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人类防震技术，要镇住背驮大地的“鳌鱼”
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金羊网 2007-01-12 11:37:15
现行隔震减震技术有缺陷！流行的“阻尼器”抗震装置不可靠！
当今建筑结构隔震减震技术存在严重问题？
·陆建衡·
地震灾害对人类建造的各种建筑物的破坏，使人类意识到，所建造的建筑物应考虑抵抗地震灾害的破坏。近百年来，各国建筑抵抗地震灾害打击破坏的方式，
都是以大大提高建筑物结构的刚度（强度），来对抗（死抗）地震冲击力的打击，然而地震这一不可抗拒的自然灾害，仍然严重地破坏和毁灭人类建造的供人类生存发展的建筑物。从而给人类的生命和财产造成了巨大的损失。
隔震减震技术应运而生
世界各国建筑结构抵抗地震灾害的研究已经进行了数十年，现在终于使人们意识到，人类自己设计建造的各种建筑物，对地球自身内力平衡而释放能量，所产生的地震是不可对抗的。因而，近年来，许多专家学者都在寻求一种与地球自然规律不产生对抗和抗拒的隔震减震设计方法，去适应“地震”这一不可抗拒的自然规律。这是人类历史发展到现代，人类对客观规律地震释放地球内力正确认识的进步体现。从建筑死抗硬抗地震的打击，到建筑结构隔震减震，十分明确地反映了人类自己设计和建造的建筑物，是不能与地震冲击力死抗对抗的，这是数十来人类在建筑结构设计理论上的飞跃。而过去和现在还指导建筑结构死抗硬抗对抗地震灾害的错误力学理论，也必然将逐步完善适应地球地震客观规律的隔震减震和消震建筑结构力学理论所取代。
建筑结构隔震减震的设计的主要目的，是通过一种隔震和减震的装置（或构件），将不可抗拒的地震冲击力与建筑物隔离开来，从而达到隔离和减少地震冲击力的打击，而使建筑物安全使用，这不是一件简单的设计。如果我们的建筑结构隔震减震设计，只是考虑用一种能起到隔震减震作用的装置（构件）安装在建筑结构之中，而没有考虑到隔离减震后建筑物受地震影响所造成的不稳定（倾覆）而发生危险的话，建筑物适应地震冲击力的隔震减震，就应该更深层更深入地去研究和完善了，决不能一味追求隔震减震反而给建筑物留下了严重的安全隐患。
“橡胶垫”隔震成也萧何败也萧何
当前有一种“橡胶垫”隔震减震器己经应用于某些建筑物的建造之中，这种“橡胶垫”在1991年获美国发明专利，这种“橡胶垫”隔震减震器的力学性能是：根据其构造是一层橡胶一层钢板的多层反复重叠，并在其中心部钻孔安放铅芯棒所组合成装置的圆柱形特征，决定了这种隔震减震器是一种在受正向冲击力（竖向力）的情况下，能达到隔震减震的目的，其后“橡胶垫”恢复原状，准备着下次的冲击力发生后，又一次达到隔震减震的目的。
如果将这种受正向冲击力（竖向力）的隔震减震器安装在建筑结构中，当地震冲击力爆发时，所产生的相对建筑物的水平冲击力，这种（竖向力）隔震减震器将因水平力的冲击而破坏，虽然起到了隔震减震的目的，但也加速了建筑上部结构的倾覆，这是十分危险的。
从有关资料了解，“橡胶垫”隔震减震器是安装在建筑物基础与上部建筑结构之间的，即在整个建筑的基础上安装数十个隔震减震器，然后再在隔震减震器上建造上部建筑物，实质上就是将过去传统的整体建筑，分离为基础隔震减震器和上部建筑物三个物体重叠受垂直压力的结构。这种结构当受竖向冲击力时不管外力是从地基向上冲击，还是外力从上部建筑物向下冲击力，其冲击力都能在其中的隔震减震器中消耗和减弱，从而达到隔震减震的目的。当外力停止时，隔震减震器就能恢复原状，而准备着随时能产生的，向下或向上的垂直竖向外力的冲击。
