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摘要随着隔震技术的日益完善，除了基础隔震技术之外，还有一种新型的隔震形式越来越受到人们的重视和使用，它就是中间层隔震。中间层隔震可以说在两个工程方面特具优势：基础机构隔层的加固工程和一些基础隔震达不到效果的特殊结构工程，所以作为一种房屋建筑隔震的新体系横空出世。
关键词 隔震 基础隔震 中间层隔震 工作机理
中图分类号：TU2 文献标志码：A
The Research on the Middle Layer Isolation Design of Housing Construction
ZHANG Xiangguang
(Fujian Construction Engineering Group Company, Fuzhou, Fujian 350003)
AbstractWith the improvement of isolation technology, in addition to base isolation technology, there is a new form of isolation, more and more people attention and use, it is the middle layer of isolation. The middle layer of isolation has two special advantage in engineering: the basis of body compartment of the upgrading works, and some reach the effect of base-isolated special structural engineering, so the isolation of housing construction as a new system turned out .
Key wordsisolation; base isolation; the middle layer isolation; working mechanism
1 隔震技術
近年来频繁的地震灾害给人们带来了巨大的经济损失和惨重的人员伤亡，同时，大多数危害是地震所引起的建筑物倒塌带来的结果，因此，提高建筑物的抗震能力成为重要的课题。为此全世界各国都在致力于建筑工程抗震减灾的工作和提高建筑物的抗震水平和抗震能力，隔震技术作为较为成熟的高新技术发展起来，开始广泛使用于建设工程中。
隔震就是隔离地震，设置控制结构于建筑物和地基之间或工程某个位置中，来隔离或耗散地面震动所带来的巨大能量，使得建筑物振动反应减弱，减少或避免了地震能量的传输，从而保障了建筑物安全不致倒塌。
根据隔震系统的位置不同可以将隔震结构分为两种：基础隔震和中间层隔震。基础隔震就是在建筑物的基础和上部结构之间设置足够可靠性的隔震层，主要适用在一些建筑物主体结构体系比较规则的建筑，但不大适合于一些普通常见的建筑物。以下是三种不适宜运用基础隔震的建筑：一是竖向不规则的建筑；二是在要保持原有建筑物的基础上再加层和抗震加固的建筑；三是处于特殊地理位置的建筑。
2 中间层隔震的研究现状
2.1 中间层隔震工作机理的研究
中间层隔震是一种能减少或避免上下部结构振动反应的设置，可以利用橡胶支座和隔震层上部结构的重量组成耗能器，吸收大地地震的巨大能量。和基础隔震结构相比，中间层隔震结构在建筑物结构的中间层增设隔震层，将隔震层的位置向上移，这是一种新型的别具一格的隔震结构。不过当隔震层从底部移到建筑结构中间的某一层时，它对建筑上部结构的各层依然能发挥隔震作用。
2.2 设计方法的研究
由于隔震层在结构中的所处位置不同，会应用到结构的工作机理也不相同，所以设计中间层隔震结构，要根据各种不同的情况，应用适合的设计方法。与基础隔震有相似结构工作原理的是隔震层位于建筑结构低层的隔震结构，所以，这种结构的设计方法可以采用也类似基础隔震结构的方法。
对于隔震层在隔热板下部位置的隔震结构，此减震机理与TMD类似，按照实际的设计步骤的顺序为：先核计质量比，再针对质量比、最优频率比和阻尼比设计隔震层的刚度和水平稳度，最后确认和定下隔震支座的尺寸和数量。
对于隔震层位于结构中间的设计，不能随便套用基础隔震方案的特定设计方法。考虑到实际情况，中间层隔震结构设计可按照以下顺序来进行：首先按照所得到的质量比求得隔震层的具体质量，获取对应的阻尼比，接着根据原有结构的固有频率获得隔震层的刚度和频率，然后争取得到隔震层和减震效果的放大系数，从而得到其结构的地震作用标准值范围，最后是根据已知的参量对结构进行设计。这种设计方法，不一定能达到最佳减震效果，但可以通过采用现场实际测量的方法判别高低，从而具体选择。总的来说，这种方法对中间层隔震结构的设计方法的系统性和实践性奠定了良好的基础。
3 中间层隔震设计需要注意的问题
要设置隔震层在基础上面的中间楼层，需要注意的是，为了不存在基础隔震建筑物的基部体积与墙面数量问题，和普通建筑物一样，下部分的结构可直接和地基接触，隔震层下面的楼层再做一些抗震处理措施。
