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摘要：传统的抗震结构以“抗”为主，安全性难以保证、适应性有限制、经济性欠佳。临海混凝土工程处于海水环境中，容易腐蚀，其服役时间往往达不到设计使用年限，带损伤工作的构件，其抗震性能更加难以保证。基于消能减震的控制体系表现出传统抗震体系难以比拟的优越性，国内外众多实践和试验也表明，利用隔震元件降低地震对结构的影响是行之有效的方法，它能够在地震灾害中有效的降低结构的损伤。基于减隔震元件的防震减灾结构必将是未来临海工程的发展方向。
关键词：临海混凝土工程，减隔震元件，防灾减震
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 引言 近年来，我国的地震活动频繁，一些大地震已经给社会和人民带来了巨大的经济损失和惨重的人员伤亡。我国地处世界两大地震带：太平洋地震带与欧亚地震带的中间部位，地质构造情况复杂。历史上的地震受灾面积已达我国国土面积的一半以上，强烈地震给我国人民带来了严重的灾难。沿海港口地区是我国同世界各国进行经济贸易活动的重要渠道之一，担负着关系“国计民生”的重要使命。因此，保护沿海港口地区建构筑物免于震害具有非常重要的实际意义。
临海混凝土建构筑物的设计使用年限一般为50年，由于长期处于海水环境中，易因腐蚀损伤而降低工作性能，耐久性往往达不到设计要求，抗震性能更加难以保证。因此，不仅要提高结构构件耐久性，而且有必要增强临海混凝土建构筑物的防震减灾能力。采用减隔震元件的防震减灾结构，能够有效降低结构自振频率，隔离、耗散地震能量，从而保护结构免于震害。该项技术可以减少建构筑物因为地震发生而产生的难以修复的损伤，可以保护精密仪器和设备完好无损，并且正常工作。对于临海工程，采用减隔震元件可以有效提高防震性能，减小较大的构件截面，降低配筋率，从而达到减少工程投资的目的。
2 临海工程抗震设计 在人类与地震灾害斗争过程中，结构经历了四种传统抗震方法的演变：
（1）将上部结构物作成很“刚”的体系，即“刚性结构体系”。靠增加结构物刚度将结构与地基牢牢固定在一起，当地震来临时达到同地基一起运动的目的。
（2）减小上部结构的刚度，即：“柔性结构体系”。地震发生时，结构产生很大的层间变形，从而消耗地震能量，减少结构各部分加速度反应，而达到抗震的目的。
（3）增大上部结构的刚度，但结构底层刚度较小，即：“柔性底层结构体系”。地震发生时通过底层非弹性大变形消耗地震能量。
（4）适当控制结构的刚度，即：“延性结构体系”。地震发生时，某些结构部件进入非弹性状态，具有较大的延性，以消耗地震能量。
延性结构体系是目前世界上大多数国家普遍采用的传统抗震方法，符合我国抗震规范中所遵循的设防目标“小震不坏、中震可修、大震不倒”，而且这种方法在大多数震害中起到有效的耐震目标。然而，从已经发生的地震中，地震工作者仍然发现了该方法存在的问题：安全性难以保证、适应性有限制、经济性欠佳。这种方法增加了经济费用、技术和施工难度，是一种有限强化的消极抗震方法，其中有很多不确定因素导致这种方法没有起到很好的抗震作用。基于消能减震的控制体系表现出传统抗震体系难以比拟的优越性。处于沿海的建构筑物构件在被腐蚀损伤后，其强度和刚度均受到不同程度的损耗，结构整体很难达到设计时的抗震等级，在地震中必將遭受严重破坏。
3 应用减隔震元件的防震减灾 建筑结构隔震耗能理论和技术具有不同于传统抗震结构设计的新颖设计思路。它以“消减”、“阻隔”、“疏导”为手段和基本出发点，大大增强了结构对地震的适应能力。
结构隔震体系是指在建筑物基础与上部结构之间、结构层之间或结构内部设置某种隔震装置而形成的结构体系。基底隔震体系可将结构同地基隔离，利用隔震系统可以隔离、耗散、减少传导至上部结构的地震能量，减小结构加速度反应，增大结构在地震波作用下的运动安全性，起到保护上部结构的作用。海港工程可根据各自结构特点将隔震元件设置于桩基与上部框架之间，或各结构层之间。
一般的隔震系统应具有下述四项基本特性：
（1）承载特性：隔震装置需具有较大的竖向承载能力，在建筑物正常使用条件下，能够安全有效的支撑上部结构及其荷载，具有很大的竖向承载力安全系数，确保建筑物在正常条件下满足安全和使用的要求。
（2）隔震特性：隔震装置需具有可变的水平刚度特性，在强风或微小地震时，具有足够的水平刚度k1，使得上部结构水平位移很小，不影响使用要求；在中强震发生时，其水平刚度k2较小，上部结构能够发生水平滑动，使整个体系变为“柔性”，延长结构自振周期，避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，从而保护结构免于震害，见图1所示；
