建筑隔震橡胶支座、高阻尼增强隔震橡胶新型材料项目可行性研究报告

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1、建筑隔震橡胶支座、高阻尼增强隔震橡胶新型材料项目可行性研究报告一、项目名称建筑隔震橡胶支座项目、高阻尼增强隔震橡胶项目二、承办单位概况项目承办单位为山东同方防震技术。（一）公司设施及人员条件1、公司设施条件建设我公司现有两处工作地点，建筑面积10000多平方米，包括办公室、会议室、实验室、计算室、报告厅、阅览室、图书室、职工活动室。 我公司近几年先后购置了大中型仪器设备22台（套），大部分为国际、国内先进设备，其中有：悬挂式波速测井仪、电法仪、电子水准仪、工程地质勘察CAD软件，并购置了一批先进的投影仪、荧幕、复印机、电脑、打印机、 机等。2、公司人员配备情况 我公司拥有较强的专业技术和科研人

2、员队伍，目前共有66名科研技术人员，其中具有博士学位6人，硕士学位10人，研究生25人，大学学历25人，具有高级职称的20人，中级职称的32人。3、客座专家及客座研究情况我公司聘请中国工程院周福霖院士、中国海洋大学教授冯启民、河南理工大学教授邹正盛、中国工程力学研究所研究员博士生导师李山有、中国地质研究所研究员蒋伟等客座专家。在周福霖院士的指导下，对建设工程的减隔震技术进行了深入研究。在冯启民教授指导下，在区域性震害防御和重大建设项目设防等领域进行了研究。进行了济南市高新区东部新区、青岛市黄岛区等地区地震小区划工作、为相关地区提供了防震减灾依据。 在邹正盛教授指导下，在断层活动性等领域开展了研

3、究。 在李山有研究员指导下，在结构工程抗震方面开展了研究。在蒋伟研究员指导下，在地震地质方面开展了研究。（二）公司内部建设与运行管理情况1、公司内部组织机构的布局设计及运转情况我公司设总经理1名，负责公司全面工作；设副总经理两名，协助总经理工作；领导班子对公司管理委员会负责。公司设有总工办、减隔震技术研究中心、地震安评研究中心、地震安评一室、地震安评二室、物探勘察中心、实验室、办公室、财务室等部门。2、 公司成立有山东省地震安评工程技术研究中心 该中心是政府批准成立，具有雄厚的技术力量，可为项目的实施提供强有力的支持。 自公司成立以来，总经理负责公司建设的全面工作，两名副总经理，一名负责技术和

4、研发，一名负责行政，领导班子团结一致，共谋发展，各部门之间也紧密配合、协调统一，运转良好。3、公司专家指导委员会的建立与作用发挥情况 我公司成立时就设立了专家指导委员会、由山东省地震局原研究员王锜为主任，成员有上海地震局原研究员刘文龙、中国地震局地质所研究员曹学锋、中国海洋大学教授冯启民、中国海洋大学教授高惠英、河南理工大学教授邹正盛、中国工程力学研究所研究员博士生导师李山有、中国地质研究所研究员蒋伟等。指导委员会成员为公司发展付出了辛勤的劳动，每个专家来公司指导工作的时间不少于30个工作日，有的多达6 0多个工作日。 专家们对山东及周边地震活动及地震构造背景、地震工程技术、抗震设防措施和对策

5、进行深入研究，并结合几百项建设工程地震环境条件以及在此环境背景下工程抗震设防标准的合理性、科学性，提出符合场地实际条件的抗震设防要求，为提高这些重要建设工程的防震抗震能力做出了积极努力。专家们还对建筑工程、建筑物减隔震技术进行了长年研究，并取得了一定成果。4、公司管理模式及经济、社会效益公司为独立法人，实行总经理负责制，按规定实行独立核算。公司自成立以来一直健康运行，为省内外1000多项重要建设工程开展了地震安全性评价，评价项目量在全省及全国同行业中名列前茅，在地震安全性评价这一领域走在了前列，在科技研究及新技术应用方面起了行业带头作用，为建设工程提供了科学合理的抗震设防依据，提高了工程防震抗

6、震能力，为经济、社会发展作出了突出贡献，取得了显著的社会效益和经济效益。5、公司各项制度的建立与管理 我公司建立之初，就建立了科研开发、人事管理、创新奖励、工作纪律、行政后勤等各项管理制度，其中有：科研计划和成果管理办法、研究成果及资料管理制度、公司奖励办法及人事、培训、物资、财务等一系列制度。各项制度的建立，保证了公司正常运行，职工执行制度、遵守制度尉然成风。6、公司与科研机构大学院校合作情况及人才培养情况公司与中国地震局工程力学研究所、中国地震局地质研究所、中国地震局地球物理勘察公司、中国海洋大学地震工程与地质工程研究所、济南大学建立长期稳定的合作关系，其中冯启民、邹正盛、李山有、蒋伟等专

7、家学者聘为公司客座教授，经常到公司讲学授课，我们还定期派出专业技术人员在以上科研院所及高校听课培训，吸收新的知识。通过与高端科学院所及大学的合作交流，为深入研究、成果转化、资源共享提供了非常有利的条件。（三）公司建设的方向、目标及水平情况公司下一步的主要研究方向是：建筑结构减隔震技术的推广应用，与国内外知名公司交流、合作，特别是与新西兰著名减隔震技术公司合作，引进先进的技术、工艺及设备，建设世界一流的橡胶隔震支座生产基地。邀请中国工程院周福霖等两名院士全程给予指导。加大科研投入，培养一批高水平的隔震设计人员，为隔震支座的实际工程应用提供针对性服务；与国内院校及相关科研机构开展长期合作，对减隔震

8、技术进行长期研究，不断改进技术，并及时将研究成果转化、应用。另外，在地震工程技术理论及实际研究的基础上，对山东及周边和环渤海地区的工程建设，从地震活动及地震构造背景、地震工程技术、抗震设防措施和对策上进行分析研究，既对建设工程的地震环境条件以及在此背景下工程抗震设防标准的合理性、科学性提出符合场地实际条件的设防依据，又对工程结构抗震的理论问题通过在检测基础上的研究予以发展和提高，进而制定指导工程结构抗震的实际标准与具体措施，提高和强化建筑物、构筑物抗震设防的科学性、合理性，使建构筑物合理投入、科学设防，进一步提高建筑物的防震抗震能力。三、项目建设背景（一）地震是最严重的自然灾害地震作为自然灾害

