消能减震技术

建筑隔震技术是世界许多国家关注的研究课题。中国在这方面已经取得了很大的进展。隔振消能技术为中国在减轻多、低层房屋水平地震灾害中提供了一条行之有效的新途径。

泉州市天都广场写字楼(17层)工程是在基础和上部房屋结构之间设置一种特殊装置———隔震层，是由橡胶隔震支座和阻尼器组成。橡胶隔震支座由复合材料体和上、下连接件三部分组成。复合材料体是由一层钢板一层橡胶交替叠合而成，在垂直方向具有很高的强度,能支撑起建筑物重量。水平方向很轻柔，可以有效隔离地震能量向上部房屋结构的输入。通过橡胶隔震支座剪压试验,垂直力模拟房屋等重量,水平推动支座底部移动模拟地震时的地面移动,检测移动量的数值是22cm,相当于8度地震区遇到罕遇地震时支座的移动量。可见,罕遇地震时隔震支座能把房屋安全托起。橡胶隔震支座作为生产厂家产品出售时,必须通过53项指标试验达到标准才算合格。事实上泉州地区受台湾海峡多次大地震的影响,采用隔震技术的建筑在地震时,隔震房屋自身变形很小、只作微略的平动,根本感觉不到震感,而同样周边未设置隔震层的建筑物却明显感到强烈的震感,即便是按泉州市7度抗震设防要求的建筑物也不例外。

同样数据显示,1994年1月的美国洛杉矾大地震和1995年1月的日本阪神大地震中,采用叠层隔震橡胶支座系统的建筑物在地震中显示出优异的抗震效果,不仅建筑物未倒,而且里面的设施也未被破坏。

泉州市侨乡体育馆为使建筑物内的梁与柱的交叉处有一定的灵活性,采用了具有象橡皮筋那样的伸展性的钢缆绳,贯穿在预制混凝土框架内,钢缆绳会让地震造成的建筑物变形,但随后立刻恢复原状,通过计算,这样的建筑结构能够抵御里氏9级左右的地震。

2008年“5·12”汶川地震后，消能减震技术日益得到建筑结构设计人员的关注。《建筑消能减震技术规程》(JGJ 297—2013)于2013年12月1日起实施。可以预见消能减震技术将在建筑结构中得到广泛应用。

为了帮助广大设计人员了解并掌握建筑结构消能减震设计方法，本书结合工程案例对建筑消能减震结构设计的关键技术进行了详细介绍。本书共分为12章，第1章介绍消能减震结构的概念与发展，第2章介绍消能减震结构的力学原理，第3章介绍消能器的构造和力学模型，第4章介绍消能器的技术要求和实验，第5章介绍消能减震结构的分析与设计，第6章介绍消能部件的连接与构造，第7~10章分别介绍采用黏滞消能器、黏弹性消能器、金属屈服消能器和屈曲约束支撑的消能减震结构设计案例，第11章介绍消能减震结构弹塑性分析案例，第12章对消能减震技术进行了简要总结和展望。

北京羿射旭科技有限公司的孙江波完成了本书的附录A~E的编写，清华大学的张钰和刘继新完成了本书的文字编辑和校对工作,北京羿射旭科技有限公司的张立成、徐昌岩和姚嗣成为本书的编写提供了大量照片和文字素材。在此对他们的付出表示衷心的感谢。

本书的完成得到了以下项目的支持：国家自然科学基金项目，国家十二五科技支撑项目，清华大学自主科研计划，在此也表示衷心的感谢。

由于笔者水平所限，且成书时间仓促，本书难免存在疏漏之处，敬请读者予以谅解和指导。

作者2014年1月于清华园