西南林业大学土木工程学院 云南昆明 650000
摘要：随着我们国家近年来在大跨度空间结构中的蓬勃发展，大跨度结构在地震作用下的结构的安全问题一直是工程界和学术界研究方向中的热点之一。一直以来各国专家通过各种形式来增强建筑结构的抗震性能，发现隔震减震结构通过加隔震器来吸收、消耗地震能量，从而有效的增强了上部结构的隔震减震效果。目前的隔震减震结构在大跨度结构中运用较少，还存在很多不足的地方。本文主要介绍隔震减震装置主要的运用范围、隔震支座对于大跨度结构的不足来清楚的认识到大跨度结构研究还有待发展。
关键词：大跨度结构；隔震支座；隔震减震
1.引言
最早提出基础隔震概念的是日本学者河合浩藏，他在1881年撰文介绍了一种有朴素隔震思想的建筑体系构想。但直到20世纪60年代，人们才开始对隔震技术进行系统的研究，最初都是在住宅等跨度较小的建筑中进行理论分析和试验。例如：在1969年，前南斯拉夫建成了一个现代最早的纯天然橡胶隔震建筑——倍斯特洛小学；70年代后期，采用叠层橡胶支座建造马来西亚的拉穆巴斯克小学、南非的开拜卢克核电站和法国的克拉瓦斯核电站；1981年首次采用铅芯叠层橡胶支座建成新西兰Willian Clayton 政府办公大楼；1985年，美国建成世界上第一座采用高阻尼叠层橡胶隔震支座的建筑——加州圣丁司法事务中心。而如今，大跨度结构是人类现代文明的重要组成部分，它们的安全性受到了格外的重视。世界著名的旧金山海湾大桥在1989年的地震中其东段遭到严重损坏，现仍处于带病工作状态。1997年，加州政府决定拨巨资重建，在国际招标中，大学伯克利分校提出的弧型斜拉桥方案十分美观新颖，被认为是夺标的大热门。但是由于很难对这种形状新颖的桥型的抗震性能提供有力的分析验证，最终还是被加州政府组织的专家组否定了。都市交通委员会发言人对此的评论说：“对于这座桥要考虑的大事是其防地震能力，而不是美学问题。我们要再造一座桥，不是因为现有的桥梁很丑陋，而是为了提高防震能力”（美洲星岛日报报道）。大跨度结构抗震分析方法的重要性由此亦可见一斑【1】。
2．我国大跨度结构隔震现状
我国学者早在20世纪60年代就开始了基础隔震的研究，当时的研究主要集中在采用底造价材料的摩擦滑移体系。例如1966年前后，李立以砂砾层为摩擦材料进行了试验研究和理论分析；我国最早的隔震建筑是70年代中期和80年代初期，采用砂砾层隔震的方法建造了几座土坯和砖砌体的房屋；80年代后期我国开始介入叠层橡胶支座隔震技术的研究；到90年代，以周福霖、周锡元和唐家祥等为代表的一批学者，对叠层橡胶隔震结构分析和设计方法以及施工技术等开展了全方位的研究工作，并于1993年在河南安阳的一栋底层框架住宅楼采用了我国自主研发的铅芯叠层橡胶隔震支座，建成国内最早的叠层橡胶支座隔震房屋。从改革开放以来直到近来的西部大开发，各种大型水利设施、大跨度桥梁、三峡工程等建设项目接二连三地上马。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆它们大部分建设在地震区，相应的安全性阿题也就成为设计中不可回避的问题。虽然到目前为止，我国已建成的隔震建筑有300多栋。但我国目前的抗震规范还远不能满足大跨度结构的抗震分析要求。为此，国家自然科学基金委员会近十几年来大力加强了对这方面研究的支持力度，至今也已经取得了很大的成绩。但是这方面存在的问题太多太复杂，许多研究仍然在深入进行之中。
3．现有隔震支座