在设计中间层隔震上，需要注意：（1）有些部分的建筑物外墙为了和隔震层的平移变形相一致，应该设计成水平缝，还要考虑能隔音、防水防火等方面，还有里外的美观性、协调性；（2）要解决以下问题：如何解决楼梯、安装电梯的井道、升降机、设备管道等贯穿隔震层，还有注意防火防水区间的划分。
在布置和选取隔震装置上有以下原则：（1）隔震层要具备一定的水平刚度，只有具备足够的初始刚度，无论是强风作用下，还是在较大的地震发生时，隔震层可以发生柔软性变形，从而大限度地降低水平方向地震的影响；（2）隔震层的水平刚度的中心位置要和上部结构的重心对应一致，不能有偏差；（3）竖向刚度是隔震装置的另一标准，设计好竖向承载效果，使得竖向水平移动值要控制在既定的范围内；（4）隔震的装置设备上要具备较大的水平变形能力，还有充分的竖向承受力，只有这样在发生大地震的时候，能发挥强大的隔震功能，能坚固地支撑起建筑物，防止建筑物倒塌、损坏；（5）自动复位是隔震装置需具备的优良性能，发生大地震之后，能一定程度上恢复到原来位置，并且在发生大地余震的时候，还可以发挥有效的隔震功能；（6）还有隔震装置要设置具备良好的稳定性的阻尼，使其承载和温差范围内的变化不大；（7）要使隔震装置在建筑物的使用期限中能一直发挥良好的隔震作用，还要具有一般要求的性能，如耐久性，抗老化、抗劳损、抗变异等。
4 实际应用
在1993年9月广东省汕头市，我国建成了首栋采用中间层隔震技术、即采用叠层橡胶垫隔震的房屋建筑，该结构是在两到三层中间设置了橡胶垫隔震层。为了证明中间层隔震的效果，有关人员对这一栋房屋建筑工程进行了理论分析，并且在模拟地震的作用下计算此建筑的剪力及位移的地震效果。计算结果显示：一是隔震结构的第一抗震周期明显延长了，能达到约原来的4倍；二是这中间层隔震结构的某阶振型参与系数相当大；三是隔震结构中房屋各层的地震潜力和层间位移水平相对减少。
处于多地震区的日本在抗震技术上可以说是处于世界的领先水平，在众多的抗震建筑中大量运用了中间层隔震技术。例如东京的Sumitomu大厦就是当今世界上最大的中间层隔震建筑，这座具有多功能的大厦，14层下部是旅馆，上部是办公楼，要求大空间，在11和12层之间设置层间隔震体系，其中由100只铅阻尼器、41只叠层橡胶支座和14只钢阻尼器组成。
不仅新房的减震会用到中间层隔震技术，旧房的改造加固中的运用也是不可避免的。上海地区由于采用中间层隔震对许多的居民住宅、通讯机房和教学楼等进行抗震加固和加层改建，取得了良好的经济效益。
参考文献
[1]张婕.旧有建筑的层间隔震加固应用研究[J].太原城市职业技术学院学报,2007(6).
[2]黄襄云.层间隔震减震结构的理论分析和振动台实验研究[D].西安建筑科技大学,2008.
[3]杨林,周锡元,苏幼坡,常永平.基础隔震建筑变刚度保护装置[J].北京工业大学学报,2006(2).
[4]张颖.层间隔震体系的减震机理与减震性能研究[D].湖南大学,2009.
关键词 隔震 基础隔震 中间层隔震 工作机理
中图分类号：TU2 文献标志码：A
The Research on the Middle Layer Isolation Design of Housing Construction
ZHANG Xiangguang
(Fujian Construction Engineering Group Company, Fuzhou, Fujian 350003)
AbstractWith the improvement of isolation technology, in addition to base isolation technology, there is a new form of isolation, more and more people attention and use, it is the middle layer of isolation. The middle layer of isolation has two special advantage in engineering: the basis of body compartment of the upgrading works, and some reach the effect of base-isolated special structural engineering, so the isolation of housing construction as a new system turned out .
Key wordsisolation; base isolation; the middle layer isolation; working mechanism
1 隔震技術
近年来频繁的地震灾害给人们带来了巨大的经济损失和惨重的人员伤亡，同时，大多数危害是地震所引起的建筑物倒塌带来的结果，因此，提高建筑物的抗震能力成为重要的课题。为此全世界各国都在致力于建筑工程抗震减灾的工作和提高建筑物的抗震水平和抗震能力，隔震技术作为较为成熟的高新技术发展起来，开始广泛使用于建设工程中。
隔震就是隔离地震，设置控制结构于建筑物和地基之间或工程某个位置中，来隔离或耗散地面震动所带来的巨大能量，使得建筑物振动反应减弱，减少或避免了地震能量的传输，从而保障了建筑物安全不致倒塌。
