1、表2-6-l本世紀(jì)每次死亡人數(shù)超過5000人的地震減震控制技術(shù)概述1、人類減輕地震災(zāi)害的對策及教訓(xùn)_rJ（1）地震災(zāi)害對人類的嚴(yán)重威脅大地震是一種突發(fā)性、毀滅性的自然災(zāi)害。它對人類社會構(gòu)成嚴(yán)重威脅。一次突發(fā)性的大地震可令一座繁榮、美麗的城市在數(shù)十秒鐘內(nèi)變成一片廢墟，成片房屋破壞倒塌交通通信、供水供電等生命線中斷，并可能引發(fā)火災(zāi)、疾病等次生災(zāi)害，人員大量傷亡，城市癱瘓，社會長期動蕩不安，并導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。世界上破壞性的強地震平均每年約18次。本世紀(jì)以來，地震引起的經(jīng)濟損失達數(shù)千億美元。地震導(dǎo)致約126萬人死亡和近千萬人嚴(yán)重傷殘。表2-6-l列出了本世紀(jì)以來造成死亡人數(shù)超過5000人的地震記錄

2、(ZhouFulin,1995)。I時間I國家（地區(qū)）I震級I死亡人數(shù)/人|I1906816I智利I86I20000II19081228I意太利I75I83000II19201216I中國I86I100000II192391I日本I83I100000II1927522I中國I83I200000II19321226I中國I76I70500|000|1935531|印度|75|30000|19391226|土爾其|70|30000|196291|伊朗|71|12230|197053l|秘魯|70|66794|197624|危地馬拉|75|22778|1976728|中國（唐山）|78|242000

3、|1976916|伊朗|77|25000|1985919|墨西哥|81|9|l988，127|阿美尼亞|81|50000|1990621|伊朗|77|37000|1993930|印度|64|7600|1995117|日本（阪神）|72|5438|（2）人類減輕地震災(zāi)害的基本對策人類減輕地震災(zāi)害有三種基本對策。地震預(yù)報：目前達到的水平是“偶有成功，錯漏甚多”。由于人類對宇宙和地球的自然現(xiàn)象的認(rèn)識仍受到較大的限制，至今，中外大多數(shù)破壞性大地震，“錯報”（報而未震）或“漏報”（震前未預(yù)報）仍較多。地震預(yù)報的目的是力圖正確地指出未來發(fā)生地震的地點、時間和大小，使人們得以采取相應(yīng)的措施，盡量減少損失。我

4、國和世界各國的地震和地質(zhì)工作者為此進行了長期、艱苦卓越的工作，已經(jīng)取得了可喜的成果。但仍不能預(yù)報所有地震。地震轉(zhuǎn)移、分散：把可能發(fā)生在人口密集的城市的大地震，道過能量轉(zhuǎn)移，誘發(fā)至荒無人煙的山區(qū)或遠(yuǎn)離大陸的探海，或通過能_rJ把一次破壞性的大地震化為多次非破壞性小地震。這種途徑，目前所處的水平是“前期研究，尚在探索”。前達到的水平是屢見成功，偶有失利”。地震工程：通過工程技術(shù)提高城市綜合抗_rJ御地震的能力和提高各類建筑的耐震性能。當(dāng)突發(fā)地震發(fā)生時，把地震災(zāi)害減輕至較輕的程度。這是目前較為現(xiàn)實可行的途徑。目地震工程內(nèi)容豐富，大體上包括：a.地震危險性分析和地震區(qū)劃：震害預(yù)測,地震區(qū)域烈度劃分，地

5、震危險性分析，城市抗震規(guī)劃，搶險救災(zāi)措施，震后恢復(fù)重建等。b.建筑結(jié)構(gòu)的耐震技術(shù)：確保各類工業(yè)、民用建筑，生命線工程（供水、供電、煤氣、暖氣、通信、廣播電視、道路、橋梁、鐵路、_rJ機場、港口、糧食倉庫、急救醫(yī)院等）有關(guān)工程結(jié)構(gòu)，各類重要建筑或重要工程結(jié)構(gòu)等的耐震安全性。包括對耐震性能不足的舊有建筑物的改造或改良，也包括對新建筑結(jié)構(gòu)物的耐震設(shè)計和建造。我國經(jīng)歷了邢臺地震、海城地震、唐山大地震，世界經(jīng)歷了前蘇聯(lián)亞美尼亞大地震、對大量工程建筑物的現(xiàn)場調(diào)查，吸取了很多寶貴經(jīng)驗教訓(xùn)，對建筑結(jié)構(gòu)的耐震安全性進美國加州大地震、日本販神大地震等，通過_rJ行總結(jié)和反思，分析傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)存在的問題，探索新