9、的一种，是群灾之首，贯穿于整个人类发展史中，并一直以来对人类的生命安全及财产安全构成严重的威胁。对过去的100年的地震统计数据显示，平均每年有8级以上的地震12次，7级以上的有1020次，6级以上的有20100次。世界上具有破坏性的强烈地震平均每年约多达18次。 我国整体位于欧亚板块，受到三大板块即太平洋板块、印度洋板块、非洲板块的挤压，构造活动活跃；地处世界上两个最活跃的地震带，即环太平洋火山地震带和欧亚地震带，裂隙地貌众多。我国是世界上多地震国家之一，也是世界上灾害损失最为惨重的国家之一。据统计，我国有41%的国土及一般以上的城市位于地震基本烈度7度或7度以上的地区，6度及其以上的地区则占

10、国土面积的79%。在20世纪有33%的陆上破坏性地震发生在我国，死亡人数50多万，占全世界同期地震死亡人数的一半左右。20世纪死亡20万人以上的大地震全球共两次，都发生在我国，一次是1920年的宁夏海原的8.5级地震，死亡20余万，伤者不计其数；另一次是1976年唐山的7.8级地震，死亡达24万余人。大地震所造成的经济损失更是不计其数，如1976年的唐山地震的直接经济损失近百亿元，顷刻之间使一座百万人口的工业城市成为废墟；2008年5月12日14点28分发生在中国四川汶川县的8.0级地震，共造成68858人遇难，36586人受伤，失踪18618人。据专家研究预测，目前地震活动正处于相对活跃的时

11、期，全球可能在较长一段时间内都不免受到地震频繁活动的影响。在这地震相对活跃的时期，也正是我国的大规模城市化建设时期，若受到强烈地震的影响，势必会对我国城镇化进程的推进造成影响，而其产生的经济损失也是不可估计的，对于我国的长远发展也是十分不利的。（二）减隔震技术具有的先进性 针对如何能降低地震对人们生命和财产安全的影响，国内外各相关领域的专家都在进行着大量的研究。目前在建筑物结构设计中通常采用的仍然是传统的抗震设计方法，近年来隔震设计理论和方法趋于成熟，也已进入结构设计和运用领域，并收到了良好的效果。1、结构隔震的概念与原理（1）隔震的概念 在基础和上部结构之间设置隔震装置，以避免或减小地震能量

12、向上部结构传输，以减小建筑物的地震反应，实现地震时建筑物只发生较轻微运动和变形，从而使建筑物在地震作用下不损坏或倒塌。隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所组成，它具有竖向刚度大、水平刚度小，能提供较大阻尼的特点。（2）隔震的原理 利用隔震层延长结构的周期，适当增加结构的阻尼，使结构的加速度反应大大减小，同时使结构的位移集中于隔震层，上部结构像刚体一样，自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，从而建筑物不产生破坏或倒塌。2、隔震结构的特点与使用范围（1）隔震结构的特点 隔震层的集中大变形和所提供的阻尼将地震能量隔离和消散掉，地震能量不能向上部结构全部传输，因而上部结构的地震反应大大减小，震动减

13、轻，结构不产生破坏，人员安全和财产安全均可以得到保证。（2）隔震结构的适用范围 隔震结构体系可以用于下列类型的建筑物：医院、银行、保险、通信、警察、消防、电力等重要建筑。首脑机关、指挥中心以及放置贵重设备、物品的房屋。图书馆和纪念性建筑。一般工业与民用建筑。3、隔震系统的组成与类型（1）隔震系统的组成 隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分组成。在实际应用中，通常可使几种功能由同一元件完成，以方便使用。 隔震器的主要作用是：一方面在竖向支撑建筑物的重力，另一方面在水平方向具有弹性，能提供一定的水平刚度，延长建筑物的周期，以避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，能提

14、供较大的变形能力和自复位能力。 阻尼器的主要作用是吸收和耗散地震能量，抑制结构产生大的位移反应，同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。 地基微震动与风反应控制装置的主要作用是增加隔震系统的初期刚度，使建筑物在风荷载和轻微地震下保持稳定。（2）隔震系统的类型 常用的隔震器有建筑隔震橡胶支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。目前国内外应用最广泛的是建筑隔震橡胶支座。 常用的阻尼器有弹塑性阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等。 常用的隔震系统主要有建筑隔震橡胶支座隔震系统、摩擦滑移加阻尼器隔震系统、摩擦滑移摆隔震系统等。其中建筑隔震橡胶支座隔震系统技术相对成熟，应用最为广泛。4、减隔震技术比传

15、统的抗震技术具有的优越性传统的针对地震作用的结构设计方法以抗震设计为主，旨在通过使得结构本身获得足够的强度、刚度和延性来“抵抗”地震作用。在我国现行的建筑抗震设计规范（GB500112010）中对于各种结构的抗震设计方法及构造措施都进行了详尽的阐述与介绍。不同地区应根据其所属设计地震分组，由我国现行的建筑工程抗震设防分类标准（GB502232008）确定抗震设防建筑的抗震设防类别，并根据相应类别确定设计基本地震加速度和特征周期，针对不同结构形式进行相应的结构的抗震计算和验算，以达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。虽然这种方法在理论上可行，在实际中收到一定效果，但其弊端也是显而易见的。抗震结构

16、若想达到足够的强度、刚度和延性，就必然对结构构件及材料有很高的要求，这就使得建筑的经济性不尽人意；现有规范是按照设防分类进行设计，但由于地球内部构造的复杂性与地震的突发及难以预知性，在抗震设防烈度低的地区也不能完全否定大地震的可能性，在此类地区一旦有大震发生，产生的后果不堪设想。隔震设计方法是通过在结构内部或结构与基础之间某位置设置隔震元件，通过隔震元件起到“隔离”地震的作用，从而使得结构本身所承受的地震作用减弱。隔震设计方法的应用已是大势所趋。 隔震层的集中大变形以及所提供的阻尼可以将地震作用隔离和消散掉，进而减小了地震能量向上部结构的传输，最终可以使上部结构的地震反应大大减小，震动减弱，结

