北京中科白殿疯醫院浅析建筑减震隔震系统的分析与应用
基础隔震体系通过在建筑物基础和上部结构之间设置专门的橡胶隔震支座和耗能元件，形成柔性底层，称为隔震层。通过隔震层和耗能元件，将房屋结构与基础隔离开来，延长建筑物的自振周期，并将结构的位移集中于隔震层，建筑物上部结构类似于刚体平动一样，自身相对位移较小，建筑物结构基本上处于弹性工作状态，不会造成建筑物产生破坏或倒塌现象[1]。
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近年来，通过大量试验结果及已建造的隔震结构工程经验，在大地震发生时，隔震系统一般可使上部结构承受水平地震作用降低约60%。隔震系统减震效果明显优越于一般传统结构，建筑的总造价相比传统的抗震加固方法增加很少，对于高烈度区尤其适用[2]。基础隔震技术对上部结构的平面、立面、体型等限制较小。首先上部结构的层间位移、加速度已经很小，其次可以人为调整隔震支座的布置使隔震层的刚度中心和上部结构（上部结构作为一个刚体）的质心尽量重合，以减少扭转效应。这对于不规则的建筑物尤其适用，它使地震区的建筑物的外观视觉效果及结构设计从很多严格的限制中解脱出来，轻而易举地解决了超高层建筑、大空间大开窗建筑、及平面不规则建筑的结构设计。若设计合理，地震作用后无需对建筑物进行修复，具有明显的经济效益和社会效益。 叠层橡胶支座基础隔震体系
在建筑物基础和上部结构之间设置叠层橡胶隔震支座，通过利用橡胶刚度小的特点能够延长建筑物的固有自振周期，远离场地卓越周期，从而达到减小结构地震反应的目的。目前，常用的叠层橡胶支座有以下四种类型[]：普通夹层橡胶支座、铅芯橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座、加各种阻尼装置的夹层橡胶支座。
夹层橡胶垫是目前国内外应用最为广泛、技术最为成熟的隔震装置。夹层橡胶垫隔震技术的优点，主要体现在下述几个方面：
1、具有较高的竖向承载能力，作为建筑物的支承垫具有较高的安全储备。目前，我国一些隔震器材生产厂家生产的夹层橡胶垫的竖向承载力安全系数甚至能够超过6.0。
2、具备稳定的弹性复位功能，能在多次地震中自动瞬时复位。
3、具备明显、稳定的隔震效果。夹层橡胶垫具有稳定的刚度及阻尼性能，理论计算、实验结果及现场实际情况三者能够较好的相互吻合。
4、构造简单，安装方便。夹层橡胶垫具有水平滑动、弹性恢复力和阻尼等特性，施工时安装方便简洁，在工程应用上具有较好的可行性。
5、耐久性较好。具有较好的抗低周疲劳性能、抗臭氧老化、耐火性、耐水性等性能，即在50～70年使用期间内具有较好的物理和化学稳定性，耐久性能远远的优越于其他各种隔震装置。
6、对于不均匀沉降夹层橡胶垫受其影响较小，并且可以根据需要安装在各个标高位置处。
二、基础滑移隔震体系
滑移隔震的基本原理是：当结构遭受较小的地震和风荷载作用时，隔震层所受水平地震剪力小于静摩擦力，摩擦力会阻止上部结构滑动，使建筑物保持稳定;当隔震层承受水平地震剪力大于静摩擦力时，滑动面开始滑移，因为结构滑移使得结构无固定的自震周期，从而能够有效的避免共振现象发生。
近些年基底滑移隔震研究取得了突飞猛进的发展：
1、摩擦力模型。国内外学者根据试验研究和实践结果提出了一些摩擦力理想模型，间断型和连续型两种模型是目前最为常用的摩擦力模型。
2、结构模型分析。分为三类：刚体隔震、单质点隔震、多质点隔震。
3、抗倾覆稳定性计算。由于滑移隔震结构在支座处上下断开，所以极易产生倾覆失稳问题，因而有必要确定结构的抗倾覆条件，当不满足这一条件时，应对座采取附的参数选择上。
4、动力可靠度。众多学者利用随机响应分析对滑移隔震结构的可靠性进行研究分析。
5、隔震层参数。合理的确定隔震层的参数是设计工作的重中之重。
6、能量分析。结构地震响应通过能量分析进行衡量。
三、组合隔震体系
叠层橡胶垫隔震体系具有理论分析简单、结构性能可靠、较好的自动复位性能等优点，但是这种结构体系在地震作用下不能完全有效的避免共振，而且工程造价较高;滑动摩擦隔震技术能够有效的避免发生共振，并且主要是其施工简单、造价低，受到较大的欢迎。但是在地震作用后，滑动摩擦支座可能发生不可控制的位移，不能够自动复位。各国学者不断尝试将摩擦滑移支座和叠层橡胶支座进行组合，使两种隔震支座在结构体系中能够各自发挥优势。组合隔震体系按夹层橡胶垫和滑板的组合方式的不同将其分为串联组合隔震体系和并联组合隔震体系。
1、串联组合隔震体系
将摩擦滑板与夹层橡胶支座上下串联称为串联组合隔震体系，摩擦滑板能可利用摩擦力消耗地震能量，且起到隔离地震的作用。采用串联组合隔震体系，在多遇水平地震作用下，其水平刚度较小，在罕遇地震下，滞回曲线具有明显的弹塑性性质，滑移板产生滑动，由于没有设备可以提供复位力，隔震层在地震作用结束后将保留残余位移。目前对这种串联基础隔震体系的研究较少。
2、并联组合隔震体系
并联隔震支座采用夹层橡胶垫与摩擦滑移支座并列设置，由两者共同承受上部结构重力荷载。它克服了橡胶垫价格高、摩擦滑移支座不能自动复位的弊端，橡胶垫能够提供足够的弹性恢复力、并且使结构刚度减小、周期延长，与此同时摩擦滑移支座可增大阻尼、具有良好耗能能力和经济效益。在实际工程运用中，根据建筑结构形式、安全经济性，采用并联组合隔震体系，合理设计，具有较大优越性。
并联组合隔震体系中，竖向荷载由橡胶隔震支座和摩擦滑移支座共同承担，铅芯橡胶隔震支座提供阻尼和恢复力，摩擦滑移支座提供阻尼，在水平地震作用下隔震层的滞回环更加饱满，结构的隔震耗能效果更优。
参考文献
[1]日本免震构造协会.图解隔震结构入门[M].北京：科学出版社，1998.
[2]尚守平.结构抗震设计[M].北京：高等教育出版社，2003.
[3]刘文光，周福霖，庄学真等.大直径夹层橡胶垫力学性能研究[J].世界地震程.1999，15（1）：
[4]刘文光.橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究[D].北京工业大学博士学位论文.2003
