建築抵抗地震的三種對策

       防震抗震實踐表明:危害生命的不是地震本身，而是不結實的建築。

地震發生時，建在地面上的建築物會隨著地面一起搖晃，輕則造成建築構件、內部設施、裝修損壞，重則造成建築倒塌。通，常建築抗禦地震的對策有三種:抗震、減震和隔震。

抗震

“抗震”是讓建築物能夠承受地震時發生的搖晃。要達到上述目的，一-是建築的梁、柱、墻等承重構件強度要能夠抵抗可能受到的地震作用(國家規定的本地區抗震設防烈度) ;二是構件要有一-定的韌性，即使發生變形也不至於馬上破壞;三是要求建築構架穩定，搖晃時不能散架。“抗震”靠加強結構的強度和韌性來抵抗地震，當地震作用力大於建築結構抗力時，建築結構就會發生破壞。傳統抗震結構對地震的搖晃有放大作用，而且隨高度增加，這就是為什麽住在高樓上的人對地震感覺更強烈的原因。

減震

“減震”是在建築物內設置可以吸收能量的稱之為“阻尼器”的各種裝置，阻尼器把建築搖晃的部分能量“吸引”過來加以吸收和耗散，這樣作用在建築構件上的地震力和變形就減小了，建築的搖晃程度就會減輕。相比之下“抗震”建築完全以建築自身構件變形和損傷為代價來吸收地震能量。

隔震

“隔震”是直接將地震時沖擊力隔離，使之不能傳遞到建築物上的-一種方式。房屋要與大地隔離自然會想到漂浮、滾動、滑動等方式。總之，就是要在地面與建築物之間設置一個

柔軟的隔離層，地震時隔震層會隨地面產生大的變形，地震波的高頻(振動快)成分就傳不上去，建築上部結構搖晃的周期被延長，僅發生緩慢的平動，構件變形會很小，建築的主體構件、裝修和內部設施都能夠得到了有效保護。

減震技術

研究表明，合理設置阻尼器可以使結構加速度反應減小30%左右。阻尼器種類較多，如常用的金屬阻尼器、粘滯阻尼器，還有摩擦阻尼器、粘彈阻尼器和調諧質量阻尼器等。

金屬屈服阻尼器

由於金屬在反復的塑性變形( 屈服滯回變形)過程中能吸收大量能量的特性，因而被用來制造各種類型和構造的耗能減震器。軟

鋼是是一一種低硬度，高塑性鋼材，是最常用的制作金屬屈服阻尼器的材料。高速公路的護欄使用的就是類似的材料，當車輛撞擊護欄時，護欄產生較大變形吸收撞擊能量，汽車的沖擊力得到緩沖。軟鋼作為耗能芯材也是制作屈曲約束支撐的核心材料。屈曲約束支撐( BRB)是一種軟鋼屈服耗能支撐構件，通過軟鋼軸向拉壓屈服變形來消耗能量。普通支撐的抗拉和抗壓能力差異很大，受壓時很容易屈服彎曲。普通支撐屈曲後，承載力急劇降低失去支撐能力，且耗能能力較差。屈曲約束支撐( BRB)在支撐外部加設套管，約束支撐芯材的受壓屈曲，在拉力和壓力作用下都能達到全截面的充分屈服，具有飽滿穩定的滯回耗能能力。

粘彈性阻尼器

粘彈性阻尼器由粘彈性材料和約束鋼板組成，典型的粘彈性阻尼器由兩個約束鋼板夾--塊鋼板組成，約束鋼板與中間鋼板之間夾有一層粘彈性阻尼材料。在反復軸向力作用下，約束鋼板與中間鋼板產生相對運動，使粘彈性材料產生往復剪切滯回變形，以吸收和耗散能量。

粘滯阻尼器.

粘滯阻尼器利用粘滯流體通過節流孔時產生的阻力與速度成比例的原理制成，一般由缸體、活塞和粘性液體所組成。缸體內裝有粘性液體，活塞上開有小孔，當活塞在缸體簡內做往復運動時，液體從活塞上的小孔流過而產生阻尼力，從而振動能量轉化為熱能而耗散。

調諧質量阻尼器(TMD)

所謂“ 調諧質量阻尼器( TMD)”是在建築上(通常為頂部)安裝一個由彈簧、阻尼器和質量塊組成的減震系統，將TMD的頻率調整到與建築的振動周期-致，當建築在地震或風

荷載作用下振動時，TMD很容易產生共振，而TMD質量塊的擺動方向與原結構相反，同時其阻尼也發揮耗能作用，這樣TMD將結構振動的部分能量吸收到自己身上，轉化成自身的動能和阻尼耗能，從而達到減小結構反應的目的。TMD常用於超高層建築抗風和抗震。

減震工程實例

減震技術適用範圍廣闊，幾乎可以用於所有類型的建築,鋼筋混凝土結構、鋼結構、木結構，建築、橋梁、構築物等。通常，結構越高、越柔、跨度越大、變形越大，消能減震效果越顯著，適用於地震多發區各類建築抗震和沿海地區建築抗風等。

