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四川5.12汶川8.0級(jí)大地震造成了大量的人員傷亡和工程結(jié)構(gòu)破壞,引起了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。強(qiáng)烈的地表運(yùn)動(dòng)和變形是引起破壞的根本原因,而地震引起的山體滑坡和工程結(jié)構(gòu)倒塌破壞則是導(dǎo)致人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的直接元原因,也是整個(gè)災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建必須要首先面對(duì)的兩個(gè)核心問題,即:如何在未來地震中避免滑坡災(zāi)害?如何在未來地震中保證工程結(jié)構(gòu)的安全以有效避免人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失?簡(jiǎn)單講,第一個(gè)問題可以通過地震地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估,選擇合適的工程建設(shè)場(chǎng)地或采取有效的滑坡治理措施獲得解決;第二個(gè)問題的解決則可以通過對(duì)新建及恢復(fù)重建工程采取必要的抗震或減震措施、如比較成熟的建筑減隔震技術(shù)等,達(dá)到大震不倒、大震不破壞甚或大震條件下基本完好以確保生命財(cái)產(chǎn)安全的目標(biāo)。
實(shí)際上,早在1960年代中后期,新西蘭、日本、美國(guó)等國(guó)家就已經(jīng)對(duì)建筑隔震技術(shù)開展了系統(tǒng)的理論和試驗(yàn)研究,并取得了較好的成果。1970年代初,新西蘭率先開發(fā)出鉛芯疊層橡膠支座,1974年世界首棟隔震建筑在新西蘭建成,美國(guó)、日本首棟隔震建筑分別在1984年和1985年建成。1990年代,全世界共有30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)圍繞這一問題展開了更加廣泛深入的研究和應(yīng)用,1994年洛杉磯地震和1995年日本阪神地震后迅速發(fā)展,隔震技術(shù)相繼寫入各國(guó)抗震規(guī)范,美國(guó)、日本開始大量采用隔震建筑。我國(guó)于1960年代開始建筑基礎(chǔ)隔震理論及應(yīng)用技術(shù)的探索研究,80年代后期獲得重視,90年代以后取得長(zhǎng)足進(jìn)步并在許多重要工程中獲得應(yīng)用。2001年隔震減震技術(shù)寫入我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001,標(biāo)志著隔震技術(shù)的成熟。
從技術(shù)角度講,建筑基礎(chǔ)隔震技術(shù)是在建筑上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)(或下部結(jié)構(gòu))之間設(shè)置可以人為改變結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)特性的隔震系統(tǒng),使建筑物上部結(jié)構(gòu)與地基“隔開”,“隔斷”地震能量向上部結(jié)構(gòu)的有效傳遞路徑,實(shí)際上是通過隔震層的水平向大變形運(yùn)動(dòng)以消耗掉大部分地震能量,減輕上部結(jié)構(gòu)所受到的慣性地震作用,有效降低地震引起的結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)、減小層間剪力及相應(yīng)的剪切變形。實(shí)際結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)記錄和試驗(yàn)研究表明建筑物采取有效的隔震措施后,上部結(jié)構(gòu)反應(yīng)一般僅相當(dāng)于相同不隔震結(jié)構(gòu)的1/4—1/12。可以有效地保護(hù)上部結(jié)構(gòu)免遭破壞,同時(shí)室內(nèi)裝修及設(shè)備也可得到有效保護(hù),即使在強(qiáng)震作用下也可保持建筑功能完好。
從經(jīng)濟(jì)角度講,抗震設(shè)防基本烈度越高,采用隔震措施所獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益越明顯,以采用疊層橡膠墊隔震技術(shù)為例,以達(dá)到相同的抗震能力為衡量標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)抗震設(shè)防基本烈度為9度時(shí),與相同規(guī)模的非隔震建筑相比,隔震后建筑物的平均土建造價(jià)最高可節(jié)省約15~20%;8度時(shí),最高可節(jié)省土建造價(jià)約10%;7度時(shí),基本不節(jié)省造價(jià)或造價(jià)略有增加約1~5%左右;6度時(shí),土建造價(jià)增加約10%。雖然上述比較是以達(dá)到相同的抗震能力為衡量標(biāo)準(zhǔn),但實(shí)際上6、7度設(shè)防時(shí),采用基礎(chǔ)隔震措施后,房屋的實(shí)際抗震能力已遠(yuǎn)大于相同不隔震建筑的抗震能力,其所帶來的安全儲(chǔ)備大幅度提高(可提高2~10倍)。在類似于汶川大地震這樣千年難遇的意外事件發(fā)生時(shí),不但會(huì)保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)的安全,更重要的是地震將不再是災(zāi)難,不再會(huì)對(duì)社會(huì)造成恐慌,無需停產(chǎn)停業(yè)停學(xué),我們的孩子將不再成為災(zāi)難的焦點(diǎn),我們無需再次動(dòng)員全國(guó)的力量投入大量的人力物力搞恢復(fù)重建,人們可以高枕無憂、安居樂業(yè)。這樣的效益和回報(bào),顯然遠(yuǎn)高于建設(shè)初期增加的一點(diǎn)點(diǎn)土建造價(jià)。