，提出了沿用至今乃至今后的“延性构造设计”。这种理论思想是在确定程度上把握构造体系的刚度，允许构造在中大震时发生变形，从而将地震能量以动能的形式耗散掉，从而保护建筑物不至于倒塌。因此，传统抗震设计根本要素中，首先是保证建筑物要能持续支持自身重量，其次是能够通过构造构件的强度和延性来吸取地震输入的能量。 但是，抗震构造有着不行弥补的致命弱点：它虽然能在地震中不至于倒塌，但是它允许构造变形，甚至是严峻破坏。因此，每当发生地震时，传统抗震构造通过混凝土裂缝以及钢筋屈服形式吸取地震能量， 但多数状况下，建筑物内过大的加速度、速度和层间变形会使建筑物内部遭到消灭性破坏，地震后存在较大剩余变形，建筑物功能难以维持，震后修理费用大大增加。 抗震构造在地震中的糟糕表现促使全世界人们不断思考，隔震构造体系从今应运而生。隔震构造的根本是通过在根底构造与上部构造之间设置“隔震层”，使地震时上部构造与地基水平震惊分别，从而保护上部构造。目前国际上应用较多的是根底隔震建筑。通过在隔震层设置隔震支座和阻尼器等隔震装置，其中隔震支座能够安定持续地支撑建筑物重量、追随建筑物的水平变形，并且具有适当的弹性恢复力，而阻尼器能够用于吸取地震输入能量。因此耳针构造是一种遵循并超越抗震设计思想的构造形式。当构造患病罕遇地震时，作用于上部构造的水平力比一般构造要小的多。因此很简洁对上部构造进展弹性设计。所以即使患病罕遇大地震时，隔震构造也能维持上部构造的功能，确保建筑物内部财产不患病损失，保障生命安全。 隔震构造抵抗地震的强大力气已在日本、美国、中国等很多国家得到验证。隔震体系优良的抗震力气也说明，将来的构造抗震设计将是以隔震体系全面替代传统抗震体系而开展的。 隔震构造的进展 一、隔震技术的进展 地震是最严峻的自然灾难之一，隔震构造是一种有效抵抗地震的构造。早在 19 世纪，欧洲就已经萌发了根底隔震思想。但直至上世纪 70 年月，西兰学者Robinson 研发出铅芯橡胶支座后，根底隔震技术才开头逐步受到人们的关注。1969 年，现代第一座隔震建筑消灭在南斯拉夫，建筑构造为 3 层钢筋混凝土构造，隔震装置承受自然橡胶支座。1970 年左右，法国在马赛兰蒙斯克镇建筑了一幢 3 层教学楼，首次承受了叠层钢板橡胶支座隔震。1981 年竣工的西兰惠灵顿威廉克雷顿(William Clayton)大楼是世界上第一座使用铅芯橡胶支座的构造。1984 年，美国加州福希尔司律师事务中心落成，这是美国第一座隔震建筑， 也是世界上首次使用高阻尼橡胶支座隔震的建筑物。1984 年，美国盐湖市政大厦承受隔震技术加固，这是 世界上第一个用根底隔震方法对建筑物进展抗震加固的工程，其中隔震系统承受铅芯橡胶支座。2023 年落成的日本大阪楠叶塔楼城最高局部到达 136.8m，是目前在建的应用根底隔震技术的最高建筑物。 目前，日本、西兰等多震国家在隔震技术的理论和应用争论中已取得了令人瞩日的成果，技术处于世界领先水平。日本是世界上最重视抗震设计的国家之一，在设计建筑时考虑的抗震等级要普遍高于美国和欧洲。自从1986 年建成第一座大型现代隔震建筑后，日本的隔震建筑已经增加至1000 栋左右，特别是在 1995 年阪神大地震后，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头考虑隔震技术。日本的隔震建筑主要是建的建筑物、桥梁，隔震技术用于构造修理加固的状况较少。隔震装置多用夹层橡胶隔震垫。早期隔震系统是由自然橡胶支座加阻尼器或铅芯橡胶支座组成。近些年来，使用高阻尼自然橡胶支座的隔震建筑也越来越多。 西兰的隔震装置以铅芯橡胶支座为主，主要用于桥梁构造，也用于重要建筑物。1992 年，西兰学者合著了《工程隔震概率》，这是隔震领域内第一本较为系统而完整地介绍隔震技术在土水工程中应用的专著。 在我国，70 年月末和 80 年月前期，隔震技术开头受到关注，争论重点主要集中在滑移摩擦隔震体系上，这是由于当时滑移摩擦隔震元件的价格低，比较适合我国国情。80 年月后期，我国学者开头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，以中国建筑科学争论院周锡元和苏经宇、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，进展了橡胶隔震支座研制、隔震构造分析和设计方法、构造模型振动台试验、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争论工作。提出了橡胶支座隔震建筑的成套技术。90 年月后，我国隔震争论趋于活泼。 目前，我国很多争论人员开展了多种形式的隔震元件和隔震体系的大量争论工作。