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减隔震技术在云南的推广应用
发布日期:2011-09-30 00:00 浏览次数: 字号:

云南的地震及灾情背景

云南地处印度洋与欧亚两大板块碰撞带东缘,由于其所处的特殊地质构造区位,构造运动剧烈,是全球大陆地震频发的地区根据国家颁布的强制性标准《中国地震动参数区划图》,云南VII度区以上占全省国土总面积的87%,包括!12个县区,其中皿度区面积占34.3%0,包括55个县区;IX度区占1.7%,包括3个县区,抗震设防面积之大,在全国居首位。   

  

云南地震活动以地震多、分布广、震级高、震源浅、震害重为特点。据历史记载,云南省最大的地震为1833年9月6日篙明8级地震,震中距昆明市主城中心仅35公里,当时致6707人死亡20世纪,云南发生5级以上地震333次,其中7级地震13次,约占我国大陆同期地震的1/5;6级以上强震69次,约占我国大陆同期地震的1/4〔云南平均每年发生5级地震3次,每3年发生6级地震2次,每8年发生7级地震I次。据统计,自1993年全国统一规范开展地震灾害经济损失评估至今,云南因地震造成的人员死亡、重伤和经济损失分别占我国大陆同期的71%,85%和52%(汶川地震除外)。  

 严重的地震灾害成为制约云南省经济与社会可持续发展,威胁广大人民群众生命财产安全的重要因素。因此,通过完善工程性和非工程性措施,加强地震行政执法,强化抗震设防监管,大力开展减隔震技术研发和应用研究来减轻地震灾害造成的人员伤亡和经济损失具有十分重大的意义。   

 

建筑体的减隔震技术

基础隔震技术是在建筑上部结构与地基之间设置足够安全的隔震系统,由于隔震层的“隔震”“吸震”作用,地震时上部结构作近似平动,结构反应仅相当于不隔震情况下的1/4-1/8(强震观测结果可达1/2-1/16),从而“隔离”了地震〕。在诸多隔震系统中,隔震橡胶支座是世界研究和应用的主流。

以建筑物基础隔震、减震为代表的新一代抗震技术、材料、工艺和方法的研究、开发、推广和应用,在近年来国内外多次大震检验中被证明具有十分显著的减灾实效和良好的发展前景,是抗震技术进步的体现。目前正在成为各国政府、社会和公众追求最大限度地预防和减轻地震造成的人员伤亡和财产损失,保证经济与社会可持续发展,维护社会安定的迫切愿望和共同需求。因此,开展减隔震技术的进一步研发和推广应用,是落实科学发展观,构建社会主义和谐社会的需要。

减隔震技术的研发和应用必将大幅度提高云南省工程结构抗震水平、节省工程造价,社会效益和经济效益明显,为云南省防震减灾工作提供一条合理、有效、安全的新途径。

 

减隔震技术在国际上的发展现状

上世纪60年代中后期,新西兰、日本、美国等多地震国家对减隔震技术开展了深入、系统的理论和试验研究,取得了较好的成果。70年代初,新西兰率先开发出铅芯叠层橡胶支座,大大推动了减隔震技术的实用化进程,隔震橡胶支座试点工程也随之展开。到20世纪90年代,全世界至少有30多个国家开展“基础隔震”技术的研究,并在美、日、法、新、意等20多个国家修建了数百座“基础隔震”建筑物,其中80%以上采用叠层隔震橡胶支座。1995年日本阪神地震中,采用橡胶支座隔震的建筑,经受住了地震的考验,隔震性能良好,此后它的应用数量大幅度增加。至今,全世界已建成几千栋减隔震建筑;使用隔震橡胶支座的房屋已经历了强地震的考验,效果十分明显。

例如:1994年洛杉矶6.7级地震中,该地区有31座医院破坏严重,9座医院局部破坏而不得不疏散病员。而南加州大学医院的8层大楼,使用了149个隔震支座。在地震中这座大楼丝毫未损,没有一个花瓶摔下,楼内部分人员竟然没有意识到发生了强烈地震,医院各种设备未遭损坏,正在开展的脑外科手术没有终止。地震发生后医院功能得到维持,并成为救灾中心,对紧急救援起到了十分重要的作用。安装在大楼内的地震仪记录了这次地震的加速度,隔震楼的地震加速度只相当于地面的1/4,隔震效果十分显著。而马路对面的洛杉矶中心医院为非隔震的房屋,地震造成的损失达3.89亿美元。另一所不隔震的医院地震仪记录到的地震加速度比地面放大了4倍。   

 


上图:1994年洛杉矶6.7级地震鸟瞰图。位于图片左下方的USC大学、医院丝毫未损,而位于图片右中部的洛杉矶医院损失近4亿美元。

又如在“5·12"汶川特大地震中,相邻的甘肃省陇南市武都区有三栋6层隔震建筑,在地震中完好无损,住户无强烈震感。而周围非隔震建筑墙体多处出现裂纹,内部家具、电器设备、厨具等翻倒情况严重,村镇的房屋甚至有倒塌现象。  