17、构不产生破坏，人员安全和财产安全均可以到保证。基础隔震结构与传统抗震结构相比，具有以下优越性： （1）可以较大幅度地减轻结构的地震反应。根据基础隔震结构在地震中的强震记录和振动台模拟地震试验可知，与传统结构（基础固定）的加速度反应相比，隔震体系的上部结构加速度反应呈现出明显降低的状态隔震结构的加速度只相当于传统结构加速度的1/41/2，可使上部结构的设防烈度降低12度，大大提高了结构安全度；（2）抗震设防标准提高，确保安全；（3）防止了非结构构件破坏和建筑物内物品的振动、移动和翻倒。在中小地震作用下，隔震结构一般不会出现损坏的状态，仍处于弹性工作阶段；在罕遇大地震作用下，隔震结构一般仅发生局部

18、破坏或非结构构件破坏，而不致倒塌，甚至可以做到“大震不坏”，从而保证建筑物及其人身财产的安全； （4）结构设计自由度增大。由于上部结构地震作用减少很多，使得建筑和结构设计时的严格限制大大放宽，上部结构布置灵活，设计简单；（5）抗震措施简单，由于地震能量大部分被隔震元件吸收，因而上部结构不必过多地考虑抗震措施；（6）降低工程造价，隔震后因上部结构的地震作用小，故构件断面、配筋减少，且结构构造简单，施工方便，8度区可降低造价5%15%，9度区可降低造价10%20%；（7）震后无须修复且特别耐高震级余震。地震后，只对隔震装置进行必要的检查，而无须考虑建筑结构物本身的修复。地震后可很快恢复正常生活或生

19、产，这带来极明显的社会和经济效益。（三）国家政策支持 近几年来，国家出台了一系列政策，鼓励、完善建筑工程隔震减震技术的推广应用。1998年4月6日，建设部颁发关于在抗震设防区采用隔震技术有关问题的通知，对保障隔震技术的发展作出了一些规定。为了规范建筑工程隔震减震产品市场，保障采用隔震减震技术的建筑工程的抗震安全和工程质量，建设部制定了建筑工程隔震减震产品市场准入管理暂行规定，自2000年1月1日起实施。自2009年5月1日起施行的中华人民共和国防震减灾法中第四十三条明确规定“国家鼓励、支持研究开发和推广使用符合抗震设防要求、经济实用的新技术、新工艺、新材料”。中华人民共和国住房和城乡建设部于2

20、010年10月14日发布关于做好推广应用的通知中就包括建筑隔震技术。国务院关于进一步加强防震减灾工作的意见（国发201018号）文件第三部分“切实提高城乡建筑物抗震能力”中提出“加强抗震新技术、新材料研究和推广应用”。住房和城乡建设部防灾减灾与抗震2011年工作总结和2012年工作要点中明确提出“开展建筑隔震减震技术应用工作试点，探索创新工作模式”。住房和城乡建设部防灾减灾与抗震2012年工作总结和2013年工作要点中提出“积极稳妥推广减隔震技术在建设工程中的应用，并适时开展相关检查工作”。根据法律法规有关规定及国务院、各部委的文件精神，全国多个省市根据地区实际情况开展了隔震减震技术的推广工作

21、。重庆市城乡建设委员会于2010年10月20日发布关于推广应用建筑隔震技术的通知，要求各区县（自治县）城乡建委、各有关单位应采取有效措施，积极推广建筑隔震技术的应用。云南省于2011年4月6日发布了云南省人民政府办公厅关于加快推进减隔震技术发展与应用的意见（云政办发201155号），明确要求按照政府引导、合理使用、突出重点、财政补贴、抗震安全的原则，在全省符合适用条件的高烈度设防区全面推行减隔震技术。云南省住房和城乡建设厅于2012年3月13日发布关于进一步加快推进我省减隔震技术发展与应用工作的通知。河北省住房和城乡建设厅2012年4月16日发布关于转发的通知，提出“推广应用隔震减震技术，强化

22、抗震设防监管，对于有效减轻地震灾害具有十分重要的意义，各市城乡建设主管部门可结合本地实际做好建筑隔震减震技术的推广应用和工程质量的监管工作，充分发挥隔震减震技术在提高建筑工程抗震能力方面的积极作用”。2012年7月19日，昆明市住房和城乡建设局发出关于加快减隔震技术应用的通知，要求自2012年7月1日开始，对8度和9度抗震设防区符合适用条件的3层以上幼儿园，单体建筑面积2000平方米以上，中小学校舍、县以上医院的3层以上医疗用房应当采用减隔震技术。山东省对于隔震减震技术的应用也正在制定措施。自2009年3月1日起施行的山东省地震重点监视防御区管理办法中第十一条第八小条规定“组织开展减震、隔震、

23、抗震等新技术研发推广，鼓励采用节能、环保、抗震等新型建筑材料，提高建设工程抗震性能”。（四）社会影响除了政策扶持外，隔震减震技术还得到了媒体舆论的高度评价。2007年12月11日的科技之谜以“小胶垫岂能隔离大地震”为题对隔震技术特别是橡胶隔震技术作了专题报道，指出隔震技术不仅能节约建筑造价，还能解决许多常规技术无法解决的问题。2008年5月26日广州日报：全国首幢隔震楼现身粤 橡胶支座悬空抗强震。2010年9月5日京华时报：新西兰强震仅两人重伤 隔震技术世界领先。2011年5月13日中央电视台走进科学：隔离地震的建筑。2012年5月12日，中央电视台新闻频道、中文国际频道及凤凰卫视对云南昆明实

24、体高层建筑隔震实验进行了报道。2013年4月11日西安晚报：西安推广建筑隔震技术 高楼加层“抗震垫”地动房不动。2013年4月25日南方日报：“楼坚强”是橡胶支座隔震。2013年4月27日中国新闻网地震专家回应“楼坚强”：隔震设计立大功。2013年5月12日华商报：地基上设“隔震层”不贵还抗震 西安建筑也将推广。2013年5月16日华商报：隔震层”设计 经济又防震。各互联网媒体对隔震技术也进行了多次报道，使得社会各界对隔震减震技术的发展及优越性有了越来越深入的认知。四、产品技术介绍（一）建筑隔震橡胶支座技术介绍1、建筑隔震橡胶支座发展应用基础隔震目前有夹层橡胶垫隔震装置、铅芯橡胶支座、滚珠（或

