一、傳統(tǒng)的抗震方法

　　地震是由于地面的運(yùn)動(dòng)，使地面上原來(lái)處于靜止的建筑物受到動(dòng)力作用而產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)，因而在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力、變形和位移。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后模型的動(dòng)力學(xué)分析，即一次次的震害分析進(jìn)行修正、補(bǔ)充，得到一些建筑物在地震作用下的反應(yīng)機(jī)理及破壞形式，提出了一些建筑物抗?fàn)幍挠?jì)算方法及設(shè)計(jì)的基本原則。這些在實(shí)際應(yīng)用中得到了很不錯(cuò)的效果。

　　1、概念設(shè)計(jì)的一些原則

　　1）總體屈服機(jī)制。例如強(qiáng)柱弱梁。

　　2）剛度與延性均衡。砌體結(jié)構(gòu)中為提高延性設(shè)構(gòu)造柱與圈梁，形成一個(gè)較弱的框架。

　　3）強(qiáng)度均勻。結(jié)構(gòu)在平面和立面上的承載力均勻。

　　4）多道抗震防線。

　　5）強(qiáng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

　　6）避開場(chǎng)地卓越周期區(qū)。

　　2、在此基礎(chǔ)上作結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析，其分析方法主要有：①地震荷載法；②振型分解法；③動(dòng)力時(shí)程分析法�，F(xiàn)在還發(fā)展了push-over法、能力譜等方法�？拐鹪O(shè)防目標(biāo)也從單一的、基于生命安全的性態(tài)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到基于各種性態(tài)，強(qiáng)調(diào)“個(gè)性”設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念。

　　3、傳統(tǒng)抗震方法的缺點(diǎn)與不足傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)主要利用主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件屈服后的塑性變形能和滯回耗能來(lái)耗散地震能量，這使得這些區(qū)域的耗能性能變得特別重要，而一旦由于某些因素導(dǎo)致這些區(qū)域產(chǎn)生問(wèn)題，將嚴(yán)重影響到結(jié)構(gòu)的抗震性能，產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，由于破壞部位位于主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其修復(fù)是很難進(jìn)行的。

　　由于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)是以防止結(jié)構(gòu)倒塌為目標(biāo)，其抗震性能在很大程度上依賴于結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的延性，以往的許多研究也注重于提高結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的延性方面，卻忽略了對(duì)結(jié)構(gòu)損傷程度的控制。

　　4、傳統(tǒng)的抗震方法在提高結(jié)構(gòu)性能方面有較多困難。

　　傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的耗能能力主要依賴于主體結(jié)構(gòu)的延性。既要求主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，又要求延性好，很難實(shí)現(xiàn)。

　　1）框架結(jié)構(gòu)許多研究者推薦強(qiáng)柱弱梁體系作為最合適的抗震框架體系。該體系可將地震輸入能量分散在結(jié)構(gòu)的許多部位耗散掉，甚至可以控制塑性鉸出現(xiàn)的順序與部位，延性對(duì)于使建筑物在罕遇地震中保存下來(lái)固然很重要，但這些預(yù)期的塑性鉸區(qū)在中等程度的地震中也會(huì)產(chǎn)生，延性也同時(shí)應(yīng)被看作是一種“破壞”。后期修復(fù)費(fèi)用也很高。

　　2）剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)體系具有抗側(cè)剛度大，在水平地震作用下的側(cè)移小，其總的水平地震作用也大等特點(diǎn)，常見(jiàn)的震害一般來(lái)說(shuō)為墻面的斜向裂縫或是底部樓層的水平施工縫發(fā)生水平錯(cuò)動(dòng)，當(dāng)?shù)撞壳�服后，剪力墻的抗�?cè)作用就很小，且剪力墻的耗能也基本集中與底部塑性鉸區(qū)域，上部墻體對(duì)抵御強(qiáng)震無(wú)顯著作用。而且剪力墻要承擔(dān)一定的豎向荷載，因此底部的破壞也十分難修復(fù)。

　　3）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)從抗震概念設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)具有了多道抗震防線。有框架和墻體組成的抗震結(jié)構(gòu)中，框架的剛度小，承擔(dān)的地震作用力小，而彈性極限變形值和延性卻較小。整個(gè)結(jié)構(gòu)在地震作用下，墻體很快超過(guò)自身的較小彈性極限變形，出現(xiàn)裂縫，水平承載力下降，此時(shí)框架尚未充分發(fā)揮自身的水平抗力；墻體開裂后，框架承擔(dān)的地震力增大，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)剛度的變化，地震作用效應(yīng)也發(fā)生了變化。但無(wú)論是剪力墻還是框架，都是主體結(jié)構(gòu)的一部分，損傷壞后的修復(fù)工作都是比較困難的，而且花費(fèi)也不小。