图1 隔震体系荷载F-位移u关系曲线图
（3）复位特性：隔震装置需具有水平复位特性，使隔震结构体系在地震中具有瞬间自动“复位”能力，在震后能够回复至初始状态，满足正常使用要求；
（4）阻尼消耗特性：隔震装置需具有足够的阻尼，具有较大的消能能力，即图1所示的包络线具有较大的面积，从而隔离地震波向上部结构传递。
目前，国内外研究及应用较多的减隔震元件主要有：叠层橡胶垫、滑动摩擦摆、组合隔震、摩擦摆、滚轴或滚珠摩擦摆、滑动凹面基础隔震等。在地震中，隔震体系主要是以隔震层的滑动位移消耗地震能量，延长上部结构卓越周期，隔离地震波向上部结构传递。震后，为保证建构筑物的正常使用，需对隔震体系设置限复位机制，以恢复隔震层上部结构回到初始位置。限位装置又可分为消能限位装置和固定限位装置，消能限位装置通常在任何地震作用下都可以起作用，固定限位装置仅在大地震时与结构碰撞接触后才开始起到限位作用。
近十几年来，国内外学者在建筑、桥梁等领域进行了大量的实验研究，也有很多实际工程应用了隔震元件进行防震设计，均证明了利用减隔震元件进行防震设计必将是未来结构工程的发展方向。
4 问题与展望 海港工程具有不同于一般建筑结构的工程特点，其结构形式的多样性和复杂性决定了在应用隔震元件时，需要进行大量的实验，尚有很多问题需要进一步研究。分述如下：
（1）临海工程的设计是根据地质条件的不同而选择不同的结构形式，如：重力式结构、高桩结构等，因此在不同的结构中需恰当的设置减隔震元件进行防震。
（2）某些减隔震结构需通过限复位机构，来保证震后恢复结构的初始状态。因此，限复位机构的设置位置，仍需进一步研究。
（3）港口工程结构通常受力较大，因此需保证在正常工作的情况下，减隔震结构不发生位移。
减隔震结构在国内外已经有众多成功的应用实例，但是在临海工程，尤其是海港工程中的应用尚属空白。如何将减隔震元件成功的应用于临海工程，还需要工程师和研究人员进行不懈的努力。
参考文献：
1 朱海华.基于性能的隔震结构非结构构件抗震性能研究.北京工业大学硕士论文,指导教师:高向宇, 2006.5.
2 黄伟.基于摩擦耗能的房屋减震技术研究与应用.安徽工业大学学报,2005. 22(4):404~408.
3 周福霖.工程结构减震控制.北京:地震出版社, 1997.
4 韩淼,王秀梅.基础隔震技术的研究现状.北京建筑工程学院学报,2004.20(2).
作者简介：
姜婷（1981年4月17日）性别女、民族满，籍贯（辽宁省沈阳市）、07年毕业于北京工业大学结构工程专业，现供职中交四航局港湾工程设计院及职称工程师、学位硕士研究生、研究方向结构的健康检测与维修加固
关键词：临海混凝土工程，减隔震元件，防灾减震
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 引言 近年来，我国的地震活动频繁，一些大地震已经给社会和人民带来了巨大的经济损失和惨重的人员伤亡。我国地处世界两大地震带：太平洋地震带与欧亚地震带的中间部位，地质构造情况复杂。历史上的地震受灾面积已达我国国土面积的一半以上，强烈地震给我国人民带来了严重的灾难。沿海港口地区是我国同世界各国进行经济贸易活动的重要渠道之一，担负着关系“国计民生”的重要使命。因此，保护沿海港口地区建构筑物免于震害具有非常重要的实际意义。
临海混凝土建构筑物的设计使用年限一般为50年，由于长期处于海水环境中，易因腐蚀损伤而降低工作性能，耐久性往往达不到设计要求，抗震性能更加难以保证。因此，不仅要提高结构构件耐久性，而且有必要增强临海混凝土建构筑物的防震减灾能力。采用减隔震元件的防震减灾结构，能够有效降低结构自振频率，隔离、耗散地震能量，从而保护结构免于震害。该项技术可以减少建构筑物因为地震发生而产生的难以修复的损伤，可以保护精密仪器和设备完好无损，并且正常工作。对于临海工程，采用减隔震元件可以有效提高防震性能，减小较大的构件截面，降低配筋率，从而达到减少工程投资的目的。
2 临海工程抗震设计 在人类与地震灾害斗争过程中，结构经历了四种传统抗震方法的演变：
（1）将上部结构物作成很“刚”的体系，即“刚性结构体系”。靠增加结构物刚度将结构与地基牢牢固定在一起，当地震来临时达到同地基一起运动的目的。
（2）减小上部结构的刚度，即：“柔性结构体系”。地震发生时，结构产生很大的层间变形，从而消耗地震能量，减少结构各部分加速度反应，而达到抗震的目的。
（3）增大上部结构的刚度，但结构底层刚度较小，即：“柔性底层结构体系”。地震发生时通过底层非弹性大变形消耗地震能量。
（4）适当控制结构的刚度，即：“延性结构体系”。地震发生时，某些结构部件进入非弹性状态，具有较大的延性，以消耗地震能量。