根据隔震系统的位置不同可以将隔震结构分为两种：基础隔震和中间层隔震。基础隔震就是在建筑物的基础和上部结构之间设置足够可靠性的隔震层，主要适用在一些建筑物主体结构体系比较规则的建筑，但不大适合于一些普通常见的建筑物。以下是三种不适宜运用基础隔震的建筑：一是竖向不规则的建筑；二是在要保持原有建筑物的基础上再加层和抗震加固的建筑；三是处于特殊地理位置的建筑。
2 中间层隔震的研究现状
2.1 中间层隔震工作机理的研究
中间层隔震是一种能减少或避免上下部结构振动反应的设置，可以利用橡胶支座和隔震层上部结构的重量组成耗能器，吸收大地地震的巨大能量。和基础隔震结构相比，中间层隔震结构在建筑物结构的中间层增设隔震层，将隔震层的位置向上移，这是一种新型的别具一格的隔震结构。不过当隔震层从底部移到建筑结构中间的某一层时，它对建筑上部结构的各层依然能发挥隔震作用。
2.2 设计方法的研究
由于隔震层在结构中的所处位置不同，会应用到结构的工作机理也不相同，所以设计中间层隔震结构，要根据各种不同的情况，应用适合的设计方法。与基础隔震有相似结构工作原理的是隔震层位于建筑结构低层的隔震结构，所以，这种结构的设计方法可以采用也类似基础隔震结构的方法。
对于隔震层在隔热板下部位置的隔震结构，此减震机理与TMD类似，按照实际的设计步骤的顺序为：先核计质量比，再针对质量比、最优频率比和阻尼比设计隔震层的刚度和水平稳度，最后确认和定下隔震支座的尺寸和数量。
对于隔震层位于结构中间的设计，不能随便套用基础隔震方案的特定设计方法。考虑到实际情况，中间层隔震结构设计可按照以下顺序来进行：首先按照所得到的质量比求得隔震层的具体质量，获取对应的阻尼比，接着根据原有结构的固有频率获得隔震层的刚度和频率，然后争取得到隔震层和减震效果的放大系数，从而得到其结构的地震作用标准值范围，最后是根据已知的参量对结构进行设计。这种设计方法，不一定能达到最佳减震效果，但可以通过采用现场实际测量的方法判别高低，从而具体选择。总的来说，这种方法对中间层隔震结构的设计方法的系统性和实践性奠定了良好的基础。
3 中间层隔震设计需要注意的问题
要设置隔震层在基础上面的中间楼层，需要注意的是，为了不存在基础隔震建筑物的基部体积与墙面数量问题，和普通建筑物一样，下部分的结构可直接和地基接触，隔震层下面的楼层再做一些抗震处理措施。
在设计中间层隔震上，需要注意：（1）有些部分的建筑物外墙为了和隔震层的平移变形相一致，应该设计成水平缝，还要考虑能隔音、防水防火等方面，还有里外的美观性、协调性；（2）要解决以下问题：如何解决楼梯、安装电梯的井道、升降机、设备管道等贯穿隔震层，还有注意防火防水区间的划分。
在布置和选取隔震装置上有以下原则：（1）隔震层要具备一定的水平刚度，只有具备足够的初始刚度，无论是强风作用下，还是在较大的地震发生时，隔震层可以发生柔软性变形，从而大限度地降低水平方向地震的影响；（2）隔震层的水平刚度的中心位置要和上部结构的重心对应一致，不能有偏差；（3）竖向刚度是隔震装置的另一标准，设计好竖向承载效果，使得竖向水平移动值要控制在既定的范围内；（4）隔震的装置设备上要具备较大的水平变形能力，还有充分的竖向承受力，只有这样在发生大地震的时候，能发挥强大的隔震功能，能坚固地支撑起建筑物，防止建筑物倒塌、损坏；（5）自动复位是隔震装置需具备的优良性能，发生大地震之后，能一定程度上恢复到原来位置，并且在发生大地余震的时候，还可以发挥有效的隔震功能；（6）还有隔震装置要设置具备良好的稳定性的阻尼，使其承载和温差范围内的变化不大；（7）要使隔震装置在建筑物的使用期限中能一直发挥良好的隔震作用，还要具有一般要求的性能，如耐久性，抗老化、抗劳损、抗变异等。
4 实际应用
在1993年9月广东省汕头市，我国建成了首栋采用中间层隔震技术、即采用叠层橡胶垫隔震的房屋建筑，该结构是在两到三层中间设置了橡胶垫隔震层。为了证明中间层隔震的效果，有关人员对这一栋房屋建筑工程进行了理论分析，并且在模拟地震的作用下计算此建筑的剪力及位移的地震效果。计算结果显示：一是隔震结构的第一抗震周期明显延长了，能达到约原来的4倍；二是这中间层隔震结构的某阶振型参与系数相当大；三是隔震结构中房屋各层的地震潜力和层间位移水平相对减少。
处于多地震区的日本在抗震技术上可以说是处于世界的领先水平，在众多的抗震建筑中大量运用了中间层隔震技术。例如东京的Sumitomu大厦就是当今世界上最大的中间层隔震建筑，这座具有多功能的大厦，14层下部是旅馆，上部是办公楼，要求大空间，在11和12层之间设置层间隔震体系，其中由100只铅阻尼器、41只叠层橡胶支座和14只钢阻尼器组成。
不仅新房的减震会用到中间层隔震技术，旧房的改造加固中的运用也是不可避免的。上海地区由于采用中间层隔震对许多的居民住宅、通讯机房和教学楼等进行抗震加固和加层改建，取得了良好的经济效益。
参考文献
[1]张婕.旧有建筑的层间隔震加固应用研究[J].太原城市职业技术学院学报,2007(6).
[2]黄襄云.层间隔震减震结构的理论分析和振动台实验研究[D].西安建筑科技大学,2008.
[3]杨林,周锡元,苏幼坡,常永平.基础隔震建筑变刚度保护装置[J].北京工业大学学报,2006(2).
[4]张颖.层间隔震体系的减震机理与减震性能研究[D].湖南大学,2009.