建筑用隔震支座主要分兩大類：橡膠隔震支座和滑動(dòng)隔震支座。國(guó)內(nèi)大量使用的是橡膠隔震支座。國(guó)產(chǎn)的橡膠隔震支座質(zhì)量可靠，性能優(yōu)良，已成功出口到日本。

1   橡膠隔震支座

1.1 普通橡膠隔震支座（NRB）和鉛芯橡膠隔震支座（LRB）

普通橡膠墊支座由薄橡膠板與薄鋼板分層交替疊合在高溫、高壓下整體硫化而成，橡膠層與鋼板緊密結(jié)合確保了鋼板對(duì)橡膠層的變形約束，使其具有較高的縱向受壓承載能力和水平變形能力。時(shí)程分析時(shí)，普通橡膠計(jì)算模型為簡(jiǎn)單彈性模型。當(dāng)計(jì)算需要考慮受拉時(shí)，應(yīng)取折線形彈性模型，見(jiàn)圖1。

圖1 普通橡膠隔震支座計(jì)算模型

鉛芯橡膠隔震支座(圖2)則是在普通橡膠隔震支座中開(kāi)孔注鉛而成，具有較高的阻尼，能有效降低結(jié)構(gòu)的地震作用，減小隔震層的位移。

圖2 鉛芯橡膠隔震支座示意

時(shí)程分析時(shí)，鉛芯橡膠隔震支座采用雙剪Wen模型，見(jiàn)圖3。

圖3 鉛芯橡膠隔震支座Wen模型

橡膠隔震支座的生產(chǎn)工藝基本成熟，但在材料性能方面還有改進(jìn)和提高的空間。隔震橡膠支座的耐久性能取決于橡膠。影響橡膠耐久性能的主要原因是氧化反應(yīng)和蠕變。在橡膠中摻入抗氧化劑，以及采用耐久性能好的橡膠作防護(hù)層，可大大提高隔震橡膠支座的耐久性，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的隔震橡膠支座的壽命已與建筑物的壽命相當(dāng)。

在建筑隔震設(shè)計(jì)中很少對(duì)橡膠支座進(jìn)行分析驗(yàn)算，只要求橡膠隔震支座的各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，設(shè)計(jì)人員驗(yàn)算軸向力作用下隔震支座的應(yīng)力以及變形是否滿足限值要求即可。

1.2 高阻尼橡膠隔震支座（HDR）

目前國(guó)內(nèi)隔震設(shè)計(jì)普遍采用鉛芯橡膠支座，在大變形階段，鉛芯易被擠壓導(dǎo)致不易復(fù)位，而且鉛對(duì)環(huán)境也有影響，因此，高阻尼橡膠支座將成為鉛芯橡膠隔震支座的替代產(chǎn)品。目前高阻尼橡膠支座在日本已開(kāi)始廣泛使用，我國(guó)尚處于起步階段。HDR（Ⅰ）型高阻尼橡膠隔震支座結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖4。

圖4 HDR（Ⅰ）型高阻尼橡膠隔震支座結(jié)構(gòu)示意

2   滑動(dòng)隔震支座

滑動(dòng)隔震在隔震層中設(shè)置滑動(dòng)材料，使基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)只能傳遞有限地震作用力，達(dá)到保護(hù)上部結(jié)構(gòu)的效果。其動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)是滑動(dòng)前整個(gè)系統(tǒng)的自振周期與結(jié)構(gòu)周期相同，一旦滑動(dòng)后，隔震層的剛度為零，整個(gè)系統(tǒng)的自振周期變成無(wú)窮大，因此滑動(dòng)隔震能避開(kāi)任何地震波產(chǎn)生的共振效應(yīng)。此外，隔震層摩擦力做功能消耗結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，增加結(jié)構(gòu)阻尼，降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。比較成熟有滑板式隔震支座和摩擦擺隔震支座。

2.1 滑板式隔震支座

滑板式隔震支座見(jiàn)圖5，滑移摩擦面一般采用聚四氟乙烯（PTFE，俗稱特氟?。┡c不銹鋼板接觸面、不銹鋼板與不銹鋼板接觸面以及石墨、砂墊層接觸面等。

圖5 滑板式隔震支座

滑板式隔震支座屬純摩擦滑動(dòng)隔震系統(tǒng)，缺點(diǎn)是隔震層變形較大，且不能自動(dòng)復(fù)位，震后大的變形較難處理。有專家開(kāi)發(fā)了能夠自復(fù)位的滑板式隔震支座（圖6）。