6、的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)（謝禮立等1996），提出一些新的設(shè)計理論（王光遠(yuǎn)，1987）和一些嶄新的、更加臺理、安全、經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)耐震新體系、新理論、新技術(shù)，括“工程結(jié)構(gòu)減震控制”（ZhouFulin,Xieli，1994），以達到大范圍、大面積地確保各類建筑結(jié)構(gòu)在地震中安全的目的。3）中國唐山、日本阪神等大地震的經(jīng)驗教訓(xùn)_rJ_rJ1976年7月28日唐山大地震，在10多秒內(nèi)把一座百萬人口的工業(yè)城市毀為一片廢墟，死傷40余萬人，震驚中外。1995年1月17日阪神大地震，在20秒鐘內(nèi)，美麗的神戶城突然間橫墻斷壁，一片火海，倒塌房屋5萬多幢，高速公路及橋梁整線倒塌，交通通信、供水供電中斷，死亡5000多人，3

7、0萬人無家可歸，其慘重災(zāi)害震驚世界。這些大地震的經(jīng)驗教訓(xùn)是多方面的，在建筑結(jié)構(gòu)耐震方面，可歸納如下：耐震設(shè)防依據(jù)方面。城市抗御地震的能力、各類建筑結(jié)構(gòu)的耐震設(shè)計不應(yīng)僅僅局限于滿足“按烈度設(shè)防”，而更要著重于防御突發(fā)性的超烈度大地震。我國建國以來，多次破壞性的大地震均發(fā)生在無須設(shè)防的地區(qū)，或6度區(qū)。如1966年的邢臺地震、1969年的陽江地震、1974年的溧陽地震、1975年的海城地震、1976年的唐山大地震等。這些地區(qū)，原來都屬于非地震區(qū)或地震烈度不高的地區(qū)，建筑物設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)很低，在突發(fā)性超烈度地震發(fā)生時，整個城市的生命線工程和大部分建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，房屋大量倒塌，造成慘重災(zāi)害。日本神戶地區(qū)也屬

8、日本的低烈度地震的安全地區(qū)。80年來相對平靜，千年來朱遇如此大的地震，政府部門和人民均對大地震喪失警惕性，大量的舊房屋未滿足耐震要求也未加改造加固，不少新建筑、新工程也只按既定的“設(shè)計烈度”設(shè)防。由于阪神大地震的實際烈度比原設(shè)計烈度高出很多，導(dǎo)致大量建筑、結(jié)構(gòu)物、橋梁、公路等嚴(yán)重破壞、倒塌，其教訓(xùn)是發(fā)人深省的。房屋耐震能力方面。建筑結(jié)構(gòu)的破壞例塌是造成震災(zāi)的主要直接原因。唐山：趕地震、阪神地震中人員傷亡、城市生命線工程的破屋倒塌引發(fā)的。所以，提高建筑結(jié)構(gòu)的耐震壞（水、電、通信等）及大火，很多是由于房_rJ安全性，是減輕城市地震災(zāi)害的主要戰(zhàn)略對策之一。對城市已有房屋及新建房屋，特別是量大面廣的民

9、用建筑，須刻不容緩地采取措施提高其耐震能力。我國某市屬8度設(shè)防地區(qū)，舊有建筑幾乎都不滿足最低的抗震要求，該地區(qū)近十年來新建的建筑物，為了降低造價競也有95%“未抗震設(shè)防,后果不堪設(shè)想。經(jīng)濟發(fā)達、重視抗震的日本，在神戶地震中有幾萬幢房屋破壞倒塌，若我國發(fā)生類似的地震，將會有更多的房屋徹底破壞倒塌，人民的生命財產(chǎn)面臨嚴(yán)重威脅。對于已建、在建的房屋除應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范規(guī)定設(shè)防外，應(yīng)尋找更加合理、有效、經(jīng)濟的耐震新技術(shù)（如采用隔震、消能技術(shù)等），使舊房的耐震性能在不太長的時間內(nèi)予以全面得到改良，也使新建的房屋具有較高的抗御突發(fā)大地震的能力。耐震技術(shù)方面。按傳統(tǒng)的抗震技術(shù)進行設(shè)計，并未能確保安全，而結(jié)構(gòu)減

10、震控制新體系，展示了確保建筑結(jié)構(gòu)在突發(fā)大地震中安全的光輝前景。阪神地區(qū)的高速公路、高速鐵路及橋梁已按新規(guī)范進行設(shè)計（地震荷載達30的結(jié)構(gòu)質(zhì)量），但在地震中仍戚片整線破壞倒塌不少多層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞或倒塌。但兩幢“橡膠墊基礎(chǔ)隔震”的房屋在強地震中絲毫未損，據(jù)裝設(shè)在房屋中的儀器記錄得知，隔震房屋在地震中的加速度反應(yīng)值衰減至傳統(tǒng)房屋加速度反應(yīng)值的I/41/8,再者，采用“柔性鋼管（消能）結(jié)構(gòu)”體系的關(guān)西國際機場（屋面鋼管長度I600m,柔性支撐減震），雖坐落在震害嚴(yán)重的填海區(qū)，卻絲毫未損，震后航空運輸照常，確保救災(zāi)工作得以進行。2、工程結(jié)構(gòu)減震控制的基本概念1）工程結(jié)構(gòu)耐震技術(shù)的演變與發(fā)展

