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减隔震隔震技术应用(减隔震发展历程及优点)

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四川5.12汶川8.0级大地震造成了大量的人员伤亡和工程结构破坏,引起了巨大的经济损失。强烈的地表运动和变形是引起破坏的根本原因,而地震引起的山体滑坡和工程结构倒塌破坏则是导致人员伤亡和经济损失的直接元原因,也是整个灾区恢复重建必须要首先面对的两个核心问题,即:如何在未来地震中避免滑坡灾害?如何在未来地震中保证工程结构的安全以有效避免人员伤亡和巨大的经济损失?简单讲,第一个问题可以通过地震地质灾害评估,选择合适的工程建设场地或采取有效的滑坡治理措施获得解决;第二个问题的解决则可以通过对新建及恢复重建工程采取必要的抗震或减震措施、如比较成熟的建筑减隔震技术等,达到大震不倒、大震不破坏甚或大震条件下基本完好以确保生命财产安全的目标。

实际上,早在1960年代中后期,新西兰、日本、美国等国家就已经对建筑隔震技术开展了系统的理论和试验研究,并取得了较好的成果。1970年代初,新西兰率先开发出铅芯叠层橡胶支座,1974年世界首栋隔震建筑在新西兰建成,美国、日本首栋隔震建筑分别在1984年和1985年建成。1990年代,全世界共有30多个国家和地区围绕这一问题展开了更加广泛深入的研究和应用,1994年洛杉矶地震和1995年日本阪神地震后迅速发展,隔震技术相继写入各国抗震规范,美国、日本开始大量采用隔震建筑。我国于1960年代开始建筑基础隔震理论及应用技术的探索研究,80年代后期获得重视,90年代以后取得长足进步并在许多重要工程中获得应用。2001年隔震减震技术写入我国《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,标志着隔震技术的成熟。

从技术角度讲,建筑基础隔震技术是在建筑上部结构与基础(或下部结构)之间设置可以人为改变结构体系振动特性的隔震系统,使建筑物上部结构与地基“隔开”,“隔断”地震能量向上部结构的有效传递路径,实际上是通过隔震层的水平向大变形运动以消耗掉大部分地震能量,减轻上部结构所受到的惯性地震作用,有效降低地震引起的结构加速度反应、减小层间剪力及相应的剪切变形。实际结构地震反应记录和试验研究表明建筑物采取有效的隔震措施后,上部结构反应一般仅相当于相同不隔震结构的1/4—1/12。可以有效地保护上部结构免遭破坏,同时室内装修及设备也可得到有效保护,即使在强震作用下也可保持建筑功能完好。

从经济角度讲,抗震设防基本烈度越高,采用隔震措施所获得的直接经济效益越明显,以采用叠层橡胶垫隔震技术为例,以达到相同的抗震能力为衡量标准,当抗震设防基本烈度为9度时,与相同规模的非隔震建筑相比,隔震后建筑物的平均土建造价最高可节省约15~20%;8度时,最高可节省土建造价约10%;7度时,基本不节省造价或造价略有增加约1~5%左右;6度时,土建造价增加约10%。虽然上述比较是以达到相同的抗震能力为衡量标准,但实际上6、7度设防时,采用基础隔震措施后,房屋的实际抗震能力已远大于相同不隔震建筑的抗震能力,其所带来的安全储备大幅度提高(可提高2~10倍)。在类似于汶川大地震这样千年难遇的意外事件发生时,不但会保护生命财产的安全,更重要的是地震将不再是灾难,不再会对社会造成恐慌,无需停产停业停学,我们的孩子将不再成为灾难的焦点,我们无需再次动员全国的力量投入大量的人力物力搞恢复重建,人们可以高枕无忧、安居乐业。这样的效益和回报,显然远高于建设初期增加的一点点土建造价。

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