隔震与消能减震技术对比传统抗震技术有哪些优势地震构件

在 18世纪 工业革命时期，以英国为中心，发展了现代科学技术。但英国等欧洲国家处于地震发生较少的区域，致使防震技术在第一次工业革命未被启动。

至 19—20世纪 ，技术革命向存在地震危险的美国、日本等国家扩展，防震技术有了长足发展，首先是建立了强度抗震体系（ 20世纪30年代 ），然后又发展了强度-延性抗震体系（ 20世纪70年代 ），即现在的传统抗震体系。

※ 传统抗震体系存在的问题

传统抗震技术体系虽然有不错的抗震效果，但是也存在一些难以解决的问题：

（1） 结构安全性问题 。在设计烈度内，这种传统抗震体系能避免结构倒塌，但当遭遇 超过设计烈度 的地震时，将可能导致成片建筑结构倒塌，引发地震灾难。

（2） 建筑破坏问题 。在地震作用下，传统抗震结构钢筋屈服和混凝土裂缝，结构出现延性，国内外专家早就指出“延性就是破坏”，导致建筑物结构在震后难以修复，虽未倒塌但又不能使用，成为 “站立着的废墟” 。

（3） 建筑功能丧失问题 。在地震作用下，传统抗震结构的非弹性变形和强烈振动，引起建筑中的非结构构件及装修、吊顶等的破坏，以及室内设备、仪器、瓶罐等的掉落破坏，必然导致建筑使用功能甚至城市功能的丧失，引起 直接或间接 的人员伤亡或灾难。

由于传统抗震技术体系长期存在难以解决的问题，所以新的防震技术便产生了——隔震技术与消能减震技术。

※ 隔震体系

隔震体系是指在结构底部或某层间设置由柔性隔震装置（如叠层橡胶隔震支座）组成的隔震层，形成水平刚度很小的“柔性结构”体系。

与传统抗震结构相比，隔震结构有下述的优越性：

（1） 隔震体系可使结构的地震反应降为传统结构地震反应的 1/4〜1/8 ，使隔震结构有很宽的“防巨震安全极限边界”。

结构加速度反应随结构自振周期延长而降低

（2） 地震时上部结构 保持弹性 ，结构在地震中不损坏，避免震后困难的修复工作。

（3） 可实现性能化防震设计，实现地震设防的 “双保护” ,既保护结构安全, 也保护非结构构件、室内设备仪器等的使用功能不中断。

传统抗震体系（左）与隔震体系（右）

（4） 适用于规则建筑结构，也适用于非规则建筑结构 。隔震后的结构地震反应大幅降低，结构的水平变形（层间变形或扭转变形等）都集中在柔软的隔震层而不发生在建筑结构本身，从而保护功能要求较高的复杂建筑结构，在地震中不被损坏。

（5） 采用隔震技术， 投资增加不多 。当隔震技术应用于防震性能要求较高或高烈度地区时，还能降低建筑结构造价。

（6） 隔震技术不仅可用于新建建筑，也可用于 对既有结构 进行隔震加固，能大幅提高地震安全性。

※ 消能减震技术体系

结构消能减震体系，是把结构的某些非承重构件（如支撑、剪力墙等）设计成消能构件，或在结构的某些部位（节点或联结处）安装耗能装置（阻尼器等）。

传统抗震结构（左）消能减震结构（右）

在风荷载或小地震时 ，这些消能杆或阻尼器仍处于弹性状态，结构仍具有足够的侧向刚度，以满足正常使用要求。

在中强地震发生时 ，随着结构受力和变形的增大，这些消能构件和阻尼器率先进入非弹性变形状态，产生较大阻尼，消耗输入结构的地震能量，使主体结构避免进入明显的破坏，并迅速衰减结构地震反应，从而保护主体结构在强烈地震中免遭过度破坏。

采用消能减震技术的建筑

与传统的抗震体系相比较，消能减震体系有如下的优越性：

（1） 传统抗震结构体系是把结构的主要承重构件 （梁、柱、节点） 作为消能构件的，地震中受损坏的是这些承重构件，甚至导致房屋倒塌。而消能减震体系则是以非承重构件作为消能构件或另设耗能装置，它们的损坏过程是保护主体结构的过程，所以是安全可靠的。

（2） 消能构件在震后易于修复或更换，使建筑结构物 迅速恢复 使用。

（3） 可利用结构的抗侧力构件（ 支撑、剪力墙等 ）作为消能构件，无须专设。

（4） 可衰减结构的地震反应 20%〜50% 。

资料参考：《隔震、消能减震与结构控制体系——终止我国城乡地震灾难的必然技术选择》周福霖。

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