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2017年中国隔震行业发展概况及其未来前景及行业技术水平及特点分析(图)

2017年05月12日 16:5810000人浏览字号:T|T

    1、隔震行业发展概况

    地震是人类无法避免的自然灾害,地震引起的震动对建筑物的破坏是毁灭性的,给生命和财产安全造成了巨大的损失。历次震害调查表明,地震灾害造成的经济损失和人员伤亡主要源于建筑物和工程设施的破坏、倒塌以及由此引发的次生灾害。因此,世界各国的建筑工程师一直没有停止过对建筑防震抗震的研究,其中,建筑隔震技术成为建造高性能防震建筑物的重要课题之一。

    建筑隔震技术的快速发展始于 20 世纪60 年代。20 世纪60 年代中后期,新西兰、日本、美国等多地震国家对隔震技术开展深入、系统的理论和试验研究,取得了较好的成果。70 年代,新西兰学者W.H.Robinson 率先开发出铅芯叠层橡胶支座,大大推动了建筑隔震技术的实用化进程。南斯拉夫的贝斯特洛奇小学是最早采用天然橡胶隔震的建筑,隔震垫被设计成方形,且中间无钢板;1984 年,新西兰建成4 层威廉—惠灵顿政府办公大楼,它是世界上首座以铅芯叠层橡胶垫做隔震元件的建筑物;同年,美国利用新西兰技术第一个用建筑隔震方法对盐湖城市政大厦进行抗震加固。

    到 20 世纪90 年代,全世界至少有30 多个国家和地区开展建筑隔震技术的研究,并在美、日、法、新、意等20 多个国家修建了数百座隔震建筑物。其中,日本的技术发展最快、技术最成熟,也是应用最广泛,特别是在1995 年阪神大地震和2011 年东日本大地震中,采用橡胶支座隔震的建筑,经受住地震的考验,隔震性能良好。建筑隔震技术得到日本政府的大力推广,不仅应用于政府办公大楼和医院,而且也越来越多地应用到住宅建筑。

    近几年来,许多国家针对隔震行业陆续推出强制性法律法规和支持性政策,进一步刺激了行业的需求,行业未来发展潜力巨大。

    2、我国隔震行业发展概况及其未来前景

    我国地处欧亚板块的东南部,受环太平洋地震带和欧亚地震带的影响,是个地震多发国家。据统计,我国大陆7 级以上的地震占全球大陆7 级以上地震的1/3,因地震死亡人数占全球的1/2;我国有41%的国土、一半以上的城市位于地震基本烈度7 度及7 度以上地区,6 度及6 度以上地区占国土面积的79%。我国几个地震活动较为强烈的地区是:青藏高原和云南、四川西部,华北太行山和京津唐地区,新疆及甘肃、宁夏,福建和广东沿海,台湾地区等。据统计,我国30 个省份发生过6 级以上地震,19 个省份发生过7 级以上地震,12 个省份发生过8 级地震。

中国地震烈度区划图

资料来源:公开资料整理

    尤其是我国西部地区,大部分地区处于地震带,长期饱受地震灾害的困扰。云南省全部国土面积都处于6 度及以上的地震烈度设防区,其中7 度和8 度设防面积占全省总面积的78.6%,加上9 度区,占总面积的84%,设防区面积之大,烈度之高,居全国首位。

    另外,同等强度地震下,发展中国家由于抗震技术落后,其受到地震的损害比发达国家更严重。在大地震中,发达国家的伤亡人数仅为发展中国家十分之一左右,其中一个主要原因在于发达国家的房屋建筑物大量采用隔震技术,从而提高了房屋建筑物的抗震性能。

国内外重大地震死亡人数对比

资料来源:公开资料整理

    因此,在我国研发和应用建筑隔震技术更加具有重要的意义和现实需求。上世纪 80 年代后期,我国学者开始重点关注橡胶隔震支座技术。由广州大学周福霖、华中科技大学唐家祥等学者作为学术带头人,进行了橡胶隔震支座研制、隔震结构分析和设计方法、结构模型振动台试验、橡胶支座产品性能检验、检测技术、施工技术等全方位的系统研究工作,提出了橡胶支座隔震建筑的成套技术。

    我国最早的隔震建筑是 1993 年由周福霖院士设计建造的汕头陵海路八层框架结构商住楼。1994 年5 月,联合国工业发展组织权威专家将这个隔震居民楼的建成誉为“世界建筑隔震技术发展的第三个里程碑”。2001 年,建筑隔震技术与消能减震技术写入国标《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001),标志着隔震技术在我国的重要发展。

    目前,建筑隔震技术在全国大部分省市自治区都有应用,包括云南、新疆、四川、陕西、甘肃、河北、江苏、山西、北京、山东、宁夏、天津、海南、福建、内蒙、青海等省市,已建成隔震建筑3,000 多栋。

    鉴于建筑减震技术与隔震技术有一定的替代关系,以下分析减隔震在全国范围的应用情况。

    根据国家住房和城乡建设部工程质量安全监管司在2015 年2 月25 日颁布的《关于印发2014 年城乡建设抗震防灾有关统计数据的函》(建质抗函[2015]12号)、在2016 年2 月26 日颁布的《关于印发2015 年城乡建设抗震防灾有关统计数据的函》(建质抗函[2016]7 号)以及在2017 年3 月7 日颁布的《关于印发2016年城乡建设抗震防灾有关统计数据的函》(建质抗函[2017]8 号)的统计情况,截至2014 年、2015 年和2016 年,全国累计已建成隔震房屋建筑工程分别为2,662栋、3,181 栋和3,659 栋,全国累计已建成减震房屋建筑工程分别为174 栋、270栋和432 栋,全国累计已建成减、隔震房屋建筑工程分别为2,836 栋、3,451 栋和4,091 栋。其中,云南省由于减隔震技术发展起步较早,技术普及程度高,形成了研究、设计、产品制造相关成套技术,同时政府支持力度较大,使减隔震技术得到了较好的推广和应用。2014 年、2015 年和2016 年,云南省隔震房屋建筑数量分别占到全国81.55%、74.90%和67.85%,云南省减震房屋建筑数量分别占到全国36.74%、29.57%和35.55%,均为全国最高比例。云南省已成为国内减隔震技术推广应用的代表地区,对全国其他省份推广应用减隔震技术具有很强的示范作用。