1980 年，由冶金部建筑争论总院李立主持，在北京承受砂砾层隔震的方法建筑了几座单层隔震房屋和北京中关村一幢 4 层砖混房屋，这是我国最早的隔震建筑。1993 年，由广州大学周福霖主持，在汕头市建成我国第一座夹层橡胶垫隔震房屋。1993 年，由建筑科学争论院周锡元、王亚勇等主持，在疆独山子建成我国第一座滑移板 (聚四氟乙烯)隔震房屋。1994 年，由华中理工大学唐家祥、刘再华主持，在安阳市建成我国第一座承受铅芯叠层橡胶隔垫的隔震房屋。至今，我国已建成隔震构造有几百栋，分布于北京、上海、疆、河南、江西、广东等 20 个省市，掩盖了我国大局部地震设防区。 二、隔震理论的进展 1923 年日本关东大地震后不久，抗震设计迈出了第一步。抗震设计是在针对重力设计的构造中，增加抵抗地震的功能而开头的。在不断摸索一种能从根本上避开地震灾难的根底上，导致了隔震构造的实现。关东大地震后不久引入了震度法的概念，引发了是否提倡刚性构造的争论。震度法是指在重力和地震力的作用下，使建筑物的应力状态保持在弹性范围内的一种设计方法。这时，把地震施加在建筑物上的水平作用力，设定为建筑物重量的 0.1 倍。 20 世纪 60 年月后半期以来的高速经济成长，促进了城市建筑高层化的进展，有关地震多发国家是否适合兴建高层建筑的争论引发了其次次刚柔之争。高层化会使建筑物的周期变长，与之成反比例作用于建筑物的震度也会明显减小，因此刚柔之争中柔性学说一方占了上风。 随着电子计算机技术的进展和观测技术的充实，地震时建筑物的状况能够更具体地得到了解。短周期构造假设保持在弹性范围内，用震度来表示建筑物所产生的水平力不只是到达了 0.2，甚至能到达 1.0，以 震度 0.2 的水平力设计的建筑物抵抗大地震时，必需具备相应的塑性变形力气。承受震度法的设计已经表达出了不完善之处。因此，如何使建筑物具有能量吸取力气成为了第三次刚柔之争的主题。 第四次刚柔之争之后，隔震构造已经取得了抗震构造体系中确实定地位。近年来，尝试追求更能发挥抗震功能的构造已成为一种潮流，这种构造被称为制震构造，可以说使隔震构造引发了对制震构造的追求。另外，抗震构造利用支撑重力的骨架来确保必要的强度和能量吸取力气，其原理很必赢中国牵强，很难成为简洁单纯的构造。 假设说抗震技术要实现质的飞跃还很困难，那么城市防灾就不能只依靠追求单个建筑的抗震性能来实现。但是，今后不行能将全部建筑都建成隔震构造。在隔震构造的优越性面前，抗震构造会自求转变，隔震构造也会随着适用例的增多而发生质的变化。总之，第五次刚柔之争围绕隔震构造的性能为中心开放， 对抗震构造来说，将会是一场苦战，它将关系到抗震构造的命运。 橡胶隔震支座分类 隔震构造是一种将房屋局部作为上部构造，隔震层和地基作为下部构造的二重构造。隔震层由橡胶支座和阻尼器构成，橡胶支座构成了一个松软的水平弹簧，阻尼器能够吸取地震输入的能量。上部构造的刚度比隔震层大很多，整个隔震构造形成了单质点振动系统。 在我国，隔震构造中应用最为广泛的是自然橡胶支座和铅芯橡胶支座，对于高阻尼支座和滑板〔动〕 支座应用极少，主要是由于国内生产的这几种支座性能稍差。另外，滚动支座在我国隔震构造中尚无应用， 这方面理论与技术的研发有待进一步完善。 隔震构造根底理论  隔震层的震惊特性如以以下图 略隔震系统滞回特性如以以下图 橡胶支座理论滞回性能为始终线，阻尼器表现为规章的双线性特性，其包围的面积即为阻尼器吸取地震的能量。隔震系统中隔震支座的作用是支持上部构造重量，供给水平变形力气，阻尼器的作用是限制隔震层产生过大位移，通过变形吸取地震能量。一般认为，隔震层水平刚度越小，隔震性能就越好。 隔震构造理论模拟效果 隔震层承受的模型如以以下图 隔震的地震反响如以以下图 隔震与非隔震构造地震反响比照方以以下图 隔震专著简介---《隔震构造设计》 根底隔震技术简介  日本在隔震建筑争论方面处于世界领先地 位，《隔震构造设计》一书由日本建筑学会编写，总结了日本近二十年来隔震构造理论与应用的进展，在日本受到广泛的好评，迄今已再版二次。该书内容广泛，涵盖了隔震理论、地震惊输入、构造设计以及大量设计实例，深入浅出地反映了隔震构造从原理到设计一整套过程。鉴于国内隔震设计理论的欠缺性，刘文光与冯德民教授将此书引入国内，期望能带动国内隔震建筑持续快速地进展。 隔震构造通过延长建筑的自振周期，患病大地震时，隔震构造整体缓慢晃动，根本不受地震破坏。关于根底隔震技术，将从以下四个方面进展介绍： 根底隔震技术-特点 根底隔震技术-工作性能根底隔震技术-适用性 根底隔震技术-工

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