　　二、減振、隔震和振動(dòng)控制的現(xiàn)狀鑒于上述傳統(tǒng)抗震方法的缺點(diǎn)與不足，并在全部了解地震引起結(jié)構(gòu)震動(dòng)的全過(guò)程。

　　由震源產(chǎn)生地震動(dòng)，通過(guò)傳播途徑傳遞到結(jié)構(gòu)上，從而引起結(jié)構(gòu)的震動(dòng)反應(yīng)。通過(guò)在不同階段采取震動(dòng)方法控制措施，就成為不同的積極抗震方法。大致包括以下四點(diǎn)：

　�、僬鹪础�消震消震是通過(guò)減弱震源震動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到減小結(jié)構(gòu)震動(dòng)的方法，由于地震源難以確定，且其規(guī)模宏大，目前還沒(méi)有有效可行的措施將震源強(qiáng)度減弱到預(yù)定的水平。

　�、趥鞑ネ緩健�隔震隔震是通過(guò)某種裝置將地震與結(jié)構(gòu)隔開，其作用是減弱和改變地震動(dòng)時(shí)結(jié)構(gòu)作用的強(qiáng)度和方式，以此達(dá)到減少結(jié)構(gòu)震動(dòng)的目的。隔震方法主要有基底隔震和懸掛隔震兩種。

　　③結(jié)構(gòu)→被動(dòng)減震被動(dòng)減震是通過(guò)采取一定的措施或附加子結(jié)構(gòu)吸收和消耗地震傳遞給主結(jié)構(gòu)的能量，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)震動(dòng)的目的。被動(dòng)減震方法有耗能減震，沖擊減震和吸震減震。

　�、芊磻�(yīng)→主動(dòng)減震主動(dòng)減震是根據(jù)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，通過(guò)地震系統(tǒng)地執(zhí)行機(jī)，主動(dòng)給結(jié)構(gòu)施加控制力，達(dá)到減小結(jié)構(gòu)震動(dòng)的目的。

　　結(jié)構(gòu)隔震、減震方法的研究和應(yīng)用開始于60年代，70年代以來(lái)發(fā)展速度很快。這種積極的結(jié)構(gòu)抗震方法與傳統(tǒng)的消極抗震方法相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：

　�、倌艽蟠鬁p小結(jié)構(gòu)所收得的地震作用，從而可減低結(jié)構(gòu)造價(jià)，提高結(jié)構(gòu)抗?fàn)幍目煽慷�。此外，隔震方法能夠較準(zhǔn)確地控制傳到結(jié)構(gòu)上的最大地震力，從而克服了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)難以準(zhǔn)確確定載荷的困難。

　�、谀艽蟠鬁p小結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形，保證非結(jié)構(gòu)構(gòu)件不受地震破壞，從而減少震后維修費(fèi)用，對(duì)于典型的現(xiàn)代化建筑，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如玻璃幕墻，飾面，公用設(shè)施等）的造價(jià)甚至占整個(gè)房屋總造價(jià)的80%以上。

　　③隔震、減震裝置即使震后產(chǎn)生較大的永久變形或損壞，其復(fù)位、更換、維修結(jié)構(gòu)構(gòu)件方便、經(jīng)濟(jì)。

　�、苡糜诟呒夹g(shù)精密加工設(shè)備、核工業(yè)設(shè)備等的結(jié)構(gòu)物，只能用隔震、減震的方法滿足嚴(yán)格的抗震要求。

　　（一）、隔震

　　1、基地隔震

　　1）夾層橡膠墊隔震裝置用于隔震裝置的橡膠墊塊，可用天然橡膠，也可用人工合成橡膠（氯丁膠）。為提高墊塊的垂直承載力和豎向剛度，橡膠墊塊一般由橡膠片與薄銅板疊合而成。

　　2）鉛芯橡膠支座這樣就使支座具有足夠的初始剛度，在風(fēng)荷來(lái)和制動(dòng)力等常見(jiàn)載荷作用下保持具有足夠的剛度，以滿足正常使用要求，但強(qiáng)地震發(fā)生時(shí)，裝置柔性滑動(dòng)，體系進(jìn)入消能狀態(tài)。

　　3）滾珠（或滾軸）隔震有自復(fù)位能力的；有加銅拉桿風(fēng)穩(wěn)定裝置；橫向油壓千斤頂位的。另外，還有加消能裝置的，消能裝置有軟消能桿剪，鉛擠壓消能器，油阻尼器，光阻尼器等。