隔震技術

我國古代很早就已經有了樸素的基礎隔震思想，例如北京紫禁城主要建築都建於大理石高臺上，上面有一層柔軟的糯米層(類似隔震層)，一定程度上隔離了地震作用。現代意義的基礎隔震技術興起於20世紀70年代，法國和新西蘭學者分別研發了由橡膠、鋼板疊合而成的橡膠支座和鉛芯橡膠支座，隔震技術進人了實用化階段。目前，國內外用於建築的隔震裝置主要有橡膠隔震支座和滑移(滾動)支座兩大類，最常用的是橡膠隔震支座。

橡膠支座隔震技術

使建築物漂浮在空中或水上與地面完全隔離是很難實現的,但將建築物建在柔軟的橡膠支座上可以達到隔離大多數地震能量的效果。橡膠隔震支座由薄層鋼板和橡膠相互疊合而成。當橡膠支座受到豎向壓力時，由於薄層橡膠受到鋼板的約束，橡膠向側面膨脹擠出量很小，這樣橡膠支座就能支撐建築物巨大的重量。

另一方面，當橡膠支座受到水平剪力時，因為橡膠片水平向並沒有受到約束，所以橡膠水平向是柔軟的，可以發生較大的彈性變形，這樣地震時就可以隔離大多數的地震水平力傳到建築物上。

橡膠隔震支座分為天然橡膠支座、鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座三種。地震時，單純由鋼板和橡膠疊合而成的天然橡膠支座因為阻尼很小，隔震支座水平變形大，建築物會擺動較長時間。鉛芯橡膠支座和高阻尼橡膠支座分別在橡膠支座中加入鉛芯這和使用高阻尼的橡膠材料，使得橡膠支座具有了足夠的阻尼，這樣橡膠隔震支座具有了吸收耗散地震能量的作用，隔震支座的水平位移減小，建築能夠在較短時間內停止擺動而復位。橡膠支座具有很好的耐老化性能和抗疲勞性能，其耐久性能滿足建築物的使用壽命。

滑移(滾動) 支座隔震技術

滑移(滾動)支座的基本原理是在建築物基礎和上部結構之間設置一個摩擦系數很小的滑移(滾動)面，地震時建築物在滑移(滾動)面上做整體水平移動。這種滑移作用削弱了地震能量向上部結構的傳遞，同時通過摩擦耗散了部分地震能量。滑移支座通常由支撐體、滑移材料和滑移板組成;滾動隔震支座用高強度合金制成滑動性能好的滾軸或滾球制成，由於滾動摩擦系數很小，隔離水平地震的效果顯著。

滑移(滾動)支座由於自身不具備復位能力，使用需要附加.復位裝置，通常與橡膠隔震支座混合使用。1985年美國學者研發了摩擦擺式隔震支座，摩擦擺支座通過

滑動界面摩擦消耗地震能量，承載力較大，地震時建築物沿弧形滑動面滑動，且在重力分量作用下具有復位功能，因此在中大噸位橋梁具有廣泛應用。

隔震工程實例

實例1: 1994年北嶺6.7級地震，南加州大學醫院為采用橡膠隔震支座的隔震建築，地震記錄顯示建築最大水平加速度只有基礎的一半，醫院在地震中絲毫未損，醫院功能得到維持，成為救災中心，對震後緊急救援起到了十分重要的作用。而洛杉矶橄榄景醫院破壞嚴重，地震記錄顯示建築水平最大加速度相對基礎放大了2倍多，醫院功能完全喪失。

實例2: 1995年 日本阪神7.2級地震，西部郵政大樓建是日本當時最大的隔震建築。地震記錄儀觀測到建築最大水平加速度

只有地面的1/3-1/4,建築震後功能完好，在救災中發揮了較大作用。Matsumura-Gumi 研究所大樓為3層隔震樓，毗鄰的管理大樓是3層非隔震樓，兩棟建築都得到了地震觀測記錄。隔震樓與非隔震樓最大加速度相差近10倍。

實例3: 2013年4月20日四川雅安發生7.0級地震以後，采用隔震技術修建的蘆山縣人民醫院外觀完整且受損較小引起人們關註，已然成為“樓堅強”的代言人。與之相比，相鄰的兩棟非隔震醫療建築內部損傷嚴重，完全喪失功能，如圖7所示。

隔震減震技術的應用

隔震減震技術已經歷了40多年的研究發展歷程，全世界已建成數萬棟的隔震減震建築，其中日本發展較快、應用最為廣泛，建成的隔震減震建築超過萬棟，最高的隔震建築達190米。許多隔震減震建築在全球的歷次大地震中表現出良好的抗震性能。特別是在2011年3月11日9.0級東日本大地震中，數千棟隔震建築絲毫無損。

隔震減震技術在我國的研究應用也超過30年，特別是建築橡膠隔震支座在我國的應用較為成熟，標準較為完善。目前國家已頒布了設計、產品、檢驗、施工和驗收維護等系列規範;

減震技術設計、產品、檢驗等規範也相繼出臺。隔震減震技術的良好減災效果得到了社會各界的認同，隔震減震技術廣泛應用於學校、醫院、機場、救災中心和住宅等建築。包括港珠澳大橋、北京新機場、昆明新機場等重大工程均采用了隔震減震技術。近年來，低成本、方便施工的簡易隔震技術開始在村鎮民居中應用。

采用隔震減震技術雖然增加了專用裝置和附屬設施費用，但由於采用隔震減震設計，上部結構所承 受的地震力減小，梁柱截面尺寸相應減小，可減少鋼材和混凝土的用量，經濟性較好。

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