25、滚轴）隔震、悬挂基础隔震、摇摆支座隔震、滑动支座隔震等多种，其中橡胶支座隔震技术是隔震技术中应用最广、技术最成熟的，它具有减震机理明确、减震效果显著、施工与安装方便等特点，而且已有多项工程在实际地震中经受考验，正受到越来越多国家的重视。 建筑隔震橡胶支座在竖向刚度很大，能承受很大的竖向荷载，支座在水平方向有很大的柔度，使得建筑物的周期变长，能够有效地将地震作用同上部建筑物隔离开来，减缓地震作用时上部建筑物的运动。以建筑隔震橡胶支座作为隔震层的隔震结构主要适合于一定高度的砖石或钢混结构，这类结构一般不会出现竖向提离问题，风载问题也不占动荷载的主要地位。世界上首座使用铅芯橡胶支座的建筑是1981年

26、在新西兰建造的惠灵顿 William Clayton 大楼，这是一座四层高的钢筋混凝土结构办公楼，紧靠惠灵顿断层。1982年日本建成第一座现代隔震建筑，是一座两层民宅。1985年，美国建成的加州圣丁司法事物中心是美国的第一座隔震建筑，也是世界上第一座采用高阻尼橡胶隔震支座的建筑。如今铅芯橡胶垫的优点已得到广泛的认同，许多国家都采用这项技术设计建造楼房、桥梁等建筑物。现在，日本基础隔震建筑不仅用于中层、低层，而且随着对基础隔震高层和超高层建筑的需求，日本近期建成或正在建造一批基础隔震高层和超高层建筑，如东京杉并花园城、大阪DT办公楼、大阪楠叶塔楼城。联合国工业发展组织(UNIDO)将它列入了发展

27、中国家低价格住房天然橡胶隔震系统研究项目，在中国的广东汕头、印度尼西亚的爪哇岛、意大利的Reggio Calabria和智利的圣地亚哥各建成示范性房屋。铅芯橡胶垫还被用于建筑物的加固。美国犹他州盐湖政府大楼是一所建于1894年的五层无配筋砖石结构建筑，离Wasatch 断层只有3 km，很容易为地震破坏。该楼就采用了在基础下组合安装合成橡胶支座与铅芯橡胶支座隔震的加固方案。新西兰议会大楼是用铅芯橡胶垫加固建筑物的另一个重要例子。进入20世纪80年代，隔震研究逐渐在我国得到重视，建筑隔震橡胶支座技术逐渐为众多学者认识研究。同时，针对我国的国情，研究的重点集中在以砌体结构为主要应用对象的隔震结构上

28、。橡胶支座技术应用情况有：1993年在河南安阳用自主开发的铅芯橡胶支座建造的一座底框住宅楼。1994年，又在四川冕宁建成一座八层框架隔震综合楼。1995年1996年又陆续在广东、云南、四川、陕西等地兴建了一批隔震建筑。从1997年开始，橡胶支座隔震建筑开始在各地推广，建筑面积明显增加。这些隔震建筑取得了较好的效果。GB 500112001建筑抗震设计规范的第十二章对隔震结构做了较为详尽的规定。在已建成的隔震建筑中，不少已经经受了实际地震的考验。如日本仙台市东北大学校园内的一栋三层楼房，我国汕头和大理建成的夹层橡胶垫隔震结构，在1994年和1995年分别经受了台湾海峡地震(7.3级)和云南地震(

29、6.5级)的考验。上述隔震结构在地震中的良好表现，使人们对结构隔震技术充满了信心，并为隔震技术提供了强有力的支持，同时也进一步证明了隔震技术的优越性。2、建筑隔震橡胶支座的性能建筑隔震橡胶支座是由薄橡胶板和薄钢板分层交替叠合，经高温高压硫化粘结而成。由于在橡胶层中加入若干薄钢板，并且橡胶层与钢板紧密粘结，当橡胶支座承受竖向荷载时，橡胶层的横向变形受到上下钢板的约束，使橡胶支座具有很大的竖向承载力和刚度。当橡胶支座承受水平荷载时，橡胶层的相对位移大大减小，使橡胶支座可达到很大的整体侧移而不致失稳，并且保持较小的水平刚度（约为竖向刚度的1/5001/1000）。并且，由于橡胶层与中间钢板紧密粘结，

30、橡胶层在竖向地震作用下还能承受一定拉力。因此，建筑隔震橡胶支座是一种竖向刚度大，竖向承载力高，水平刚度小，水平变形能力大的隔震装置。橡胶支座形状可为圆形、方形和矩形，一般多为圆形，因为圆形与方向无关。支座中间一般设有圆孔，以使硫化过程中橡胶支座所受热量均匀，从而保证产品质量。 建筑隔震建筑隔震橡胶支座主要有以下几个基本特性： （1）竖向变形特性 支座只承受竖向纯压缩载荷时，竖向载荷-位移曲线显示出弹簧特性，在设计面压载荷范围内近似为线性关系。普通橡胶隔震支座、高阻尼橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座的竖向变形特性基本一致，铅芯橡胶隔震支座竖向加载时，铅芯基本不承受竖向压力。 （2）水平变形特性 普

31、通橡胶隔震支座当设计竖向压力恒定时，水平载荷-位移曲线接近线性，滞回曲线的等价阻尼比约为1%3%。对于铅芯橡胶隔震支座，当设计竖向压力恒定时，水平载荷-位移滞回曲线轮廓呈菱形，滞回曲线的等效刚度随水平位移增大而降低，等价阻尼比则趋于常数，可达20%以上，吸收的能量转化为热能，铅棒的温度会有一定升高。 对于高阻尼橡胶隔震支座，水平载荷-位移滞回曲线轮廓呈梭形，等价刚度随着水平位移的增加而逐渐减小，在变形较大的区域内，等价阻尼比表现为定值，通常可达到l020%。（3）拉伸性能 在地震时，工程结构物或建筑物可能会产生较大摇摆，支座就会产生较大的水平剪切变形，某些橡胶支座的横断面可能就会产生拉应力。所