11、地震發(fā)生時，地面振動引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對于基礎(chǔ)固結(jié)于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，其地震反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大（圖2-6-2a）。由于結(jié)構(gòu)物某部分的地震反應(yīng)（加速度、速度或位移）過大，使主體承重結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞，甚至倒塌；或雖然主體結(jié)構(gòu)未破壞，但建筑飾面、裝修或其他非結(jié)構(gòu)配件等毀壞而導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失；或雖然主體結(jié)構(gòu)及非結(jié)構(gòu)配件未損壞，但室內(nèi)的昂貴儀器、設(shè)備的破壞導(dǎo)致更嚴(yán)重的損失或次生災(zāi)害。為了避免上述災(zāi)害，人們必須對結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進行控制，并消除結(jié)構(gòu)體系的“放大器”作用。其技術(shù)方法演變?nèi)缦?；第一，大大增加結(jié)構(gòu)物的剛度，即做成“剛性結(jié)構(gòu)體系”（圖2-6-2b）。這種體系的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)接近地面地震動，但在

12、很多情況下，這樣做是不經(jīng)濟的，較難實現(xiàn)的。只有少數(shù)的重要構(gòu)筑物采用這種結(jié)構(gòu)體系。第二，大大減少結(jié)構(gòu)物的剛度，即做成“柔性結(jié)構(gòu)體系”（圖2-6-2C）。這樣，雖然能有效地減少結(jié)構(gòu)各部分加速度反應(yīng)，減少地震作用，但建筑物層問位移過大，使建筑裝飾等構(gòu)配件嚴(yán)重破壞。并且，在風(fēng)荷載或輕微地震作用下嫌剛度不足，影響正常使用這種做法，在很多情況下是不能滿足設(shè)計和使用要求的。第三，增大上部結(jié)構(gòu)的剛度，但把結(jié)構(gòu)的底層做成剛度小的、地震時進人非彈性狀態(tài)的柔性底層，即“柔性底層結(jié)構(gòu)體系”（圖2-6-2d）。東歐及我國某些臨街建筑（底層為框架、上部為剪力墻結(jié)構(gòu)或磚石結(jié)構(gòu)）就屬于這種結(jié)構(gòu)體系。它雖能有效地減少上部結(jié)構(gòu)的

13、地震反應(yīng)，又能通過底層的非彈性變形消耗地震能量，但由于P一效應(yīng)，底層變形過大，導(dǎo)致底層柱損壞嚴(yán)重，甚至倒塌。多次震害說明這種結(jié)構(gòu)體系在很多情況下是危險的。第四，適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)物的剛度，但使結(jié)IZI構(gòu)部件（如梁、柱、墻、節(jié)點等）在地震時進入非彈性狀態(tài)并且具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應(yīng)，使結(jié)構(gòu)物“裂而不倒”這就是“延性結(jié)構(gòu)體系”（圖2-6-2e）,是目前我國和世界各國普遍采用的傳統(tǒng)抗震方法。這種方法在很多情況下是有效的，它的設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞，設(shè)計烈度可修，大震不倒”。這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系及抗震方法存在下述問題：安全性難以保證：傳統(tǒng)抗震方法以既定的設(shè)防烈度”作為設(shè)計依據(jù)，當(dāng)發(fā)生突發(fā)性超烈

14、度地震時，房屋可能會嚴(yán)重破壞，并且，由于地震的隨機性，建筑結(jié)構(gòu)的破損程度及倒塌可能性難以控制，故安全性難以保證。適應(yīng)性有限制：傳統(tǒng)抗震方法容許建筑結(jié)構(gòu)在地震中出現(xiàn)一定程度的損壞，對于某些不容許在地震中出現(xiàn)破壞的建筑結(jié)構(gòu)，或內(nèi)部有貴重裝飾的建筑結(jié)構(gòu)，是不適用的。并且，這種抗震方法只考慮建筑結(jié)構(gòu)本身的抗震，未考慮房屋內(nèi)部設(shè)備、儀器的抗震，當(dāng)建筑物內(nèi)部有較重要的設(shè)備、儀器、計算機網(wǎng)絡(luò)、急救指揮系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、_rJ醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備等情況時，是不適用的。例如，1971年美國舊金山地震時，加州西馬克電話總機_rJ房結(jié)構(gòu)只有輕微破壞，但內(nèi)部通信設(shè)備嚴(yán)重般壞而導(dǎo)致全地區(qū)電信中斷，抗災(zāi)指揮及搶救無法進行所造成的損

