減震技術丨中國減隔震發(fā)展前景及行業(yè)技術水平及特點分析

三泰書齋 2018-04-13

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來源：新疆減隔震工程技術研究院。

1、隔震行業(yè)發(fā)展概況

地震是人類無法避免的自然災害，地震引起的震動對建筑物的破壞是毀滅性的，給生命和財產(chǎn)安全造成了巨大的損失。歷次震害調查表明，地震災害造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡主要源于建筑物和工程設施的破壞、倒塌以及由此引發(fā)的次生災害。因此，世界各國的建筑工程師一直沒有停止過對建筑防震抗震的研究，其中，建筑隔震技術成為建造高性能防震建筑物的重要課題之一。

建筑隔震技術的快速發(fā)展始于 20 世紀60 年代。20 世紀60 年代中后期，新西蘭、日本、美國等多地震國家對隔震技術開展深入、系統(tǒng)的理論和試驗研究，取得了較好的成果。70 年代，新西蘭學者W.H.Robinson 率先開發(fā)出鉛芯疊層橡膠支座，大大推動了建筑隔震技術的實用化進程。南斯拉夫的貝斯特洛奇小學是最早采用天然橡膠隔震的建筑，隔震墊被設計成方形，且中間無鋼板；1984 年，新西蘭建成4 層威廉—惠靈頓政府辦公大樓，它是世界上首座以鉛芯疊層橡膠墊做隔震元件的建筑物；同年，美國利用新西蘭技術第一個用建筑隔震方法對鹽湖城市政大廈進行抗震加固。

到 20 世紀90 年代，全世界至少有30 多個國家和地區(qū)開展建筑隔震技術的研究，并在美、日、法、新、意等20 多個國家修建了數(shù)百座隔震建筑物。其中，日本的技術發(fā)展最快、技術最成熟，也是應用最廣泛，特別是在1995 年阪神大地震和2011 年東日本大地震中，采用橡膠支座隔震的建筑，經(jīng)受住地震的考驗，隔震性能良好。建筑隔震技術得到日本政府的大力推廣，不僅應用于政府辦公大樓和醫(yī)院，而且也越來越多地應用到住宅建筑。

近幾年來，許多國家針對隔震行業(yè)陸續(xù)推出強制性法律法規(guī)和支持性政策，進一步刺激了行業(yè)的需求，行業(yè)未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>

2、我國隔震行業(yè)發(fā)展概況及其未來前景

我國地處歐亞板塊的東南部，受環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶的影響，是個地震多發(fā)國家。據(jù)統(tǒng)計，我國大陸7 級以上的地震占全球大陸7 級以上地震的1/3，因地震死亡人數(shù)占全球的1/2；我國有41%的國土、一半以上的城市位于地震基本烈度7 度及7 度以上地區(qū)，6 度及6 度以上地區(qū)占國土面積的79%。我國幾個地震活動較為強烈的地區(qū)是：青藏高原和云南、四川西部，華北太行山和京津唐地區(qū)，新疆及甘肅、寧夏，福建和廣東沿海，臺灣地區(qū)等。據(jù)統(tǒng)計，我國30 個省份發(fā)生過6 級以上地震，19 個省份發(fā)生過7 級以上地震，12 個省份發(fā)生過8 級地震。

中國地震烈度區(qū)劃圖（資料來源：公開資料整理）

尤其是我國西部地區(qū)，大部分地區(qū)處于地震帶，長期飽受地震災害的困擾。云南省全部國土面積都處于6 度及以上的地震烈度設防區(qū)，其中7 度和8 度設防面積占全省總面積的78.6%，加上9 度區(qū)，占總面積的84%，設防區(qū)面積之大，烈度之高，居全國首位。

另外，同等強度地震下，發(fā)展中國家由于抗震技術落后，其受到地震的損害比發(fā)達國家更嚴重。在大地震中，發(fā)達國家的傷亡人數(shù)僅為發(fā)展中國家十分之一左右，其中一個主要原因在于發(fā)達國家的房屋建筑物大量采用隔震技術，從而提高了房屋建筑物的抗震性能。

國內(nèi)外重大地震死亡人數(shù)對比（資料來源：公開資料整理）

因此，在我國研發(fā)和應用建筑隔震技術更加具有重要的意義和現(xiàn)實需求。上世紀 80 年代后期，我國學者開始重點關注橡膠隔震支座技術。由廣州大學周福霖、華中科技大學唐家祥等學者作為學術帶頭人，進行了橡膠隔震支座研制、隔震結構分析和設計方法、結構模型振動臺試驗、橡膠支座產(chǎn)品性能檢驗、檢測技術、施工技術等全方位的系統(tǒng)研究工作，提出了橡膠支座隔震建筑的成套技術。

我國最早的隔震建筑是 1993 年由周福霖院士設計建造的汕頭陵海路八層框架結構商住樓。1994 年5 月，聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織權威專家將這個隔震居民樓的建成譽為“世界建筑隔震技術發(fā)展的第三個里程碑”。2001 年，建筑隔震技術與消能減震技術寫入國標《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2001），標志著隔震技術在我國的重要發(fā)展。