32、以建筑隔震橡胶支座必须具有一定的受拉承载能力，才能确保建筑结构物在地震的多维地面运动综合作用下，隔震橡胶支座不拉断始终保持结构稳定性，发挥隔震功能。综合国内外行业设计经验，以及建筑结构物的实际设计需要，一般情况下，建筑隔震橡胶支座的设计容许拉伸应力以不大于2.0Mpa为宜。 （4）剪切特性相关性 支座的剪切特性主要体现在不同工况下的水平等效刚度变化特性，与设计压应力、设计剪应变、加载频率、反复加载次数以及本体温度有关。在通常情况下，建筑隔震橡胶支座的剪切特性符合以下规律： 建筑隔震橡胶支座的水平等效刚度一般会随着设计压应力的增大略有降低，在压应力超过一定值（如10Mpa）时，变化幅度更小，在工

33、程应用上基本忽略不计； 建筑隔震橡胶支座的水平等效刚度一般会随着剪应变的增大而降低，当剪应变很大时（如超过300%），水平等效刚度又会有所提高； 建筑隔震橡胶支座的水平等效刚度一般会随着加载频率的提高而略有提高，但变化微小，在工程上基本忽略不计； 建筑隔震橡胶支座的水平等效刚度一般会随着水平反复加载次数的增加略有减小，但变化值微小，在工程上也基本忽略不计； 建筑隔震橡胶支座的水平等效刚度一般会随着橡胶支座本体温度的升高而降低，但在不同的剪应变情况下变化程度有所不同。 （5）耐久性 建筑隔震橡胶支座布置于隔震建筑的基础隔震层，需要经过50100年（甚至更长时间）的使用，经历长期恒定载荷、多次地震

34、冲击荷载，以及环境大气的长期作用，仍需保持符合要求的承载力、回弹性、刚度、阻尼等力学性能。耐久性的目标是确保建筑隔震橡胶支座的正常使用寿命不低于工程结构本身的使用寿命（一般为50年）。3、建筑隔震橡胶支座的特点经过长期的研究与应用，得出了建筑隔震橡胶支座有着以下多个特点： （1）具有足够的竖向刚度和竖向承载力和很小的压缩变形，可确保建筑物的正常使用，多层橡胶的竖向刚度，通常与一根柱子的刚度相当。例如，多层橡胶的直径70，总厚度为14（0.720层），柱子的截面为7070，长度为400的RC柱。按计算公式，多层橡胶的竖向刚度约为2140t/，RC柱的刚度约为2500t/，可见多层橡胶的受压刚度与

35、RC柱基本相同。多层橡胶的水平方向的性能充分发挥了橡胶的特性，具有非常小的水平刚度和很大的变形能力。目前已实现水平刚度小于竖向刚度的1/1000。以前面的例子来比较多层橡胶和RC柱的水准变形能力。直径70的多层橡胶的水平变形能力40左右，而RC柱的层间变形角如果为1/200，则水平变形量约为2。因此多层橡胶的水平变形能力相当于20层柱子的水平变形量的总和； （2）隔震效果明显、稳定，具有足够小的水平刚度和较大的水平变形能力，在地震作用下，橡胶支座可以释放引起主要破坏的水平地震作用中一部分，保证建筑物基本周期延长至2s3s或3s以上，远大于建筑场地的卓越周期，避开共振反应； （3）具有恰当的阻尼

36、比，能有效地吸收地震能量，减少上部结构的地震反应； （4）具有稳定的弹性复位功能，能在多次地震中自动瞬时复位； （5）构造简单，设计、安装、检测、修复方便； （6）具有足够的耐久性、抗低周疲劳性能、抗热空气老化、抗臭氧老化、耐酸性、耐水性、耐反复荷载、耐疲劳、耐老化均较好，产品正常使用寿命为60年，与建筑物使用寿命相差无几； （7）具有充分的工程应用经验并成功地经受了地震的考验； （8）能够提高房屋的安全度，建筑物抗震安全系数可以因此提高48倍以上。4、建筑隔震橡胶支座的基本制造技术 橡胶隔震支座为了能够实现相关功能，对橡胶隔震支座的制造技术有着较高要求。通常情况下，橡胶隔震支座需按照以下制造

37、工艺流程才能完成。 （1）橡胶材料准备：选用合适配方和材料，在制造厂炼胶，制造出符合要求的半成品-橡胶混炼胶，炼胶一般采用密炼技术； （2）表面处理：由于橡胶隔震支座由多层薄钢板与硫化而成，薄钢板必须先进行表面处理，一般采用磷化或喷砂处理；然后须在表面喷涂胶粘剂，才能保证钢板与橡胶之间的粘接； （3）硫化：橡胶隔震支座成型必须通过硫化才能完成，而硫化的工艺及参数的选取较为复杂，需要根据产品规格大小和性能要求才能确定； （4）组装：根据建筑设计要求，将连接钢板与橡胶隔震支座进行组装，完成全套产品的制造。对于一般工程来说，还需要由制造厂家提供预埋板等其它配件。建筑隔震橡胶支座适用于房屋、桥梁、铁路

38、、设备等隔震装置中，是一种目前世界上应用最多的隔震器，其使用将会极大提高建筑物的防震抗震能力，在世界范围及我国国内都具有广阔应用前景。（二） 高阻尼增强隔震橡胶新型材料介绍 我公司拥有高阻尼增强隔震橡胶新型材料的专利。1、高阻尼增强隔震橡胶新型材料的特点及其应用 高阻尼增强隔震新型橡胶是一种新型发明专利材料，发明专利号为ZL95111089.6（国际专业分类号：C08L21/00，于2000年4月21日授权）。该发明专利材料，是以金属粉末为补强材料，橡胶为基料，铺以适当的助剂，采用充气工艺制成集弹塑性和阻尼性能为一体的一种新型隔震、减震材料。这种材料的弹塑性能可通过调整补强性填充剂数量来实现。