15、失難以估計。經(jīng)濟性欠佳；傳統(tǒng)抗震方法以“抗”為豐抗地震，其結(jié)果是斷面越大，剛度越大，地震作用也越大，所需斷面及配筋也越大。這種惡性循環(huán)，不僅難肚保證安全，也大大提要途徑，通過加大結(jié)構(gòu)斷面加多配筋來抵_rJ高“抗震”所需的建筑造價，其建筑造價的增加幅度大約如F：7度8度增加造價3%8%增加造價8%15%9度增加造價15%40%由于“抗震”，必須增加建筑造價，導(dǎo)致抗震設(shè)防在不少地區(qū)難以主動實施。所以，根據(jù)我國的國情，要在全國較大范圍內(nèi)實施抗震設(shè)防，必須尋找一種既安全（在突發(fā)性的超烈度地震中不破壞，不倒塌），又適用（適用于不同烈度，不同建筑結(jié)構(gòu)類型，既保護建筑結(jié)構(gòu)本身，又保護建筑物內(nèi)部的儀器設(shè)備），

16、又經(jīng)濟（不增加建筑造價）的新的耐震新體系。這就是“工程結(jié)構(gòu)減震控制”新體系。這樣，隔震體系、消能減震體系、結(jié)構(gòu)被動及主動控制體系就應(yīng)運而生這些新體系具有明顯有教減震（能使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)衰減至普通傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的I/41/16_rJ或更低），安全，簡單，經(jīng)濟，適應(yīng)性廣等明顯優(yōu)點。（2）工程結(jié)構(gòu)減震控制的定義及減震機工程結(jié)構(gòu)減震控制，是指在工程結(jié)構(gòu)的特定部位，裝設(shè)某種裝置（如膈震墊等）或某種機構(gòu)（如消能支撐消能剪力墻；消能節(jié)點消能器等），或某種子結(jié)構(gòu)（如調(diào)頻質(zhì)量等），或施加外力（外部能量輸人），以改變或調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力特性或動力作用。這種使工程結(jié)構(gòu)在地震（或風(fēng)）作用下的動力反應(yīng)（加速度、速度、位移）得到合理

17、的控制，確保結(jié)構(gòu)本身及結(jié)構(gòu)中的人、儀器、設(shè)備、裝修等的安全和處于正常的使用環(huán)境狀況的結(jié)構(gòu)體系，稱為“工程結(jié)構(gòu)減震控制體系”，其相關(guān)的理論、技術(shù)和方法，統(tǒng)稱為“工程結(jié)構(gòu)減震控制”。3）工程結(jié)構(gòu)減震控制的內(nèi)容及分類工程結(jié)構(gòu)減震控制是土木工程結(jié)構(gòu)前沿領(lǐng)域，也是各學(xué)科交叉的新技術(shù)領(lǐng)域，目前，仍處于初期發(fā)展和初步應(yīng)用階段，故對其內(nèi)容分類未明確統(tǒng)一，一般可按以下三種方法進行分類。第一種分類：按技術(shù)方法分類。第二種分類；按是否有外部能源輸人分類。第三種分類：按與結(jié)構(gòu)頻率相關(guān)性分類。4）工程結(jié)構(gòu)減震控制的特點及優(yōu)越性工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)與傳統(tǒng)抗震技術(shù)的比較及特點如下：不同的耐震途徑和方法；傳統(tǒng)抗震技術(shù)是沿用“

18、硬抗”的途徑，即采用加強結(jié)構(gòu)，加粗構(gòu)件斷而，加多構(gòu)件配筋，提高結(jié)構(gòu)剛度等方法來抵抗地震。因而，很不經(jīng)濟，并且結(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用越大，惡性循環(huán)，最終是既不經(jīng)濟，也不一定安全。而減震控制技術(shù)則是采用減震、消能、調(diào)整結(jié)構(gòu)動力特性等方法，達到隔離地震或消減地震反應(yīng)的目的，既能有效減震，較為安全，也較為經(jīng)濟。不同的設(shè)計依據(jù)：傳統(tǒng)抗震設(shè)計方法是按照預(yù)定的“烈度”限定結(jié)構(gòu)的抗震能力。當(dāng)實際地震超過預(yù)定“烈度”時（中外破壞性大地震超過預(yù)定烈度的甚多），結(jié)構(gòu)就處于不安全狀態(tài)。而結(jié)構(gòu)減震控制設(shè)計則是根據(jù)地區(qū)的場地動力特性和結(jié)構(gòu)物的特性，采用不同的隔震、消能、減震控制技術(shù)，考慮在情況下，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)仍被控制在