　　4）懸掛基礎(chǔ)隔震

　　5）搖擺支座隔震同原理還有踏步式隔震制作，用于細(xì)高的結(jié)構(gòu)物，如煙囟、橋墩、柜體筒體建筑物等。

　　6）滑動(dòng)支座隔震上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置相互滑動(dòng)的滑板。風(fēng)載、制動(dòng)力或小震時(shí)，靜摩擦力使結(jié)構(gòu)固結(jié)于基礎(chǔ)上；大震時(shí)；

　　結(jié)構(gòu)水平滑動(dòng)，減小地震作用，并以其摩擦阻尼消耗地震能源。

　　為控制滑板間的摩擦力，使之滿足隔震要求；在滑板間可以加設(shè)滑層。目前常用的滑層有：涂層滑層（聚氯乙烯）、粉�；瑢樱ㄣU粒、沙粒、滑石、石墨等）。

　　2、懸掛隔震懸掛隔震使將結(jié)構(gòu)的全部或大部分質(zhì)量懸掛起來(lái)，是地震動(dòng)傳遞不到主體質(zhì)量上，產(chǎn)生較小的慣性力，從而起到隔震作用。懸掛結(jié)構(gòu)在橋梁、火電廠鍋爐架等方面有大量應(yīng)用。著名的43層香港匯豐銀行新大樓采用的就是懸掛結(jié)構(gòu)。

　　懸掛結(jié)構(gòu)懸桿受力較大，須采用高強(qiáng)鋼，而高強(qiáng)鋼忍性差，在豎向地震作用時(shí)易拉斷。為減小豎向地震作用，可在吊點(diǎn)設(shè)減震彈簧，并配合使用阻尼器。

　　3、隔震應(yīng)用的注意事項(xiàng)：

　　1）隔震實(shí)際上會(huì)使原有結(jié)構(gòu)的固有周期演唱，在下列情況下不宜采用隔震設(shè)計(jì)：

　　①基礎(chǔ)土層不穩(wěn)定；

　�、谙虏拷Y(jié)構(gòu)變性大，原有結(jié)構(gòu)的固有周期比較長(zhǎng)；

　�、畚挥谲浫鯃�(chǎng)地，延長(zhǎng)周期可能引起共振；

　�、苤谱髦谐霈F(xiàn)負(fù)反力；

　　2）隔震裝置必須具有足夠的初始剛度，這樣能滿足正常使用要求。當(dāng)強(qiáng)震發(fā)生時(shí)，裝置柔性消震，體系進(jìn)入消能狀態(tài)。

　　3）隔震裝置能使結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)面上柔性滑動(dòng)，在地震來(lái)時(shí)這樣必然會(huì)產(chǎn)生很大的位移。為減低結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)，隔震裝置應(yīng)提供較大的阻尼，具有較大的消能能力。

　　4、隔震體系的優(yōu)點(diǎn)：

　　1）明顯有效地減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。從振動(dòng)臺(tái)地震模擬試驗(yàn)結(jié)果及美國(guó)，日本建造的隔整結(jié)構(gòu)在地震中的強(qiáng)震記錄得知，隔振體系的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)只相當(dāng)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)固定）加速度反應(yīng)的1/3——1/10.這種減震效果是一般傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)所望塵莫及的。從而能非常有效地保護(hù)結(jié)構(gòu)物或內(nèi)部設(shè)備在強(qiáng)地震沖擊下免遭任何毀壞。

　　2）確保安全。在地面劇烈震動(dòng)時(shí)，上部結(jié)構(gòu)仍能處于正常的彈性工作狀態(tài)。這既適用于一般民用建筑結(jié)構(gòu)，確保居民在強(qiáng)地震中的絕對(duì)安全，也適用于某些重要結(jié)構(gòu)物和重要設(shè)備。

　　3）減低房屋造價(jià)。從汕頭，廣州，西昌等地建造隔震房屋得知，多層隔震房屋比傳統(tǒng)多層隔震房屋節(jié)省房屋土建造價(jià)：7度區(qū)節(jié)省3——6%，8度區(qū)節(jié)省8——14%，9度區(qū)節(jié)省15——20%.并且安全度大大提高。

　　4）抗震措施簡(jiǎn)單明了�？拐鹕婕暗膶�(duì)象從考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)物的復(fù)雜的不明確的抗震措施轉(zhuǎn)變?yōu)橹豢紤]隔震裝置，簡(jiǎn)單明了。結(jié)構(gòu)物本身與一般非地震區(qū)的做法無(wú)疑，設(shè)計(jì)施工大大簡(jiǎn)化。

　　5）震后修復(fù)方便：地震后，只對(duì)隔震裝置進(jìn)行必要的檢查更換。而無(wú)需考慮建筑結(jié)構(gòu)物本身的修復(fù)，地震后可很快恢復(fù)正產(chǎn)生活或生產(chǎn)，這帶來(lái)極明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。