39、材料内部的气孔增加了阻尼值，金属材料吸能发热和累积损伤起减震吸能作用，并增加竖向强度。因此，该材料可通过调整不同级配，改变其静、动力性能，获取纵向和横向不同性状的力学性能，具有很强的工程适应性。 采用高阻尼增强隔震新型装置与高阻尼隔震防滑垫，于1993年在河海大学美制MTS大型地震波振动台上做了对比实验，实验结果表明，在加速度0.125g（相当于地震烈度V度）作用下，无隔震装置和防滑垫的微机、电视机产生较大滑移，微机硬盘损坏，信息丢失，而垫有隔震装置和防滑垫的安然无恙。目前，20吨内的设备的隔震及减振装置和防滑垫已可定型批量生产，并已在中国石油天然气总公司下属长庆石油勘探局、江苏石油勘探局、西

40、安石油仪器勘察总厂、咸阳钢管厂、咸阳长庆助剂厂和江苏金东纸业等单位推广示范应用，反应良好。该隔震装置与高阻尼隔震防滑垫于1995年获国家实用新型专利（专利号：ZL95240036.7，ZL95240037.5）。2、高阻尼增强隔震橡胶设备装置和隔震防滑垫产品简介（1）高阻尼增强隔震橡胶 本产品是经多次试验筛选应用国内材料，研制出的采用特殊填充剂和充气工艺成型的弹塑性和阻尼性能为一体的高阻尼增强隔震橡胶新型材料。本品为专利产品，（专利号ZL95111089.6）。该材料经调整级配可获多种力学功能，具有良好的强度、塑性和阻尼性质，尤适用各类设备的隔震减震和防滑设计选用，也可供建筑物和桥梁隔震减震和

41、防滑设计选用。（2）隔震防滑垫 本产品为专利产品，（专利号9524003.75）。隔震防滑垫系用高阻尼增强材料制成，该垫两面具有凹形吸孔，能有效的防止设备在地震水平加速度小于3g时的滑动，并有效地降低地震加速度对隔震对象的影响。隔震防滑垫安装简单，可根据需要选用合适尺寸直接垫放在需隔震的设备下。适用于需隔震、减振各种轻型设备和精密电子仪器设备以及电气设备。（3）并立式隔震支座 并立式隔震支座系用高阻尼增强隔震材料（专利号95111089.6）设计制作的隔震装置。适用于重要工业设备的隔震或隔震基础。并立式隔震支座安装简单，直接垫放在需隔震、减振的设备下即可。3、高阻尼增强隔震新型材料的推广应用及

42、开发前景 由于该材料可根据设备隔震、减振的不同要求，可以通过不同配方，来达到设备隔震、减振的要求，所以它的适用性很强，不仅适用于各类设备的隔震、减振，也能有效地应用于工程隔震，尤其是桥梁和变电站以及工程结构的消能、隔震。该材料制成的减振装置占空间小，由于阻尼大，所以减振效果高。特别适用于高精度电子仪器设备的减振（如光刻机，高倍显微镜等）。 也可应用于动力机器基础的降振和船舶行驶中撞击桥墩的减振消能。该材料具有广阔的推广应用前景，将会带来丰厚的经济效益。五、效益分析（一）建筑隔震橡胶支座的经济效益分析近年以来，隔震技术在房屋、桥梁建设当中逐步得到应用，技术更加成熟，使用了建筑隔震橡胶支座的建筑物

43、产生的经济效益非常明显，综合分析如下：1、建设费用比较（1）直接建设费用建设方往往仅对工程的初始造价感兴趣，如果使用隔震设计后增加工程的初始造价，就很难说服建设方采用。就日本的建设经验来看，高度H25米，即8层以下的多层建筑，直接建设费用增加45；25米H30米时，层数1520层，采用隔震措施费用可以降低5。NaeimF等对美国一些采用基础隔震的实际工程进行统计，发现隔震设计与传统的抗震设计相比，直接建设费用一般增加510。从新西兰的建设经验看，在新建建筑上采用隔震技术，直接建设费比采用传统的抗震技术要高05，但在改建加固的建筑上采用隔震技术，费用可减小。我国与以上这些国家相比，已建的隔震建筑

44、无论从类型、层数、功能上也有所不同，我国多为10层以下的新建隔震建筑，多数为住宅楼。根据云南、广东两省的部分实际隔震工程的造价比，结论是框架结构在79度区，仍可比不隔震时减小35的直接建设费用，砌体结构会比不隔震时增加110的直接建设费用。因此，对一般建造于抗震设防高烈度区的丙类建筑，若采用钢筋砼框架结构或框架剪力墙结构，层数较多，且上部结构及隔震层设计合理，采用隔震技术后，可降低直接建设费用约15。此外，影响隔震工程造价的因素还有很多：抗震设防类别、地震烈度、上部结构方案、建筑层数和面积、隔震装置的选择与布置、设计和施工技术水平等。隔震建筑的直接工程建设费用与传统抗震结构相比，增减情况大体如

45、下：减少部分：由于上部结构地震作用的减小，上部结构构件截面及配筋可相应减小，少用了钢材、水泥，甚至结构型式及方案也可进行调整，甚至可把抗震设计时必须采用的SRC结构改为普通的RC结构、把原本需采用框剪结构的改为框架结构、砌体结构可增加层数或高度等，由此节省了大量费用。与传统的抗震措施相比，上部结构钢筋砼工程造价一般可降低20左右。隔震结构的非结构构件和装修等，由于锚固连接的简化，引起材料节省和费用降低。基础结构尺寸减小，可降低相当可观费用。增加部分：隔震部分的设计费。隔震结构与传统的抗震设计、分析计算均有区别。目前国内的隔震设计一般分两部分进行，隔震层部分的设计委托专业的隔震设计单位，其它部分

46、的设计委托给普通设计单位，因此在设计费用上要比传统的抗震设计有所增加，以体现设计的特殊部分。隔震器和阻尼器的费用。总的来说，隔震器和阻尼器的费用依赖于隔震器和阻尼器布置的效率，每个隔震器或阻尼器承担的荷载越大，效率就越高。由于设置隔震层，使地下土方的开挖量增加，挡土墙需要加强。隔震层上下需要设置两个楼面，增加隔震层以上的一层150mm现浇钢砼楼面，若有地下室且隔震层设置在地下室柱顶，地下室柱也需要加强。管线在穿越隔震层的柔性接头及其它隔震构造的特殊处理。 以上情况表明，影响初始投资的因素比较复杂，主要有上部结构费用的降低、增加“两个结构楼面”以及设置隔震器和阻尼器的所需费用3个因素。（2）震后

