结构减隔震技术发展概况

来源：中为咨询网www.zwzyzx.com 【日期：2015-07-10 16:25:55】【打印】【关闭】

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地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。建筑结构工程师们一直没有停止过对建筑物抗震的研究。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。

（1）传统抗震技术

传统抗震强调的是“抗”，采用“延性结构体系”适当控制结构物的刚度，但容许结构构件（如梁、柱、墙、节点等等）在地震时，进入非弹性状态，并且具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反映，使结构物“裂而不倒”。这种体系在很多情况下是有效的，但也存在很多局限性：首先，由于结构物的承重构件在地震时进入非弹性状态，对某些重要的结构物是不容许的，如纪念性建筑、装饰昂贵的现代化建筑、原子能发电站等；其次，对于一般性建筑，当遭遇超过设防烈度地震时，由于主体结构已发生严重非弹性变形，在地震后难以修复或在强地震中严重破坏，甚至倒塌，其破坏程度难以控制；再次，随着地震强度的增大，结构的断面和配筋都相应增大，造成经济的“浪费”。

（2）减震技术

振动控制技术早在20世纪初就已经应用于机械行业，之后又广泛应用于航天与运输工程中，在土木工程中的应用则较晚。自20世纪70年代美国学者Yao和日本学者Kobroi提出结构控制概念以来，以减震技术、隔震技术为代表的结构控制技术在抗震领域引起了广泛的关注并得到迅猛的发展。

在减震结构体系中，减震装置的目的在于减小建筑结构地震响应及其他外因引起的机构振动。减震装置通常作为结构的非结构构件或耗能元件，不参与结构主要承力。而当发生地震时，减震装置通常先于结构进入耗能工作状态，首先消耗输入结构体系的大量地震能量，不但减小了结构的位移也有效保护了主体结构，使其不受或少受损伤或破坏。减震结构具有减震机理明确、减震效果显著、安全可靠、经济合理、适用范围广泛等优点。

耗能减震技术产品大体上可以分为三类：一是速度相关性，如粘弹性阻尼器；二是位移相关性，如金属屈服型阻尼器；三是调谐吸震型，如调谐质量阻尼器或调谐液体阻尼器。其中，以金属屈服型最为经济可靠，其发挥作用仅与结构位移相关，而速度相关型阻尼器需要结构振动达到一定速率才能提供阻尼力和刚度。另外，金属屈服型耗能减震产品成本较低，在结构周期内基本不需要维护，震后可根据损伤情况进行更换，而粘滞阻尼器需要定期维护更换，耐久性较差，成本也相对较高。金属屈服型耗能减震产品主要有屈曲约束支撑、屈曲约束墙、金属消能器等。

（3）隔震技术

隔震技术是通过在结构与基础之间设置隔震层来隔离或减少地震地面运动的振动能量向上部的输入，从而保证建筑在地震中的安全和使用功能。隔震层一般由隔震支座和阻尼器构成，隔震支座构成了一个柔软的水平弹簧，能够支撑建筑重量，减少上部的结构层间变形，且具有适当的弹性恢复力，提供较低的水平刚度，调整整体结构的周期；阻尼器能够吸收部分地震输入的能量，进而降低隔震层的位移量。根据隔震装置的不同，隔震技术可分为橡胶支座隔震、滑动摩擦隔震、支撑式摆动隔震等。20世纪60年代，随着叠层橡胶支座、高阻尼橡胶隔震支座以及各种阻尼器的研发成功，橡胶支座隔震已逐步发展成为隔震技术的主流。

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