延性结构体系是目前世界上大多数国家普遍采用的传统抗震方法，符合我国抗震规范中所遵循的设防目标“小震不坏、中震可修、大震不倒”，而且这种方法在大多数震害中起到有效的耐震目标。然而，从已经发生的地震中，地震工作者仍然发现了该方法存在的问题：安全性难以保证、适应性有限制、经济性欠佳。这种方法增加了经济费用、技术和施工难度，是一种有限强化的消极抗震方法，其中有很多不确定因素导致这种方法没有起到很好的抗震作用。基于消能减震的控制体系表现出传统抗震体系难以比拟的优越性。处于沿海的建构筑物构件在被腐蚀损伤后，其强度和刚度均受到不同程度的损耗，结构整体很难达到设计时的抗震等级，在地震中必將遭受严重破坏。
3 应用减隔震元件的防震减灾 建筑结构隔震耗能理论和技术具有不同于传统抗震结构设计的新颖设计思路。它以“消减”、“阻隔”、“疏导”为手段和基本出发点，大大增强了结构对地震的适应能力。
结构隔震体系是指在建筑物基础与上部结构之间、结构层之间或结构内部设置某种隔震装置而形成的结构体系。基底隔震体系可将结构同地基隔离，利用隔震系统可以隔离、耗散、减少传导至上部结构的地震能量，减小结构加速度反应，增大结构在地震波作用下的运动安全性，起到保护上部结构的作用。海港工程可根据各自结构特点将隔震元件设置于桩基与上部框架之间，或各结构层之间。
一般的隔震系统应具有下述四项基本特性：
（1）承载特性：隔震装置需具有较大的竖向承载能力，在建筑物正常使用条件下，能够安全有效的支撑上部结构及其荷载，具有很大的竖向承载力安全系数，确保建筑物在正常条件下满足安全和使用的要求。
（2）隔震特性：隔震装置需具有可变的水平刚度特性，在强风或微小地震时，具有足够的水平刚度k1，使得上部结构水平位移很小，不影响使用要求；在中强震发生时，其水平刚度k2较小，上部结构能够发生水平滑动，使整个体系变为“柔性”，延长结构自振周期，避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，从而保护结构免于震害，见图1所示；
图1 隔震体系荷载F-位移u关系曲线图
（3）复位特性：隔震装置需具有水平复位特性，使隔震结构体系在地震中具有瞬间自动“复位”能力，在震后能够回复至初始状态，满足正常使用要求；
（4）阻尼消耗特性：隔震装置需具有足够的阻尼，具有较大的消能能力，即图1所示的包络线具有较大的面积，从而隔离地震波向上部结构传递。
目前，国内外研究及应用较多的减隔震元件主要有：叠层橡胶垫、滑动摩擦摆、组合隔震、摩擦摆、滚轴或滚珠摩擦摆、滑动凹面基础隔震等。在地震中，隔震体系主要是以隔震层的滑动位移消耗地震能量，延长上部结构卓越周期，隔离地震波向上部结构传递。震后，为保证建构筑物的正常使用，需对隔震体系设置限复位机制，以恢复隔震层上部结构回到初始位置。限位装置又可分为消能限位装置和固定限位装置，消能限位装置通常在任何地震作用下都可以起作用，固定限位装置仅在大地震时与结构碰撞接触后才开始起到限位作用。
近十几年来，国内外学者在建筑、桥梁等领域进行了大量的实验研究，也有很多实际工程应用了隔震元件进行防震设计，均证明了利用减隔震元件进行防震设计必将是未来结构工程的发展方向。
4 问题与展望 海港工程具有不同于一般建筑结构的工程特点，其结构形式的多样性和复杂性决定了在应用隔震元件时，需要进行大量的实验，尚有很多问题需要进一步研究。分述如下：
（1）临海工程的设计是根据地质条件的不同而选择不同的结构形式，如：重力式结构、高桩结构等，因此在不同的结构中需恰当的设置减隔震元件进行防震。
（2）某些减隔震结构需通过限复位机构，来保证震后恢复结构的初始状态。因此，限复位机构的设置位置，仍需进一步研究。
（3）港口工程结构通常受力较大，因此需保证在正常工作的情况下，减隔震结构不发生位移。
减隔震结构在国内外已经有众多成功的应用实例，但是在临海工程，尤其是海港工程中的应用尚属空白。如何将减隔震元件成功的应用于临海工程，还需要工程师和研究人员进行不懈的努力。
参考文献：
1 朱海华.基于性能的隔震结构非结构构件抗震性能研究.北京工业大学硕士论文,指导教师:高向宇, 2006.5.
2 黄伟.基于摩擦耗能的房屋减震技术研究与应用.安徽工业大学学报,2005. 22(4):404~408.
3 周福霖.工程结构减震控制.北京:地震出版社, 1997.
4 韩淼,王秀梅.基础隔震技术的研究现状.北京建筑工程学院学报,2004.20(2).
作者简介：
姜婷（1981年4月17日）性别女、民族满，籍贯（辽宁省沈阳市）、07年毕业于北京工业大学结构工程专业，现供职中交四航局港湾工程设计院及职称工程师、学位硕士研究生、研究方向结构的健康检测与维修加固