圖6 自復(fù)位滑板式隔震支座

　　時(shí)程分析時(shí)，滑動(dòng)隔震支座可采用庫(kù)侖摩擦滯回曲線或雙線性滯回曲線計(jì)算模型，見(jiàn)圖7。

圖7 滑動(dòng)隔震支座計(jì)算模型

滑移隔震結(jié)構(gòu)由于在支座處上下斷開(kāi)，極易產(chǎn)生傾覆失穩(wěn)問(wèn)題，若無(wú)附加抗傾覆措施，地震下的抗傾覆力矩只由自重提供。目前國(guó)內(nèi)在建筑行業(yè)還沒(méi)有滑板式隔震支座在建筑隔震中使用的規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，因此在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用受到一定限制。

2.2 摩擦擺隔震支座（FPS）

摩擦擺隔震裝置（簡(jiǎn)稱FPS）是一種具有自復(fù)位能力的摩擦隔震體系，其支座構(gòu)造見(jiàn)圖8。FPS摩擦擺隔震裝置能夠有效地延長(zhǎng)上部結(jié)構(gòu)的自振周期，減少地震作用對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響，上部結(jié)構(gòu)層間位移和加速度大大減少，具有良好的穩(wěn)定性和限位復(fù)位功能，因此不僅可以預(yù)防結(jié)構(gòu)的損壞，而且還能夠保障結(jié)構(gòu)物內(nèi)設(shè)備及人員的安全，不失為一種有效的隔震消能裝置。

圖8 摩擦擺隔震裝置示意

3   混合隔震

混合隔震又稱為組合隔震或并聯(lián)復(fù)合隔震，由橡膠支座和摩擦滑動(dòng)支座組成，其中橡膠支座提供系統(tǒng)的彈性復(fù)位力?；旌匣聘粽鹣到y(tǒng)的自振周期有兩個(gè)：滑動(dòng)前為結(jié)構(gòu)自振周期；滑動(dòng)后則變?yōu)橄鹉z支座隔震結(jié)構(gòu)周期。圖9為日本某高層建筑隔震的隔震支座布置圖，其中布置了橡膠隔震支座（圓形標(biāo)志）和摩擦滑動(dòng)隔震支座（方形標(biāo)志）。

圖9 日本某隔震建筑隔震支座布置圖

混合隔震中滑動(dòng)系數(shù)小時(shí)隔震效果好，橡膠隔震支座的豎向拉力最小。合理的摩擦承壓比取值可以使混合隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)比橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)小。

4  規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

　　2001版抗震規(guī)范規(guī)定了隔震結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍：1）規(guī)定應(yīng)在8，9度抗震設(shè)防的地區(qū)使用；2）要求結(jié)構(gòu)在非隔震條件下的基本周期小于1.0s。

　　這兩個(gè)條件大大束縛了隔震建筑的應(yīng)用。規(guī)范的本意是滿足這兩個(gè)條件，隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠較為經(jīng)濟(jì)。在低烈度區(qū)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往按構(gòu)造要求設(shè)計(jì)，隔震結(jié)構(gòu)顯示不出優(yōu)越性。但是，由于這個(gè)規(guī)范條文是強(qiáng)制條文，給很多業(yè)主造成了誤解。結(jié)構(gòu)周期小于1s的規(guī)定主要是限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件，周期大于1s，隔震后結(jié)構(gòu)的減震效率不高，尤其是高層建筑，當(dāng)時(shí)的規(guī)范認(rèn)為隔震效果不大。

　　2010版抗震規(guī)范對(duì)這兩項(xiàng)作了重大修改。首先，規(guī)范明確隔震是一種有效減輕地震災(zāi)害的技術(shù)，適合任何地區(qū)使用，當(dāng)一個(gè)地區(qū)發(fā)生超烈度地震時(shí)，隔震建筑往往能夠有效起到抗倒塌的效果。其次，取消了不隔震時(shí)的結(jié)構(gòu)基本周期小于1.0s的限制，對(duì)周期大于1.0s的建筑，采用一些先進(jìn)的隔震方法，如混合隔震（采用橡膠隔震支座和滑動(dòng)隔震支座），依然能夠取得非常好的隔震效果。

　　基于人們對(duì)隔震建筑抗傾覆的擔(dān)憂，對(duì)其高寬比作了限制，規(guī)定隔震建筑高寬比不宜大于4，此時(shí)能夠基本保證多遇地震下隔震結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不出現(xiàn)拉應(yīng)力。

5   典型工程

5.1 成都凱德風(fēng)尚高層隔震建筑小區(qū)