19、安全的范圍內(nèi)，確保結(jié)構(gòu)物以及結(jié)構(gòu)中的人，設(shè)備儀器的安全和正常使用環(huán)境。所以，結(jié)構(gòu)減震技術(shù)比傳統(tǒng)抗震技術(shù)更為安全。不同的防護對象：傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)只考慮結(jié)構(gòu)本身的抗震能力而未考慮結(jié)構(gòu)中的設(shè)備、儀器、裝修等的防護要求。結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)則可根據(jù)結(jié)構(gòu)物本身安全要求及內(nèi)部設(shè)備、儀器，裝修的不同要求進行隔震，消能或減震控制，既保護結(jié)構(gòu)本身的安全，也保護結(jié)構(gòu)內(nèi)部的設(shè)備、儀器、裝修及正常使用環(huán)境。故它更符合現(xiàn)代社會對地震防護越來越高的要求。不同的適用范圍：按傳統(tǒng)抗震技術(shù)設(shè)計的工程結(jié)構(gòu)物主要靠結(jié)構(gòu)本身提供抗震能力。對于某一些耐震能力不足的已有工程結(jié)構(gòu)物（例如超高層建筑），如果結(jié)構(gòu)本身耐震能力小足，則難以采用“加

20、強”的方法來彌補。而結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)主要不靠結(jié)構(gòu)本身抗而是通過增設(shè)某些裝置進行隔震、_rJ消能或減震。所以，它不僅適用于新設(shè)計的工程結(jié)構(gòu)物，也適用于對耐震性能不足的工程結(jié)構(gòu)物進行改良、加固使其滿足耐震（或抗風(fēng)）要求。由于結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)有上述特點，對比傳統(tǒng)抗震技術(shù)，它具有很多優(yōu)越性：安全可靠、有效減震（抗風(fēng)）：根據(jù)振動臺或?qū)嶋H地震記錄，減震控制結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)與傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)的比值為：隔震結(jié)構(gòu)：%25%；消能結(jié)構(gòu)：30%60%；被動控制結(jié)構(gòu)：30%60%；主動控制結(jié)構(gòu)：l0%50%。經(jīng)濟、節(jié)省工程造價：減震控制結(jié)構(gòu)雖然增設(shè)某種裝置（隔震墊、消能機構(gòu)、控制子結(jié)構(gòu)等）但主體結(jié)構(gòu)所承受的地震作

21、用大大減小，故可減少構(gòu)件斷面，減少構(gòu)件配筋，擴大跨度，增加高度等等，結(jié)構(gòu)物的總造價反而節(jié)省。根據(jù)某些已建結(jié)構(gòu)的結(jié)算，減震控制結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的工程造價相對比，節(jié)省造價如下：隔震結(jié)構(gòu)：3%20%；消能減震結(jié)構(gòu)：3%10%；被動或主動控制結(jié)構(gòu)：5%20%。使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不受太多限制：由于采用隔震、消能、減震控制裝置，結(jié)構(gòu)本身所受的地震作用太大減少因而可以突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)設(shè)計的某些嚴(yán)格限制（如要求體型規(guī)則、對稱、剛度均勻，剛心質(zhì)心重臺，限制層數(shù)、高度、跨度等等），按照建筑結(jié)構(gòu)的功能要求，做成非規(guī)則結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)、大開間結(jié)構(gòu)、框架與磚混合結(jié)構(gòu)，超高磚混結(jié)構(gòu)、超高層抗震抗風(fēng)結(jié)構(gòu)等等。使建筑師_rJ

22、從“抗震”限制中解放出來，較自由地對建筑物或結(jié)構(gòu)物進行建筑設(shè)計，而其耐震能力通過“減震控制”裝置加以保證。適應(yīng)范圍廣：既適用于新設(shè)計的工程結(jié)構(gòu)也適用于已有工程結(jié)構(gòu)的耐震、抗風(fēng)性能的改善；既適用于量大面廣的一般建筑結(jié)構(gòu)、住宅建筑，也適用于地震時要求保證絕對安全的重要工程結(jié)構(gòu)（知核電站工程結(jié)構(gòu)）_rJ可能產(chǎn)生放射性物質(zhì)、劇毒物質(zhì)泄漏或劇毒氣體擴散、爆炸及其他有重大政治、經(jīng)濟、社會影響的建筑物、結(jié)構(gòu)物，超高層建筑、大跨度橋梁、城市生命線工程（鐵路干線、大型車站、交通樞紐、機場、港U、糧食加工廠、醫(yī)院、急救中心、消防中心、應(yīng)急指揮中心、供電、供水、供氣、通信廣播電視系統(tǒng)等）的工程結(jié)構(gòu)物、衛(wèi)星地面站、海

23、洋平臺等等；既適用于工程結(jié)構(gòu)減震，也適用于設(shè)備、儀器環(huán)境振動的減振（震）。檢測修復(fù)方便：由于結(jié)構(gòu)減震控制是通過_rJ求的，故對其耐震性能的檢測修復(fù)也只限于外設(shè)裝置。這比檢測或修復(fù)結(jié)構(gòu)物本身要快捷方便得多。它能確保地震后的快速修復(fù)這對地震后盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)和生活具有十分重大意義。3、工程結(jié)構(gòu)減震控制的發(fā)展歷史、應(yīng)用和現(xiàn)狀（1）中國古建筑隔震消能技術(shù)的成功應(yīng)早在二千年前，我國人民就成功地應(yīng)用隔震、消能、減震的概念和技術(shù)，建成了遍布全國各地的宮殿、寺院、廟宇、樓塔、民居、庭院、石橋、城墻等。這些古建筑結(jié)構(gòu)物雖經(jīng)歷多次強烈地震而屹立不毀，完整保留至今者，大都不是采用“硬抗地震，加強結(jié)構(gòu)”的方法，而是采