减隔震技术是40多年来世界地震工程最重要的成果之一,是实现基于性能的第三代抗震设计思想的主体技术措施,在世界上是一种从理论到实践都较为成熟的建构筑物抗御地震破坏的技术。世界上很多国家都在不断研究和应用这种技术,以减免破坏性地震对重大建构筑物的破坏。

 

云南省减隔震技术研究取得新进展

中国的减隔震技术研究始于20世纪70年代,20世纪80年代真正应用于建筑工程中。到20世纪90年代,我国隔震支座的研究、开发及应用方面取得长足进步。我国最早的橡胶支座隔震建筑于1993年在汕头建成。到现在为止,隔震建筑已广泛地应用于北京、新疆、云南、山西、广东等16个省市,覆盖了我国大部分地震高发区  

 云南省的减隔震技术研究与全国几乎同步。1993年12月,在和志强省长的倡导下,云南省科委下达了省重点‘·八五”攻关项目“隔震橡胶支座开发研究”,并由云南省地震工程研究院、云南省橡胶制品研究所、云南省设计院和云南工业大学组成研究课题组,开发研究橡胶隔震支座和软件。1998年4月,该项目研究成果通过验收鉴定,成果达到国际先进水平。   

云南“八五”攻关项目“隔震橡胶支座开发研究”验收后,成果开始应用于工程建设。目前,云南已具备了研究、生产、设计和检验隔震产品的能力。 

云南省减隔震技术的发展与云南省地震工程研究院的工作密切相关。从最早常规隔震支座的研发,到昆明新机场特殊性能大直径隔震支座的研发,都有云南地震工程研究院的参与,并解决了一系列难题。地震工程研究院还多次邀请国内外专家来云南省讲学、合作交流以及技术培训,极大地促进了减隔震技术在云南省的推广应用。目前全国减隔震建筑约700多幢,云南就有近300多幢,减隔震技术的研究和推广应用处在全国前列。主要研究成果和应用情况简述如下:

 1.昆明新机场建成全球最大的单体隔震建筑

云南是中国地震多发区,地震具有震级大、频率高、灾害重、分布广的特点,重大工程建设面临复杂的地震安全问题。昆明新机场是云南省重大建设项目之一,建成后将成为中国面向东南亚、南亚和连接欧亚的国家门户大型枢纽机场,确保地震安全具有十分重要的意义。   

 

               

                昆明国际新机场效果图

 

               

                昆明国际新机场隔震垫

 

昆明新机场航站楼采用的当今国际先进的减隔震技术,采用混合“隔震”设计方法,用大型橡胶“隔震”支座,使建筑抗震性能大幅提高,建筑能在大震下功能完好,可满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防水准和8.2度的抗震设防要求,目前航站楼主体工程已完工,成为世界上最大单体隔震建筑。《昆明新机场航站楼减隔震技术研究与应用》项目由云南省地震工程研究院和北京市建筑设计研究院牵头,协同国内多家科研院校及新西兰、日本等国外知名专家组成的研究团队,就昆明新机场航站楼的防震问题开展了一系列防震减灾相关研究,并将科技成果转化为具体工程性防御措施,使科技成为服务于工程建设的典范。

主要创新包括采用超大型复杂的混合减隔震技术;先进的性能设计理念;开发大型复杂结构隔震使用的新型橡胶隔震支座;创新了安装工法;首次实现对隔震支座的安全更换。

 

    工程应用效果:

隔震技术的应用最大限度地保证了航站楼的整体建筑效果。  

 隔震技术的应用,使上部结构经济合理,设防烈度从8.5度降低至7.5度,采用8度取代9度的抗震措施。由此使上部结构投资有所节约。

隔震技术的应用,保证了航站楼在强地震作用下功能完好,使昆明新机场航站楼抗震性能至少提高了1个等级,设防标准达到或超过9度。确保上部结构、玻璃幕墙及仪器设备的安全性。隔震技术的应用,保证了上部结构在遭遇地震作用下实现功能完好,能维持航站楼系统的正常运转。昆明新机场航站楼隔震技术所实现的创新,大大推动了云南省乃至全国的隔震技术进步,有利于全省形成高水平的隔减震产业,这对云南省防震减灾事业的发展,提高建设工程抗震能力具有十分重要的意义。

2.昆明市东川区减隔震技术的应用

在9度设防区东川建成3栋11-12层的隔震建筑,其中最大单体面积达3.8万平方米,这是我国高烈度区建成的层数最高、面积最大的单体隔震建筑。隔震技术在高烈度区应用,可使建筑上部结构降低1-2度进行设计,在提高建筑抗震能力的同时,解决了这些地区无法建设高楼和建筑造价昂贵的问题,彻底解放了高烈度区对建设工程的束缚,提高了土地的利用率,保障了建筑物的抗震安全。