成都凱德風(fēng)尚項(xiàng)目（圖10）總建筑面積為30萬(wàn)m²，抗震設(shè)防烈度7度，由26棟19~20層的高層剪力墻住宅組成。隔震設(shè)計(jì)將隔震層設(shè)置在地下室頂板以上，采用了近4000個(gè)500~900的橡膠隔震支座，設(shè)置了抗拔裝置（圖11），提高結(jié)構(gòu)大震下的抗傾覆能力；設(shè)計(jì)抗風(fēng)裝置，減少風(fēng)載下建筑的位移。

圖10 成都凱德風(fēng)尚項(xiàng)目

圖11 抗拔裝置

圖12為6#樓隔震層布置平面。設(shè)計(jì)中驗(yàn)算了7度罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的安全和8度罕遇地震下的結(jié)構(gòu)抗傾覆問(wèn)題。計(jì)算分析表明，采用隔震措施可顯著降低上部結(jié)構(gòu)的地震作用，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、房屋設(shè)施和人員提供全面的保護(hù)。

圖12 成都凱德風(fēng)尚6#樓隔震層平面

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5.2 昆明機(jī)場(chǎng)航站樓

昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓（圖13）擬建場(chǎng)地位于昆明東北部渾水塘，屬于高地震烈度區(qū)。航站樓主體結(jié)構(gòu)采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)。整個(gè)隔震層共使用1800余個(gè)直徑為1000mm的疊層橡膠支座,建成后,這座航站樓將成為目前世界上最大、最復(fù)雜的單體減隔震建筑。航站樓的主體結(jié)構(gòu)南北長(zhǎng)約324.0m,東西寬256.0m，其結(jié)構(gòu)體系非常特殊，下部5層是鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，基本柱網(wǎng)12m×12m，12m×18m，而上部是一個(gè)由鋼結(jié)構(gòu)飄帶支撐的大跨度鋼結(jié)構(gòu)雙層網(wǎng)架，柱距約24m×26m。

圖13 昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓

隔震層布置具體如下：1）外圍兩圈布置1 000的鉛芯橡膠支座,共535個(gè)；內(nèi)部為1000的普通疊層橡膠支座，共1177個(gè)，疊層橡膠支座的布置示意圖見(jiàn)圖14（a）；2）沿結(jié)構(gòu)南北和東西方向各布置54個(gè)黏滯阻尼器,即總共布置阻尼器108個(gè),其阻尼系數(shù)為1500kN/（m/s），見(jiàn)圖14（b）。

（a）隔震支座布置平面

（b）阻尼器布置平面

圖14 昆明機(jī)場(chǎng)航站樓隔震層布置平面

計(jì)算與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)表明，各層剪力比最大值均小于0.35，即水平向減震系數(shù)為0.5，因此可知其隔震效果可以滿足降低一度的要求。

6   隔震加固

2010年中國(guó)建筑科學(xué)研究院與山西省建筑設(shè)計(jì)院在山西省忻州市首次采用隔震技術(shù)進(jìn)行了中小學(xué)校舍的抗震加固，加固結(jié)構(gòu)類型涉及磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，如圖15所示，加固面積共計(jì)10萬(wàn)m²。

（a）磚混結(jié)構(gòu)隔震計(jì)算模型

（b）框架結(jié)構(gòu)隔震計(jì)算模型

圖15 中小學(xué)校舍隔震加固計(jì)算模型

隔震層設(shè)置在建筑±0.00ｍ，如建筑有地下室，則設(shè)置在地下室頂，采用350~500的疊層橡膠支座和鉛芯橡膠支座。隔震加固后建筑物達(dá)到中小學(xué)建筑乙類的要求。

隔震加固的關(guān)鍵是托換，即如何將已建成的建筑物放在隔震支座上。圖16為磚混結(jié)構(gòu)隔震加固做法，方法是先留部分墻體，進(jìn)行隔震支座的施工，待隔震支震施工完成后，再將墻體切斷，建筑自然落在隔震支座上。

圖16 中小學(xué)校舍抗震加固中磚混結(jié)構(gòu)隔震節(jié)點(diǎn)詳圖

圖17為框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)施工圖，方法是先進(jìn)行支撐，再切斷柱，施工隔震支座，完成后拆除支撐。隔震加固施工不影響上部建筑的使用，對(duì)學(xué)校正常的教學(xué)工作影響較小，加固施工周期較短。

圖17 中小學(xué)校舍抗震加固施工中的框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)

隔震技術(shù)是一項(xiàng)卓有成效的減震技術(shù)，歷次地震中隔震建筑的表現(xiàn)良好。目前我國(guó)已有越來(lái)越多的公共建筑采用這項(xiàng)技術(shù)，更多的房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商也開(kāi)始關(guān)注并嘗試采用這項(xiàng)技術(shù)，相信在未來(lái)隔震技術(shù)將獲得更廣泛的應(yīng)用。