从事这一行的人都知道，地震冲击力对建筑基础的冲击力，是水平往覆冲击力，在死抗硬抗地震冲击力的建筑结构中，地震冲击力水平冲击建筑物基础，随之基础将地震冲击力传递到建筑上部结构，造成建筑物整体倾覆性摆动，这是地震冲击力破坏建筑物的主要原因和表现形成。现在用隔震减震器将建筑分割成基础和上部建筑三部分，地震爆发时冲击力，仍然水平冲击基础，由于隔震减震器的刚度很弱，从而大大减少了地震冲击力传递给上部建筑物，这时上部建筑物没有受外力的冲击，而是静力的压在隔震减震器“橡胶垫”的上部钢板与受地震冲击往覆运动的基础紧密联结，这种受力形式，十分明显的反映了隔震减震是在“橡胶垫”本身的变形和错位中产生的。在地震冲击力冲击下基础作往覆水平运动，与基础紧密联结的隔震减震器的下部也被强迫一起往覆水平运动，而隔震减震器与（没有受外力运动的）上部建筑紧密联结，上部建筑物仍然不断的向下传递压力，从而使“橡胶垫”处于上下受力不一致，下部基础还在不断的往覆水平运动，迫使“橡胶垫”产生了十分不利的往覆剪切力，“橡胶垫”很可能因“橡胶垫”和中心的铅芯棒无法经受巨大剪切力而破坏，这是十分危险的。
以上是“橡胶垫”隔震减震器用于建筑结构中，在地震冲击力对建筑物是正面均匀受冲击的情况下的受力分析。建筑物在设计建造中，由于规划和使用的原因，其排列将是任意方向都有，这就是说地震冲击力对多数建筑物的冲击方向不是正向受力，由此“橡胶垫”所受力将是：往覆剪切力和扭曲力的叠加，在这样的极端不利的受力状况下，“橡胶垫”是根本不可能恢复原状的，而上部建筑物将面临“橡胶垫”的失稳破坏而倒塌。总之竖向隔震减震器“橡胶垫”用于受水平力（横向）冲击的建筑物中是有严重安全隐患的。
“阻尼器”的设计安装不是无条件的
另外值得高度注意的是一种名叫“阻尼器”的增加建筑结构硬抗地震的装置，这种装置的作用是减小上部建筑在地震中摆动，但不可能减小地震对基础的冲击力。当地震冲击破坏力与安装在建筑结构中的“阻尼器”的受力方向相同时，“阻尼器”能发挥一定的作用，然而“阻尼器”的设计安装是根据建筑结构的使用来安装的，根本不可能掌握地震冲击力的受力方向，来设计“阻尼器”与受地震冲击力方向一致。况且城市建筑物建造的规划和使用，都使大多数建筑物的排例不可能让地震冲击力，按照“阻尼器”的受力方向一来发生的。地震暴发时的冲击波只有两个方向（往覆），不可能按人的意志设计的“阻尼器”，在不同的建筑物中因“阻尼器”设计安装的方向不同，而发生改变的。这也说明了“阻尼器”的使用是有条件的，而这个条件就是在设计时，就要准确的了解：地震冲击波所产生的受力方向，来决定“阻尼器”的设计和安装。
板式组合水平隔震装置有推广价值
目前，已经应用于多项工程中的板式组合水平隔震减震装置是一种有效的大大减小地震冲击破坏的隔震减震装置，不论地震对所有建筑产生的冲击力不同，都能十分有效地达到隔震减震的目的，由于地震冲击在这种隔震减震中不产生任何剪切力，因而能保证建筑物的安全使用。这里还要指出的是，单采取隔震减震的方式是不够的，更有效的方式是对采取了隔震减震的建筑物，再用上消震装置其减小地震灾害的破坏效果更好。（具体措施可参考：全国民用建筑工程设计技术措施2005建筑产品选用技术《结构》资料中《抗震低层楼房加层结构技术》中的隔震减震和消震装置的设计和应用。）
陆建衡其人
土建工程师，中国国际友好联络会理事，拥有多项美国，英国，中国发明专利的发明家。
陆建衡出身于建筑世家，其父陆韫山是我国著名的铁路土木建筑专家，在其老专家指导经自己十几年的潜力研究下先后发明震惊世界的《低层楼房加层结构》《建筑物抗震减震装置》《建筑物消震装置》《建筑塑胶钢材》（即塑料混凝土），《高层建筑隔震消能装置》《地下交通网络结构》《斜拉（斜支撑）钢架式大跨度承重构架》《大承载力组合桩》等专利，并取得了中国，美国，英联邦等国的发明专利权。填补了建筑结构动态抗震的领域的空白。他的《低层楼房加层结构》论文，被选编人《跨世纪的中国科技》（中国科学院院长周光召任主编）论文集。
（卓珩／编制）
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