摘 要：目前，一種以柔克剛的新型抗震技術——隔震技術，正日益受到人們的關注。本文在分析了建筑抗震結構設計的基本原則的基礎上，重點介紹了建筑隔震技術的原理、優點以及在地震區的應用設計方法。

　　關鍵詞：抗震設計,基本原則,隔震技術

　　1、建筑抗震結構設計的基本原則

　　1.1 結構構件應具有必要的承載力、剛度、穩定性、延性等方面的性能。①結構構件應遵守“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件、強底層柱(墻)”的原則。②對可能造成結構的相對薄弱部位，應采取措施提高抗震能力。③承受豎向荷載的主要構件不宜作為主要耗能構件。

　　1.2 盡可能設置多道抗震防線。①一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成，并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架—剪力墻結構由延性框架和剪力墻兩個分體組成，雙肢或多肢剪力墻體系組成。②強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。③適當處理結構構件的強弱關系，同一樓層內宜使主要耗能構件屈服后，其他抗側力構件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長階段，保證結構的延性和抗倒塌能力。④在抗震設計中某一部分結構設計超強，可能造成結構的其他部位相對薄弱，因此在設計中不合理的加強以及在施工中以大帶小，改變抗側力構件配筋的做法，都需要慎重考慮。

　　1.3 對可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。①構件在強烈地震下不存在強度安全儲備，構件的實際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎。②要使樓層(部位)的實際承載能力和設計計算的彈性受力的比值在總體上保持一個相對均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時，會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中。③要防止在局部上加強而忽視了整個結構各部位剛度、承載力的協調。④在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移，這是提高結構總體抗震性能的有效手段。

　　2、建筑隔震結構設計分析

　　2.1 結構設計參數。建筑隔震橡膠支座結構設計時的主要參數有：

　　①形狀系數，第一形狀系數S1主要體現薄鋼板對橡膠板的約束效果，第二形狀系數S2主要反映橡膠支座在受壓時的穩定性。根據國內外研究成果和工程經驗，一般取S1≥15，S2=3～6。

　　②外形尺寸。已有研究結果表明：橡膠支座發生的水平變形在高達支座平面尺寸的60%時也是安全的，因此推薦的支座直徑為D=DT/O.6(DT為最大水平位移)。實際應用中，一般取D=DT/O.55。橡膠支座的高度日可以根據形狀系數和其他有關參數設定，對于Φ400、Φ500、Φ600的支座，一般H分別采用150mm、175mm和200mm比較合適。

　　③夾層鋼板厚度。橡膠支座的破壞表現為夾層鋼板的斷裂，鋼板越厚，鋼板發生屈服強度和屈服的位移量越大。鋼板的厚度t。一般為2～4mm。

　　④膠層厚度及層數。在一定范圍內，橡膠支座夾層鋼板與膠層厚度之比越大，則支座的豎向承載力越大。

　　⑤鉛芯直徑。鉛芯的大小直接影響到支座的阻尼，可以根據設計的阻尼性能選定。

　　2.2 性能設計參數。橡膠支座的性能設計指標主要是指承載能力、剛度、阻尼特性等。

　　①豎向承載力。橡膠支座的S1越大，或者鋼板抗拉強度越高、鋼板與橡膠板的厚度比越大，則豎向承載力越大。

　　②壓剪承載力與水平位移。壓剪承載力是指橡膠支座在發生某一規定的水平變形下的豎向承載力。在豎向壓應力為10～15MPa情況下，一般要求當支座的極限水平剪切變形達到350%時，橡膠支座也不會出現壓剪破壞。

　　③水平剛度。橡膠支座的水平剛度KH.受橡膠材料性能、支座形狀系數及壓剪條件等諸多因素的影響。當支座S1≥15，S2≥5，豎向壓應力≥15MPa，設計剪切應變≤350%時，可以按剪切情況計算KH。

　　④豎向剛度。為確保支座在使用中不產生過大的豎向壓縮變形，必須保證支座有足夠大的豎向剛度Kv，一般由建筑結構設計時提出。影響Kv的主要因素有橡膠的硬度及彈性模量、支座形狀系數(S1、S2)，以及豎向壓應力和水平剪切變形。