24、用“以柔克剛，隔震消能”的途徑。充分證明隔震、消能減震技術(shù)概念合理，安全有效，簡單易行。我國的古建筑、古結(jié)構(gòu)物能成功抗御多次強烈地震而完整保留至今者，其隔震消能減震技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在下述的四個特點：柱基鉸接”隔震消能：柱子地（不是“固定”地）落在基臺上，且柱腳與基臺之間有石質(zhì)榫墩或木楔作柱座，形成柔性“鉸結(jié)”，既能防止木柱的潮濕和朽蝕又起到隔震消能作用，見圖2-6-3。1-I.木腕東汶右畀虎）柱圖2-6-4中國古結(jié)構(gòu)殿基、墻基或塔基滑移隔震消能：建筑結(jié)IZI構(gòu)基底砌筑在條石、整體片石或塊石上。條石、片石或塊石之間柔性疊砌，容許滑動或摩擦，地震時形成“隔震”或消能基礎(chǔ)，見圖2-6-4?！岸饭啊?/p>

25、消能節(jié)點：粱柱節(jié)點及屋檐節(jié)點都做成“斗拱”，不但節(jié)點荷載分配均勻合理而且此種“斗拱”節(jié)點是一種極優(yōu)的“消能節(jié)點”，在承受很大的節(jié)點變形過程中多道“榫接”的摩擦及塑性變形，消耗大量的地震能量，大大衰減建筑物的地震反應(yīng)，使建筑物不破壞、不倒塌，完整無損，見圖2-6-5。彌飛來啟前檢碾一J!木站屮蚩*拼結(jié)構(gòu)體形成“消能結(jié)構(gòu)體”一些結(jié)構(gòu)物，如石塔、城墻、石拱橋等，由塊石用柔性砂漿（灰砂膏、糯米灰膏）砌筑，地震時，結(jié)構(gòu)體搖晃，塊石之間柔性錯動壓密，不僅使結(jié)構(gòu)體更加密實穩(wěn)定，而且消耗大量地震能量使結(jié)構(gòu)體經(jīng)歷多次地震而安然屹立?，F(xiàn)列舉我國數(shù)項古建筑、古結(jié)構(gòu)經(jīng)歷多次強地震而安然屹立至今的例子：臺灣臺北孔廟：位

26、于臺北市大龍峒，建于79年，是我國古廟寺的典型建筑型式。其特點是柱腳“鉸支”，粱柱節(jié)點“斗拱”消能，殿基片石隔震。這種建筑型式是典型的隔震、消能減震結(jié)構(gòu)體系已承受多次強烈地震而完好無損。山西渾源懸空寺:建于北魏后期（公元500年），極為壯觀，是著名恒山十八景之一。整個建筑物“懸支”在翠屏峰的半山陡壁上、下臨深谷。寺廟包括高低錯落的殿、堂、樓閣30多處。建筑物的樓面木梁的一端嵌人山崖壁石鉸支”而不能拔出；樓面的另一端支承在斜撐立柱上可以水平晃動，整個建筑物尤如一個“隔震結(jié)構(gòu)”。1000多年來經(jīng)歷3次大地震，始終完好無損是我國古代匠師們運用隔震原理解決建筑耐震的成功范例。山西應(yīng)縣木塔（佛宮寺釋迦塔

27、）：建于900多年前的遼清寧二年（公元1056年），是我國現(xiàn)存的最古最高的木構(gòu)佛塔。塔高八層，下3層為石砌，上5層為木結(jié)構(gòu)。塔高67.31叫八角形，塔身采用內(nèi)外雙層環(huán)形空間構(gòu)層柱之間設(shè)有多層木支撐（消能支撐），是一座典型的高層消能減震結(jié)構(gòu)。在900多年的漫長歲月中這座雄偉壯麗的木塔經(jīng)受多次強烈地震的震撼和常年強勁的塞北風(fēng)雪的侵蝕，迄今仍巍然屹立，不能不說是我國古建筑史上采用消能減震技術(shù)耐震抗風(fēng)的成功奇跡。架，梁柱節(jié)點為“斗拱”（消能節(jié)點），內(nèi)外河北趙州橋（趙縣安濟橋）：建于1300多年前的隋太業(yè)年間（公元605617年），全長50.82m?；⌒螁慰资皹?跨度37.37m，橋兩端各開兩個敞肩拱