47、修复及减小损失的费用可将地震引起的结构损失分为两部分：层间位移引起的损失。层间位移引起结构构件的变形会损坏结构的主要承重构件和一些非承重构件，如装修、门窗和隔断等。加速度引起的损失。各楼层的惯性力导致如天花板、家具或设备的损坏。传统的抗震结构很难同时减小这两种损坏，若设计结构的刚度较大，可减小层间侧移，但同时会增加楼层的加速度反应，反之，若结构的刚度较小，虽然楼层反应加速度减小，但层间侧移会增大。在地震作用下，隔震结构中上部结构的层间侧移减小，使得上部构件在地震作用下进入塑性的程度要小，此外，一些非结构构件或设备也可以减小破坏，因此隔震比不隔震在地震中产生的损失及震后修复的费用要小，这些损失的

48、大小可通过寿命经济分析法(1ife cycle cost analysis)得到定量的数值。寿命经济分析法是指在建筑使用寿命周期内，对该工程的初始造价、使用期间内的维修费用和在偶然情况下，如地震等产生的失效损失进行整体的评估。但利用寿命周期经济分析法对建筑进行评估并不常用，因为在建筑使用期内的失效损失和维修费用评估涉及到结构某种性能失效的损失值和失效概率，而结构的失效概率计算非常繁冗，只有基于性态的设计方法在设计人员中更加普及时，才有可能对一个建筑的隔震和不隔震方案进行寿命周期的经济分析。（3）节省初始投资可采取的方案初始投资是增加还是降低，不能一概而论，需要对具体问题作具体分析，只要精心设计

49、，隔震建筑的初始投资是可以比抗震建筑低的。对隔震垫部分进行合理设计，使其能够达到较好利用效率。采用多层建筑而不建低层建筑，以扩大上部结构相对节约投资的份量。将隔震层兼作设备层、地下室或停车场，以免除仅仅因为设置隔震层引起的“两个结构楼面”费用的增加，从而可有效把“两个楼面“费用从增加”部分中除去。2、建筑隔震的经济性分析实例目前，隔震技术在震害较严重的一些地区的应用已具有相当的规模，且已有一部分工程经历过几次地震的考验，证明了隔震房屋的良好抗震性能。根据调查及相关资料，下面对几个实际实施的工程案例，主要就隔震结构与普通抗震结构的初始造价作一个概括比较。（1）云南省一些建筑 隔震与抗震经济指标综

50、合比较如表1所示。表1 隔震与抗震建筑经济指标综合比较表工程项目名称经济指标名称洱源县振戎民族中学教学楼（框架结构）洱源县振戎民族学生宿舍（砖混结构）云南省抗震防震中心综合楼（框架结构）呈贡县民运会运动员宿舍（砖混结构）抗震设防烈度9988主体结构用钢总量/t减少增加减少减少地面层梁板混凝土体积/m3相同地面层梁板用钢量/t相同基础造价/元增加60000增加38925相同减少38688隔震支座造价/元73600196960075700214400土建造 /元价增减 /%减少59858增加227674减少91648增加88456减少增加减少增加（2）甘肃省的四栋实际工程工程概况如表2所列。这些建

51、筑位于不同地震烈度区，隔震与不隔震两种设计方案造价的对比见表3、表4。表2 工程概况工程名称甘肃省疾病控制中心西北师大田家炳教育书院天水市宏昌房地产开发公司综合楼黄羊川国际会议中心（隔震部分）所在地甘肃兰州甘肃兰州甘肃天水甘肃古浪建筑层数地下1层，地上主体8层，局部9层主楼：地下1层，地上主体6层，局部7层；附楼：地下1层。地上主体5层地下1层，地上主体8层，局部9层主体4层，局部5层，小塔楼6层总高度（m）主楼：建筑类别甲类丙类丙类丙类建筑面积（m2）1130311667270010312上部结构形式不隔震框架框架框架-剪力墙框架-剪力墙隔震框架框架框架框架上部结构计算烈度不隔震隔震表3 隔

52、震与不隔震的造价对比（万元）工程名称甘肃省疾病控制中心西北师大田家炳教育书院天水市宏昌房地产开发公司综合楼黄羊川国际会议中心（隔震部分）不隔震隔震不隔震隔震不隔震隔震不隔震隔震上部结构隔震支座-土建总每m2表4 不隔震与隔震的各项费用比较工程名称甘肃省疾病控制中心西北师大田家炳教育书院天水市宏昌房地产开发公司综合楼黄羊川国际会议中心（隔震部分）上部结构钢筋砼工程差价（万元）土建总造价差价（万元）每m2造价差价（万元）+15-12-29-15隔震支座占土建总造价的百分比65上部结构造价减少的百分比-21-31-37-40土建总造价浮动的百分比-2-1表5 层间位移引起的损失比率项目维修因子层间位

53、移角（%）框架0剪力墙0承重墙0次梁0窗0填充墙及非结构构件0楼板0基础0建筑设备管线0家具0表6 楼层加速度引起的损失比率项目维修因子楼层加速度（g）楼板天花板及灯具建筑设备管线电梯基础家具 表5和表6分别为层间位移和楼层加速度引起的结构损失费用比率，该比率是损失费用与直接建设费用相比，维修因子是修复所需费用与损失费用之比，可近似估计震后修复及减小损失的费用。例如，隔震前某框架结构在罕遇地震下的楼层最大加速度为05g，层间位移角为150，隔震后结构的楼层最大加速度为018g，层间位移角为1/200，这样的减震效果很容易达到。根据表4和表5可知，平均的损失比率由033减至006，平均维修费用比

54、率由0508减至0094；平均楼层加速度的损失比率由039减至009，平均维修费用比率由050减至011。将这两部分再平均后，损失的比率可由036减小到008，维修费用由0504减至0102。结合上述实例，经过大量的隔震工程设计实践表明： 对于高烈度抗震设防区的钢筋混凝土框架或框剪多、高层建筑，采用隔震设计比采用传统抗震设计可直接降低初始造价；烈度越高、效果越好；层数越高、效果越好。当然要注意适用性。 在抗震设防烈度8度（0.20g）的低层建筑采用隔震设计时会增加初始造价，而同样地区的小高层建筑则具有造价优势。 高于抗震设防烈度8度（0.30g）的建筑采用隔震设计一般均会降低初始造价。采用隔震