　　⑤阻尼特性(阻尼比)。橡膠支座的阻尼比基本上代表了隔震結構體系的阻尼比。MRB、HD-MRB和LRB的阻尼比分別為3%～5%、10%～15%、20%～30%，因此LRB不需匹配阻尼器便可單獨使用。

　　2.3 橡膠與鋼板的黏合技術。隔震橡膠支座是由薄鋼板和薄橡膠板交互疊合、模壓硫化而成，鋼板與橡膠板的黏合強度關系到支座在承載時鋼板對膠層的約束效果及在發生地震時的變形能力，因此黏合強度極為重要。目前鋼板采用噴砂處理，涂上由含鹵聚合物彈性體、黏合增進劑和偶聯劑等組成的熱硫化膠黏劑。雙涂比單涂更佳，黏合強度一般都在15kN·m-1以上。

　　3、建筑隔震技術設計要點

　　3.1 “基礎隔震”的基本原理

　　現代建筑“基礎隔震”概念的基本原理是在建筑物上部結構與基礎之間設置安全可靠的隔震柔性底層，使建筑物與基礎隔開。這樣，支撐在隔震系統上的整個建筑物在地震時便具有較大的剪切變形能力，使地震的各種破壞力對上部建筑物的直接拉力降至最小，減小上部結構的地震反應(一般可減小至1/5左右)，確保建筑物在任何突發強地震中不被破壞和倒塌，是一種立足于“隔”的以柔克剮、以隔減震的積極抗震的方法。可以說，從“抗”到“隔”，是抗震設防策略的一次重大改變和飛躍。

　　3.2 隔震體系的優點。

　　①明顯有效地減輕結構的地震反應。隔震體系的結構加速度反應只相當于傳統結構(基礎固定)加速度反應的l/3～1/10。這種減震效果是一般傳統抗震結構所望塵莫及的。從而能非常有效地保護結構物或內部設備在強地震沖擊下免遭任何毀壞。

　　②確保安全。在地面劇烈震動時，上部結構仍能處于正常的彈性工作狀態。這既適用于一般民用建筑結構，確保居民在強地震中的絕對安全，也適用于某些重要結構物和重要設備。

　　③減低房屋造價。采用隔震技術建造的房屋比傳統抗震房屋節省房屋土建造價：7度區節省3%-6%，8度區節省8%～14%，9度區節省15%～20%。并且安全度大大提高。

　　④抗震措施簡單明了。抗震涉及的對象從考慮整個結構物的復雜的不明確的抗震措施轉變為只考慮隔震裝置，簡單明了。結構物本身與一般非地震區的做法無疑，設計施工大大簡化。

　　⑤震后修復方便。地震后，只對隔震裝置進行必要的檢查更換。而無需考慮建筑結構物本身的修復，地震后可很快恢復正常生活或生產，這帶來極明顯的社會效益和經濟效益。

　　3.3 建筑隔震橡膠支座隔震的基本原理

　　在眾多基礎隔震構件中，建筑隔震橡膠支座是應用比較廣泛的。隔震橡膠支座是由柔軟的薄橡膠板和堅硬的薄鋼板分層交替疊合、模壓硫化而成。其中橡膠層與鋼板緊密黏結，當橡膠支座承受上部結構的自重和使用荷載時，橡膠層的橫向伸展受到鋼板的約束，豎向剛度增大，使橡膠支座具有足夠的豎向剛度和承載能力，有利于穩定地支承建筑物;當橡膠支座承受水平荷載時，其橡膠層的相對位移大大減小，使橡膠支座可達到很大的位移而不致失穩，并且保持較小的水平剛度。

　　4、結束語

　　綜上所述，建筑隔震橡膠支座隔震技術不僅可以保證建筑物結構的整體安全，并且能夠防止非結構部件的破壞，避免建筑物內部裝修、室內設備的損壞及由此引發的次生災害。加快這一技術的推廣應用，特別是在高烈度地震區的應用具有重要意義，市場前景也十分廣闊。

　　參考文獻：

　　[1] 曹廣明, 何嘉焱. 淺談多層磚混建筑抗震設計的幾點要求[J]. 黑龍江科技信息, 2010,(18).

　　[2] 李瑞明. 關注地震災害強化建筑抗震設計[J]. 中國新技術新產品, 2009,(14).