目前，建筑隔震技術在全國大部分省市自治區(qū)都有應用，包括云南、新疆、四川、陜西、甘肅、河北、江蘇、山西、北京、山東、寧夏、天津、海南、福建、內(nèi)蒙、青海等省市，已建成隔震建筑3,000 多棟。

鑒于建筑減震技術與隔震技術有一定的替代關系，以下分析減隔震在全國范圍的應用情況。

根據(jù)國家住房和城鄉(xiāng)建設部工程質量安全監(jiān)管司在2015 年2 月25 日頒布的《關于印發(fā)2014 年城鄉(xiāng)建設抗震防災有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)的函》（建質抗函[2015]12號）、在2016 年2 月26 日頒布的《關于印發(fā)2015 年城鄉(xiāng)建設抗震防災有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)的函》（建質抗函[2016]7 號）以及在2017 年3 月7 日頒布的《關于印發(fā)2016年城鄉(xiāng)建設抗震防災有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)的函》（建質抗函[2017]8 號）的統(tǒng)計情況，截至2014 年、2015 年和2016 年，全國累計已建成隔震房屋建筑工程分別為2,662棟、3,181 棟和3,659 棟，全國累計已建成減震房屋建筑工程分別為174 棟、270棟和432 棟，全國累計已建成減、隔震房屋建筑工程分別為2,836 棟、3,451 棟和4,091 棟。其中，云南省由于減隔震技術發(fā)展起步較早，技術普及程度高，形成了研究、設計、產(chǎn)品制造相關成套技術，同時政府支持力度較大，使減隔震技術得到了較好的推廣和應用。2014 年、2015 年和2016 年，云南省隔震房屋建筑數(shù)量分別占到全國81.55%、74.90%和67.85%，云南省減震房屋建筑數(shù)量分別占到全國36.74%、29.57%和35.55%，均為全國最高比例。云南省已成為國內(nèi)減隔震技術推廣應用的代表地區(qū)，對全國其他省份推廣應用減隔震技術具有很強的示范作用。

截至 2016 年底，全國減、隔震房屋建筑工程情況如下（單位：棟，資料來源：公開資料整理）

2014 年、2015 年和2016 年全國房屋建筑減隔震行業(yè)的容量及增長趨勢情況如下（單位：棟，資料來源：公開資料整理）：

目前，全國房屋減、隔震行業(yè)以隔震建筑為主，截至2014 年末、2015 年末和2016 年末，全國累計建成房屋隔震建筑分別為2,662 棟、3,181 棟和3,659棟，占比分別為93.86%、92.18%和89.44%。最近三年，全國房屋建筑減、隔震行業(yè)的容量有增長趨勢，2015 年和2016 年，全國累計已建成的減、隔震建筑分別增加了21.69%和18.55%。其中，2015 年，減震建筑增加了55.17%，隔震建筑增加了19.50%；2016 年，減震建筑增加了60.00%，隔震建筑增加了15.03%。

近幾年，隨著政府對于隔震行業(yè)的法規(guī)規(guī)范和政策扶持，國家對抗震防災工作的重視和隔震技術宣傳普及度的提高，未來隔震技術推廣和應用總體呈上升趨勢，整個行業(yè)處于平穩(wěn)成長期，未來市場前景廣闊，屬于典型的朝陽產(chǎn)業(yè)。

3、行業(yè)技術水平及特點

（1）建筑隔震技術與傳統(tǒng)抗震技術的比較

傳統(tǒng)抗震技術通過增強結構強度來抵抗地震，同時允許結構構件在地震時進入非彈性狀態(tài)，具有一定的延性，以某些特定結構本身的損壞為代價消耗地震能量，減輕地震反應。由于結構構件在地震中的不斷損傷，累計到一定程度還會引起房屋倒塌，不能保證房屋在超大地震下的安全，即使房屋沒有倒塌，房屋也很難在震后修復，造成的經(jīng)濟損失較大。與傳統(tǒng)的抗震技術相比，建筑隔震技術的抗震效果更好。

建筑隔震技術就是在建筑物的基礎或下部結構和上部結構之間設置隔震裝置（由隔震器、阻尼裝置等組成），形成隔震層，隔離地震能量向上部結構傳遞，減少輸入到上部結構的地震能量，同時延長上部結構的自振周期，降低上部結構的地震反應，達到預期的抗震防震要求，使建筑物的安全得到更可靠的保證。采用隔震技術，不僅可以保證建筑結構的整體完整、防止非結構構件的破壞，還能避免建筑物內(nèi)部結構、設施的破壞以及由此引起的次生災害。工程試驗經(jīng)驗和近10 多年的地震災害損失案例表明，隔震技術能有效降低地震對建筑物水平方向的破壞，采用隔震技術的建筑物，基本可以保證房屋在大地震中不倒塌。采用隔震技術可以減少房屋建筑物上部結構的地震作用50%-80%。而且“地震越大，隔震效果越好”