目前实际运用于隔震的建筑的隔震装置基本有三大类，即叠层橡胶支座，摩擦滑移隔震原件，以及滚动摆、滚珠、滚轴元件；其中叠层橡胶支座和铅芯叠层橡胶支座应用最多，迄今90%以上的隔震房屋用该元件【2】。隔震支座把建筑物上部结构和可能引起破坏的地面运动分开，可以降低结构或构件对地震动的反应是结构隔震的实质。隔震技术的原理是通过在上部结构与下部支承如柱等结构或与基础之间安置某种隔震耗能装置，减小地震产生的能量向上部结构传输，上部结构的振动会随之减小。隔震支座一般具有以下基本特性：承载能力特性、隔震能力特性、阻尼耗能特性、较好的抗老化及抗疲劳特性，较好的耐火性和耐久性。
专家学者对过去的工程地震灾害研究表明，如1995年日本阪神地震中的空间大跨度结构【3】和1985年我国新疆乌恰县地震中的影剧院大跨度网架结构【4】等，支座连接处是大跨度空间结构震害的多发处，还有一些杆件发生屈曲等。对于空间大跨度结构所受的地震作用，它是由地震动产生的能量通过基础或者支座传送到结构而引起的，减小结构的地震作用效应有两种最基本的思路：
一是运用相关措施减小地震的输入，这种方法对于降低地震作用效应最直接、最有用；
二是在结构中特定位置安装耗能构件，通过这些耗能构件吸收地震产生的能量【5】。
按照以上所述的技术理论及工程实例，大量专家学者开始了在建筑结构方面的隔震和减震研究，已经获得一定的研究成果。并且这些成果有的已经在实际工程得到运用，效果很显著。但是还没有大范围运用在大跨度结构中，一般在主要的、地震频发地区的大跨度结构中运用隔震减震装置，在一般的大跨度结构中还是运用传统的抗震技术，还有原因是现有支座还不能完全运用在不同的大跨度结构中，并且叠层橡胶支座还存在一系列弊端：在较强地震作用下缺乏提升力、永久变形、低能量耗散能力等【6】。
4.总结
本文上述大量实例充分说明了隔震减震技术在大跨度结构中的运用甚少，虽然说在目前我国乃至全世界，隔震减震技术发展很成熟，但也是仅仅在房屋以及小跨度建筑的范围内。大跨度建筑大量兴建，目前地震频发，隔震支座在大跨度结构中应用受限，为了提高大跨度建筑的隔震能力，研究新型隔震支座的使命迫在眉睫。
参考文献
[1]林家浩，张亚辉，赵岩. 大跨度结构抗震分析方法及近期进展.中国公路工程软件开发与应用研讨会. 2001
[2]周锡元，吴育才.工程抗震的新发展.北京：清华大学出版社，2002
[3]黄南翼，张锡云，姜萝香.日本阪神大地震建筑震害分析与加固技术.地震出版社，2000.
[4]惆恩，钱若军.新疆乌恰影剧院网架屋盖震害分析.空间结构会议论文选集，北京：中国建筑工业出版社，1997.
[5]刘波.大跨度结构滑动支座的力学性能分析[D].合肥工业大学，2010.
[6]李雄彦，薛素铎. 大跨空间结构隔震技术的现状与新进展（英文）. 空间结构，2010，16（4）
基金项目：云南省教育厅项目（2015Y298）；西南林业大学教研重点课题（ZD201702）
云南省农业基础联合专项青年项目（2017）；云南省科技厅项目（2016RA079）
第一作者：蒋蜀江，硕士研究生；通讯作者：刘德稳，博士，副教授，清华大学访问学者。
论文作者:蒋蜀江,姚顺忠,刘德稳,王晨星,刘畅,蔡玉蓉,徐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/3
标签：支座论文; 结构论文; 大跨度论文; 橡胶论文; 建筑论文; 空间结构论文; 年代论文; 《建筑学研究前沿》2018年第1期论文;