28、，是世界橋梁工程中的首例。該橋為世界上現(xiàn)存最早、最長的石砌拱橋。在1000多年的歷史中，經(jīng)受多次強烈地震仍完好無損，歸功于我國古代工匠利用石砌結(jié)構(gòu)消能的原理。地震時塊石壓密消能減震，并使拱體更加密實穩(wěn)定，使趙州橋至今仍以其歷史悠久、結(jié)構(gòu)新奇、造型美觀而聞名于世。四川灌縣竹索橋：建于1500多年前（公元497年），橋面寬2.1一2.7m，由20根主索組成，每根主索由3根竹條絞成。由于每根主該橋在強風(fēng)及人行情況下不產(chǎn)生過大的晃動，這是大跨度例子。（2）世界各國古建筑結(jié)構(gòu)的隔震消能減震效果調(diào)查從保存完好的古建筑結(jié)構(gòu)及歷史上大地震廢墟中殘存的一些古建筑結(jié)構(gòu)物的情況發(fā)現(xiàn)，隔震消能技術(shù)對保護古建筑免遭地震

29、破壞發(fā)揮了明顯的作用。日本奈良法隆寺：是日本現(xiàn)存最古老的佛多年前建成，包括金堂（建于公元693年）及五重塔（建于公元771年）等多幢堂、殿、樓，塔等古建筑。這批古建筑具備與中國古建筑大致相同的結(jié)構(gòu)特點，即柱基鉸接隔震消能，粱柱做成“斗拱”消能節(jié)點，塔基建于整片花崗巖石上的隔震消能做法等，使這座雄偉壯麗的古建筑群在1200多年中，經(jīng)歷多次強烈地震而完好無損，成為日本現(xiàn)有最大最老的佛教寺院。教寺院，位于奈良西南，1!規(guī)模宏大，1200歐洲、非洲、印度的古建筑：希臘、埃及、印度等國的古建筑，大都采用與中國古建筑類似的柱基“鉸接”做法，地基能起隔震消能作用，使這類建筑例如希臘的雅典衛(wèi)城（公元前437年

30、）、埃及的卡納克阿蒙神廟（公元前1800年）、印度的泰姬瑪哈宮（公元1632年），在千百年歷史中歷經(jīng)多次強烈地震而巍然屹立至今。意大利羅馬斗獸場：建于公元70年，是古羅馬建筑的代表作。平面呈橢圓形，長軸m,短軸156m,高18.5m,共四層,m，60排階梯，可容納5萬人觀看角斗士與野獸的搏斗。斗獸場實體結(jié)構(gòu)由灰華石、凝灰石、浮石砌成,柱子與墻身由大理石壘砌,形成一個“消能結(jié)構(gòu)體”。地震時,石塊之間錯動壓密,消耗大量地震能量,而且使結(jié)構(gòu)體更加密實穩(wěn)定使斗獸場在2000多年中歷經(jīng)多次地震仍十分堅固。意大利龐貝城遺址：龐貝城在意大利那不勒斯維蘇威火山附近，在古代羅馬帝國時期是一座非常繁華的城市，有居

31、民25萬人。公元79年8月24日中午l時，沉睡了1500年的火山爆發(fā)，并發(fā)生了強烈地震，全城大部分房屋倒塌，成為“死城”。在這座死城遺址中，仍可見到一些殘存的房屋，包括住宅、商店、鞋店、酒店、劇場等。這些房屋所以能夠殘存，皆因為均由石塊砌成的墻壁與地基石板處可以水平滑動，即這些地震中幸存的房屋均是石塊砌成的“消能結(jié)構(gòu)體”以及地基能滑動的“隔震”結(jié)構(gòu)。_rJ墨西哥瑪雅金字塔和神廟：瑪雅帝國及其古建筑建于公元500600年，現(xiàn)有瑪雅金字塔及神廟120多座，一般高60200m,塔底寬100200叫通過900多級臺階可登上塔頂。塔頂是神壇塔邊有廟宇、地道等。這些古建筑均用石塊砌成，廟宇的墻基均設(shè)于條石

32、上。塔身塊石在地震振動中壓密，形成“消能結(jié)構(gòu)體”，大量消耗地震能量，基條石也形成“隔震”結(jié)構(gòu)，大大衰減地震反應(yīng)。所以，這些有1400多年歷史、經(jīng)受多次強烈地震的古建筑至今仍巍然屹立，成為人類科學(xué)文化的一大奇跡。4、當(dāng)代工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)發(fā)展的五個階段結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)發(fā)展的起因是傳統(tǒng)抗震技術(shù)充分發(fā)展至某個階段，遇到某些難以逾越的問題，經(jīng)過多方面的探索，調(diào)查總結(jié)了千百年來的成功經(jīng)驗，并借鑒其他領(lǐng)域（如機器隔振、設(shè)備儀器阻尼消振、航天航空自動控制等）已經(jīng)取得的理論和應(yīng)用戚果，大膽地把它應(yīng)用在工程結(jié)構(gòu)上，從而形成丁包括結(jié)構(gòu)隔震、消能減震、結(jié)構(gòu)控制的“工程結(jié)構(gòu)減震控制”理論和技術(shù)。但工程結(jié)構(gòu)減震控制與