55、设计应注意前期方案的选取，最好将隔震层利用成有效的建筑功能，如地下停车、设备用房等；隔震结构的构造设置应注意与其他专业的配合。隔震技术应用于框架结构一般可降低土建造价，而应用于砖混结构可能会增加土建造价。由于隔震体系的上部结构所受地震作用的降低，使上部结构构件和节点的断面、配筋减少，增加建筑使用面积，构造及施工简单，所以虽然隔震装置需增加造价，但建筑总造价还是可以降低的。如果再考虑隔震后上部结构设防烈度降低，隔震结构的总高和层数可增加，土地利用率也将随之提高，其经济效益会更为可观，且有地震设防烈度越高，经济效益越明显。采用隔震措施后，地震损失及震后维修可大大减小，一般而言，采用隔震后可减小损失

56、的费用约为835。3、短期经济效益分析 从上述的多个经济性分析实例中可以看出，建筑结构采用隔震技术后直接的经济效益非常明显，隔震结构与传统的抗震结构相比，造价降低或部分基本持平，对于一些有着特殊使用要求的建筑，造价可能会略微增加，但一般不超过 3%。 对建造于高烈度地震区的丙类建筑，若采用钢筋混凝土框架或框架剪力墙，层数越多，且上部结构及隔震层设计合理，采用隔震技术后，不仅可以提高房屋的安全可靠度，还可以降低造价约 1%14%。周福霖院士在其所著的书中也认为，隔震结构可以节省造价3%20%。另外，对于新建建筑，若采用抗震技术，提高抗震等级所增加造价：从6度提高到7度，增加造价3%8%；从7度提

57、高到8度，增加造价8%15%；从8度提高到9度，增加造价15%40%；这显然不是个小数目。如果将全国范围已经建好的学校、医院等公共设施的抗震设防等级提高一度，必须进行加固改造，而加固改造耗资将是新建建筑增资的35倍，全国算下来耗资巨大。若采用隔震技术，便可将这部分费用节约下来，直接经济效益十分明显。4、长期经济效益分析从长期角度分析，即考虑到未来该建筑遭遇较大地震的情况。传统的建筑遭遇地震时，其经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两个方面。直接经济损失是指地震后建筑加固维修和重建的费用以及室内设备、物品维修和更换的费用。间接经济损失是指由地震造成的建筑、设备和物品等损坏导致的企业、工厂等不能

58、正常工作和生产所带来的经济损失。地震所带来的直接经济损失是显而易见的，间接经济损失也是非常巨大的，间接经济损失有时甚至为超过直接经济损失。在遭遇较大地震时，隔震建筑及室内设备、物品不损坏或轻微损坏（不维修或简单维修即可使用），因此，采用隔震技术从根本上避免或者大大降低了直接经济损失，从而有效地降低间接经济损失。隔震建筑具有传统抗震建筑无法比拟的长期经济效益。（二）高阻尼增强隔震橡胶新型材料的经济效益分析 该产品作为一种性能优良的新型材料，具有广阔的推广应用前景，各类企业都可推广应用，并可供建筑物和桥梁隔震减震和防滑设计选用，将会产生丰厚的经济效益。（三）生产两种产品将获得的良好经济效益项目计划

59、总投资1.6亿元，其中土地与厂房建设约投入3000万元，专利购买约1000万元，设备购置约7000万元，流动资金约5000万元。项目投产后，第一年年生产总产值即可达到1亿元，第二年年生产总产值可达35亿元，第三年年生产总产值即可达到10亿元以上。税收按照国家政策向当地缴纳。（四）社会效益分析 当前及今后一个时期，政府和社会公众对现代化城市的地震安全提出了比过去任何历史时期都更高的要求。隔震技术发展、隔震项目建设在产生巨大的经济效益的同时，更会产生极大的社会效益，主要包括以下三个方面：1、减少人员伤亡和财产损失 现代化城市一旦遭到大地震袭击极容易产生巨额的财产损失、大量的人员伤亡，这已经在近年来

60、发生的美国洛杉矶、日本阪神、中国台湾、巴基斯坦、印度尼西亚、海地等一系列特大城市地震灾难事件中得到充分证明。一次发生于城市的破坏性地震可以造成数百乃至上千亿美元的直接经济损失和数万乃至数十万人员死亡。我国历史上发生过多次造成巨大经济损失和人员伤亡的大地震，其原因主要是由于建设工程的抗震能力低下。宏观震害表明，地震造成伤亡和经济损失的主要原因是房屋建筑的倒塌和工程设施、设备的破坏。世界上130次伤亡损失巨大的地震，其中95%以上的人员伤亡是由于抗震能力弱的建筑物倒塌造成的。使用隔震减震技术后，可以使我国现在对建筑结构的抗震设防要求“小震不坏，中震可修，大震不倒”，提升为“大震不坏”，从而实现最大

61、减少人员伤亡的目标。2、维护社会稳定 破坏性地震在造成人员伤亡的同时，还会产生极其严重的社会心理创伤，对区域经济发展、社会稳定乃至民众心理产生难以估量的影响和冲击。数十年积累的建设成果瞬间毁于一旦，造成剧烈的社会动荡和难以愈合的社会心理创伤，对社会的稳定和政府的正常管理造成了一定程度的影响。采用隔震减震技术后，建筑结构在地震中得以完好保存，人们不再惧怕地震，这对于舆论的正确引导、政府公信力的提高及社会的持续稳定都有着不可磨灭的贡献。3、生产企业将为当地社会发展发挥积极作用 生产企业除产生良好的经济效益外，还会对当地的社会发展产生积极的影响。国际著名企业的引进，中国工程院院士的亲临指导，都将为提高当地的知名度、招商引资发挥作用。另外，还会为当地增加就业机会。 减隔震技术被认为是防御地震最好的工程手段之一。防震减灾事关人民生命财产安全和经济社会发展全局，积极推进减隔震技术的发展与应用，能有效提升我国防震减灾工作科技含量，提高建筑工程抗震设防能力，最大限度减小地震灾害损失，确保人民群