    3.普洱市行政中心隔震建筑群

普洱市行政中心隔震建筑群是重点监视防御区建成的国内第一个政府行政中心,建筑面积7.7万平米。《云南省人民政府关于全面加强预防和处置地震灾害能力建设十项重大措施的通知》发布后,为保证地震后政府行政能力正常发挥作用,普洱市行政中心建设全部采用隔震技术。多年来,在云南省政府大力支持下,全省隔震橡胶支座开发研究水平在国内处领先水平,是全国推广应用项目最多,技术应用最成熟的省份。

 

      使用减隔震技术的普洱市行政中心隔震建筑群

 

云南减隔震技术的发展方向

多年来,云南省委省政府十分重视防震减灾事业的发展。"5-12"汶川大地震造成的惨重灾害,更加引起省委省政府对防震减灾事业的高度关注。为全面提高应对地震灾害的组织指挥和综合处置能力,最大限度减轻地震灾害造成的损失,切实保护人民群众的生命财产安全,云南省人民政府于2008年6月制定了《关于全面加强预防和处置地震灾害能力建设的十项重大措施》,其中,就减隔震技术的研发和推广应用提出要求:“开展减隔震关键技术研发及推广运用。从2008年开始,启动云南减隔震技术研发和生产基地建设,在地震重点危险区和重点监视防御区的县级以上医院、学校、幼儿园等人员密集场所,救灾物资储备库、博物馆、机场、桥梁等重要工程建筑物,党政机关等重要目标单位,重大通信和电力设施等,强制推进隔震垫减隔震技术,并推广使用轻型建筑材料。”这对加强云南省的防震减灾事业的进一步发展,保障人民生命财产安全,为云南经济社会建设又好又快的可持续发展将发挥重要作用。

多年来,云南省的减隔震技术,在中国地震局的领导,在省政府的大力支持下,在省科技厅、建设厅等部门的协作下,通过云南省地震工程研究院结合实际的不断探索,技术创新,取得了可喜的进展。为进一步推进减隔震技术在云南的应用和研究,以实现防震减灾的根本宗旨,最大限度地减轻地震灾害造成的人员伤亡和经济损失,按照云南省秦光荣省长的要求,2010年4月21日上午,云南省地震局皇甫岗局长率有关部门负责人前往省政府,向曹建方副省长汇报减隔震技术的发展和应用情况。

汇报中阐明了发展和应用减隔震技术的深远意义,介绍了减隔震技术在云南应用的典型工程,尤其是在高烈度地区推广应用的重要作用。同时还从减隔震技术的发展历史、基本原理、技术效果、应用和进展、发展前景、云南隔震技术发展存在的问题和建议六个方面向曹副省长作了详细汇报。    

听完汇报,曹副省长提出了“三个一”。一是组成赴日本考察团,全面了解减隔震技术和有关应用情况,完善云南省的减隔震技术,特别是高层和超高层建筑的减隔震技术,以加强对外合作和优势互补;二是考察后,要召开全省减隔震技术推广应用会议;三是由省政府发文,结合云南实际,制定鼓励政策,本着对地震安全负责的态度,在生命线工程领域强制推行,以发挥减隔震技术的最大作用。

    根据省政府领导关于“积极学习借鉴国际上防震减灾和先进的减隔震技术,提升防震减灾工作能力,加快推进云南省减隔震技术发展应用和高层隔震设计应用”的指示,云南省地震局积极配合省建设厅、省外办等单位组团出访日本就防震减灾和减隔震技术进行了考察。考察团回国后经认真总结,住房与城乡建设厅会同地震局等单位,组织了专家论证会,向省政府提出建议:希望尽快出台政策推广应用先进减隔震技术和发展相关产业,明确相应机构,建设研发、生产、推广中心,加强与日本抗震防灾技术的交流与合作,全力推进减隔震技术的研究和应用。

2011年4月6日,云南省政府办公厅出台《关于加快推进减隔震技术发展与应用的意见》,在全省加快推进减隔震技术发展与应用。明确目标和任务,确定加快推进减隔震技术应用与发展的主要措施。   

住房城乡建设、地震部门将按照省政府的部署,充分利用云南橡胶资源丰富、减隔震技术领先的优势,出台相应扶持政策,大力发展减隔震产业,在全社会推广减隔震技术。2020年底前,在地震重点危险区和重点监视防御区的人员密集场所,救灾物资储备库等重要工程建筑物,党政机关等重要目标单位,通信、电力和交通枢纽等重点区域,要全面推广使用减隔震技术。我们相信,在中国地震局震害防御司的领导下,在云南省政府的关心、支持和领导下,通过建设、地震等部门的团结协作,减隔震技术在云南的推广应用和研究工作必将取得可喜成效,这将为云南依靠科学主动减灾,实现防震减灾的根本宗旨发挥重要作用。


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