截至 2016 年底,全国减、隔震房屋建筑工程情况如下(单位:栋):

资料来源:公开资料整理

    2014 年、2015 年和2016 年全国房屋建筑减隔震行业的容量及增长趋势情况如下(单位:栋):

资料来源:公开资料整理

    目前,全国房屋减、隔震行业以隔震建筑为主,截至2014 年末、2015 年末和2016 年末,全国累计建成房屋隔震建筑分别为2,662 栋、3,181 栋和3,659栋,占比分别为93.86%、92.18%和89.44%。最近三年,全国房屋建筑减、隔震行业的容量有增长趋势,2015 年和2016 年,全国累计已建成的减、隔震建筑分别增加了21.69%和18.55%。其中,2015 年,减震建筑增加了55.17%,隔震建筑增加了19.50%;2016 年,减震建筑增加了60.00%,隔震建筑增加了15.03%。

    近几年,随着政府对于隔震行业的法规规范和政策扶持,国家对抗震防灾工作的重视和隔震技术宣传普及度的提高,未来隔震技术推广和应用总体呈上升趋势,整个行业处于平稳成长期,未来市场前景广阔,属于典型的朝阳产业。

    3、行业技术水平及特点

    (1)建筑隔震技术与传统抗震技术的比较

    传统抗震技术通过增强结构强度来抵抗地震,同时允许结构构件在地震时进入非弹性状态,具有一定的延性,以某些特定结构本身的损坏为代价消耗地震能量,减轻地震反应。由于结构构件在地震中的不断损伤,累计到一定程度还会引起房屋倒塌,不能保证房屋在超大地震下的安全,即使房屋没有倒塌,房屋也很难在震后修复,造成的经济损失较大。与传统的抗震技术相比,建筑隔震技术的抗震效果更好。

    建筑隔震技术就是在建筑物的基础或下部结构和上部结构之间设置隔震装置(由隔震器、阻尼装置等组成),形成隔震层,隔离地震能量向上部结构传递,减少输入到上部结构的地震能量,同时延长上部结构的自振周期,降低上部结构的地震反应,达到预期的抗震防震要求,使建筑物的安全得到更可靠的保证。采用隔震技术,不仅可以保证建筑结构的整体完整、防止非结构构件的破坏,还能避免建筑物内部结构、设施的破坏以及由此引起的次生灾害。工程试验经验和近10 多年的地震灾害损失案例表明,隔震技术能有效降低地震对建筑物水平方向的破坏,采用隔震技术的建筑物,基本可以保证房屋在大地震中不倒塌。采用隔震技术可以减少房屋建筑物上部结构的地震作用50%-80%。而且“地震越大,隔震效果越好”

传统抗震技术与建筑隔震技术的效果对比

资料来源:公开资料整理

    (2)建筑隔震技术与建筑减震技术的比较

    建筑减震技术,又称建筑消能减震技术,是在建筑物的某些部位(如支撑、剪力墙、连接缝或连接件)设置耗能装置,通过该装置产生摩擦,弯曲(或切、扭转)、弹塑性(或黏弹性)滞回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量,以减小主体结构的地震反应,从而避免结构产生破坏或倒塌,达到抗震目的。

建筑隔震技术与建筑减震技术的比较如下:

资料来源:公开资料整理

    从上述对比来看,对于抗地震效果来说,隔震技术比减震技术更加有效。

    建筑隔震技术与建筑减震技术的替代关系如下:

    ①抗震原理

    隔震技术是指在房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周期,减少输入上部结构的水平地震作用,达到预期防震要求。

    减震技术是指在房屋结构中设置消能器,通过消能器的相对变形和相对速度提供附加阻尼,以消耗输入结构的地震能量,达到预期防震减震要求。

    ②抗震效果

    从抗震效果角度,隔震技术能降低地震作用的 50%-80%,减震技术能降低地震作用的20%-30%。

    ③抗震设计对建筑结构的要求

    根据国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010),建筑结构采用隔震技术时,应符合如下要求:

    A、结构高宽比宜小于4,且不应大于相关规范规程对非隔震结构的具体规定,其变形特征接近剪切变形,最大高度应满足本规范非隔震结构的要求;高宽比大于4 或非隔震结构相关规定的结构采用隔震技术时,应进行专门研究;

    B、建筑场地宜I、II、III 类,并应选用稳定性较好的基础类型;

    C、风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%;

    D、隔震层应提供必要的竖向承载力、侧向刚度和阻尼;穿过隔震层的设备配管、配线,应采用柔性连接或其他有效措施以适应隔震层的罕遇地震水平位移。

    消能减震技术可用于钢、钢筋混凝土、钢-混凝土混合等结构类型的房屋。

    ④抗震技术的应用范围

    隔震技术主要用于抗地震,减震技术应用范围较广,可用于抗地震、抗风震。因此,隔震技术与减震技术在抗震原理、抗震效果、抗震设计对建筑结构的要求以及抗震技术的应用范围方面都有区别,两种抗震技术并不具有完全替代关系,而是各有利弊。

    相关报告:智研咨询发布的《2017-2022年中国隔震市场供需预测及发展趋势研究报告

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