33、設(shè)備儀器的隔振、消振控制有著明顯的不同，前者體積、重量大（建筑結(jié)構(gòu)物重量可達幾十萬噸），安全性要求高（供人們生活或工作，牽涉人的生命安全），外部震動沖擊有很大的隨機性（地震何時發(fā)生難以預(yù)測，一旦發(fā)生，震動沖擊能量之大難以預(yù)估）等，所以，工程結(jié)構(gòu)減震控制的發(fā)展應(yīng)用必然要求建立一套新的理論、新的設(shè)計計算和技術(shù)方法，形成一套新的體系。它是土木工程、地震工程、材料工程、計算機技術(shù)、控制技術(shù)等學(xué)科的交叉點，并處于當(dāng)代工程結(jié)構(gòu)發(fā)展的前沿領(lǐng)域。它將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐震技術(shù)的一場革命，并將成為結(jié)構(gòu)耐震技術(shù)發(fā)展的新趨勢。現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)減震控制技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了五個發(fā)展階段：新概念建立階段：減震控制概念的建立，包括隔震，消能

34、減震，被動與主動控制等。Zl研究階段：理論研究和試驗研究。該階段起始于本世紀(jì)70年代。試點工程階段：建造第一幢采用某種控制技術(shù)的建筑物或結(jié)構(gòu)物，并成功經(jīng)受地震考驗，形成該項技術(shù)發(fā)展過程中的“突破點和“里程碑”。這個階段既是工程技術(shù)從理論研究到工程應(yīng)用的“突破點”，也是人們開始從現(xiàn)實應(yīng)用的角度接受該項技術(shù)的“起紿點”，更是該項技術(shù)“成熟程度”的基本標(biāo)志。該階段起始于本世紀(jì)80年代。試點推廣階段；在試點工程之后，開始在某些工程項日上應(yīng)用，并完善相應(yīng)的理論和方法，總結(jié)相應(yīng)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和社會、經(jīng)濟效益，把該項技術(shù)推向成熟階段，最后編制相應(yīng)舳設(shè)計、施工指導(dǎo)書，技術(shù)規(guī)程，技術(shù)規(guī)范等，為該項技術(shù)的推廣應(yīng)用

35、創(chuàng)造條件。推廣應(yīng)用階段：這是該項技術(shù)的“飛躍”階段。它標(biāo)志著該項技術(shù)已達到真正造福人類的階段。5、目前各項減震控制技術(shù)的應(yīng)用范圍、成熟程度及有關(guān)問題1)隔震技術(shù)A應(yīng)用范圍：層數(shù)為一至三十層的建筑物或高寬比不大于4的各類多高層建筑物，上部結(jié)構(gòu)水平剛度較大的各種結(jié)構(gòu)物、橋梁、設(shè)備，儀器等。B.技術(shù)成熟程度:隔震技術(shù)的減震概念明確，減震效果明顯,理論研究和試驗研究成果比較豐富和完善，已建成大量橡膠墊隔震房屋和橋梁、地鐵等結(jié)構(gòu)，并在幾次大地震中成功經(jīng)受考驗?？傮w上講隔震技術(shù)已經(jīng)是一種成熟的技術(shù)，可以應(yīng)用。當(dāng)然，不同的隔震方法其成熟程度也不一致。隔震技術(shù)。在確保橡膠墊材料及制品經(jīng)過各種性能的全面嚴(yán)格檢測

36、和質(zhì)量控制，并采用正確的設(shè)計計算方法和前提下可以在工程中推廣應(yīng)用。其他各種隔震技術(shù)（砂墊層，滑板，滾球試點工程不斷完善，待較為成熟后，再在工程中推廣應(yīng)用。等）還有一些技術(shù)問題尚待解決，可以通過_rJC應(yīng)注意的問題:隔震器的質(zhì)量性能保證問題。某些工程采用的夾層橡膠墊材料及制品由于生產(chǎn)條件及技術(shù)條件末完全具備，未經(jīng)全面嚴(yán)格檢測和質(zhì)量保證，輕率在工程中采用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全，形成隱患。一定要采用生產(chǎn)條件及技術(shù)條件完備的生產(chǎn)廠家的制品，以確保安全。濫用隔震技術(shù)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全，是今要問題。各種隔震器的材料耐久性、長期性能穩(wěn)定性、震后結(jié)構(gòu)復(fù)位性、對地基沉陷的敏感性、隔震技術(shù)指標(biāo)的定量計算可靠性等均須確保要求。力求施工安裝簡單，造價不過于昂貴。（2）消能減震技術(shù)A應(yīng)用范圍：層數(shù)較多（十五層以上）、高度較大、水平剛度較小、水平位移較明顯的多層，高層、超高層建筑，大跨度橋梁、管線、塔架、高聳結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)越高越柔減震消能效果越顯著。B技術(shù)成熟程度：消能減震技術(shù)的減震概念明確，安全可靠，