以柔克刚！这项技术让建筑大震“三保护”成为现实

11月3日上午，国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。当天，北京建筑大学副校长李爱群领衔完成的项目“高性能隔震建筑系列关键技术与工程应用”获得2020年度国家科学技术进步奖二等奖。

将奖励证书捧在胸前，李爱群难掩激动，“在科研一线坚持30多年，从抗震、减震到隔震，我们一路奋斗、一路探索！新收获的这个奖项，意味着我们团队在土木工程抗震、减震、隔震领域的研究形成了闭环！”

设隔离层为建筑物提供三重防护

我国城市群分布与地震危险区高度重合，在全国，100%的建筑均要求抗震。

统计数据显示，全国现有建筑面积约450亿平方米，存量大，增长快，国家抗震设计标准持续更新以及城市发展提出的更高要求，使得传统抗震设计已无法满足需求。

自1987年起，李爱群就开始从事工程结构抗震和减震控制研究工作。他介绍，隔震技术优势在于，可提供建筑、结构、设备设施三重保护，能实现建筑完好、结构无损、设备设施安全。

隔震建筑的基本原理是，在基础和上部结构之间设置隔震支座和耗能装置，形成隔震层，地震来临时，通过隔震层的变形来吸收地震能量，控制上部结构地震作用效应，从而减少结构的地震响应，提高建筑结构的抗震可靠性。李爱群解释，由于隔震层相比于其它楼层更“柔”，因此隔震技术被誉为“以柔克刚”抵御地震灾害的有效手段。

团队先从关键隔减震装置研发和产业化入手，研发出具备国际领先水准的隔震支座系列产品和功能可调控的系列黏滞阻尼器。

隔震技术，在古建筑保护利用方面，也可大显身手。

2010年，一则“南京博物院老大殿‘长高’3米”的新闻传开，引起社会关注。这是老大殿改造工程的成果，工程技术总负责人正是李爱群。

南京博物院老大殿修缮

南京博物院老大殿修缮设计图

该项目集顶升与隔震加固为一体，是当时全世界占地面积最大、同步顶升点最多的建筑物顶升工程。“在161个千斤顶、全自动提升系统、自平衡钢架和实时监测系统的协同之下，这栋总重量7700多吨、占地面积2400平方米的民国建筑被稳稳举起。”回忆当时的创举，李爱群满是自豪。他说，我们施工过程中采用最先进、最安全的建筑物悬吊顶升工法，并在顶升过程中建立全过程静动态实时监测体系，全面确保提升过程中的安全性和稳定性。

值得一提的是，原本的老大殿并没有抗震设计，团队同时对其进行隔震加固，在殿内立柱下增加了橡胶隔震支座和滑移隔震支座，有效增强其抗震能力。

瞄准复杂高层建筑促技术升级迭代

从20世纪90年代开始，我国高层建筑进入快速发展阶段，建筑高度越来越高，结构体型日趋复杂。

研究人员发现，目前的隔震技术应用范围局限于多层常规建筑，难以满足现代城市发展所催生的大型复杂和高层建筑的建设需求。

如何可靠高效地对大型复杂隔震建筑进行设计？常用的隔震装置是否能满足大型复杂隔震建筑的需求？怎样保证隔震建筑中关键装置和整体结构的施工质量？

面对系列挑战，团队在李爱群的带领下，在大型复杂隔震建筑的设计理论、设计方法、装置研发和技术标准等方面进行持续科研攻关，构建了高性能隔震建筑系列关键技术体系，实现了隔震技术的全方位升级迭代。

成果应用于高层隔震住宅群河北燕郊天洋创新城。团队骨干教师、北京建筑大学土木与交通工程学院研究员曾德民说，这个项目一共有29栋高层建筑，我们在前期设计时就参与进来，对它采用了多目标一体化设计方法；团队发明的高性能隔震装置也在设计中应用，我们在地下室顶层顶板下方放置了超低模量大直径橡胶支座，可以抗8.5度地震。

建设高层隔震住宅群

与此同时，国家城镇化步伐不断加快，超大规模的“地铁上盖”建筑应运而生。“地铁上盖”，是以地铁为核心，在其上部空间建设地铁配套设施，进行商业、办公、住宅等多层次开发建设，以轨道交通为先导促进城市发展的一种模式。由于其功能的特殊性，此类建筑需要实现“上部建筑无损伤、下部建筑损伤可控、多座上部建筑免碰撞和震后变形可复位”等四个既各自独立又互为一体的抗震性能目标，设计难度很高。

项目团队建立了“地铁上盖”层间隔震建筑的多目标一体化设计方法和精细化设计控制体系，实现了此类复杂隔震建筑的多目标一体化设计。

目前，北京地铁6号线琨御府（五路居车辆段）、8号线公园悦府（平西府车辆段）和16号线北安河上盖等地铁上盖隔震建筑项目都应用了该项目的系列技术，形成了国际上总面积最大的地铁上盖层间建筑群。这些成果有效提升了“地铁上盖”建筑的抗震能力，实现了宜居和防灾的高效结合。

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