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摘要：隔震结构是在上部结构和建筑物地基之间安装隔震层，可延长整个结构体系的自振周期，增加阻尼，减少上部结构的地震作用输入，满足抗震要求。许多地震结果表明，大部分结构的倒塌不是由于水平地震造成结构的剪切破坏，而是由于结构构件，特别是承受垂直力的构件在抗震期间失去了垂直承载能力，安装隔震层延长了整体结构的自振周期，减少地震隔震层的平移位移，大大降低了地震的潜在风险。
关键词：三维隔震技术；研究探讨；应用分析；
前言：基础隔震是一种先进的建筑减隔震控制技术，通过在地基和上层建筑之间安装隔震支座和消能元件，隔离地震能量向上传输，延长建筑结构的自振周期，形成高阻尼隔震层同时，利用耗能构件消耗输入结构的地震能量，有效降低结构的地震反应，避免结构在地震中遭到破坏。目前，建筑隔震通常仅适用于水平隔震，而不适用于垂直隔振。工程中常用的抗震支座（如叠层橡胶支座和摩擦滑动支座）具有较好的水平隔震效果，但没有垂直隔振功能。然而，地震的时间记录和最近国内外地震（异常）造成的破坏数据表明，在高强度地区，特别是断层附近，地面振动的垂直部分往往很强，甚至高于水平部分，因此，有必要进一步发展和研究建筑物的三维隔震系统，发展建筑物三维隔震分析理论，促进建筑物隔震技术的改进。
1 三维隔震装置的研究现状
1.1 串联隔震装置
串联立体隔离装置是由水平隔离装置和垂直隔离装置串联连接，具有水平隔震和竖向隔振的功能。其工作原理是水平和垂直隔离装置消耗外界产生振动的垂直能量，以实现二维隔离目的。这些装置通常使用现有的水平隔离装置，例如叠层橡胶支座、滑动支座等。某些阻尼装置（例如弹簧和液压阻尼器）用作垂直绝缘装置。1999年，韩国使用弹簧轴承和叠层橡胶支座组合形成了三维隔震轴承。2004年，广州大学地震研究中心开发了叠层橡胶支座和串联厚橡胶支座。熊资虎等人开发了三维橡胶球轴承。日本清水建筑和石川重工共同开发了由叠层橡胶支座和串联高压缸组成的三维隔震装置。
1.2 并联隔震装置
并行三维隔离装置采用了水平隔震装置和竖向隔震装置并联在一起共同隔震。并联三维隔震层可分为分离式和组合式，分离式工作原理是利用水平隔震装置进行水平隔震，竖向隔振装置是进行竖向隔振，两者为独立装置；组合式是利用隔震装置共同隔震，分离式并联三维隔震一般利用水平隔震装置和竖向隔振装置并联使用。例如，1985年，Huffmann提出了螺旋弹簧和惯性减振器的综合方案。1990年，FFTajiran、jmkclly和其他人研究了堆积式厚橡胶轴承。2003年，KazutaHirata，水利会等。一种结合堆叠橡胶支架和U型铅减振器的三维防撞装置。
2 三维隔震理论的研究现状
2.1 计算理论模型
橡胶系统的抗冲击性模型包括双线性模型、修正双线性模型、修正线性Ramberg-Osgood模型、Bouc-Wen模型和“扁环”效应双拐点恢复力模型。双线性模型假设铅芯橡胶支座为双线性实体，具有理想的滞回阻尼特性、初始刚度和屈服后刚度，且滞变阻尼器弹性极限由铅芯弹性极限决定；修正后的双线性模型考虑橡胶支座刚度和弹性极限的变形依赖性，对屈服后刚度、卸载刚度和屈服力进行了修正。修正的双线性模型和Ramberg-Ogod模型分别定义了支座的骨架曲线和滞回曲线。骨架曲线采用修正双线性，滞回曲线采用兰伯格-奥格模型。Ozdenir和Wen提出的模型对双线性模型进行了修正，Bouc-Wen模型中橡胶支座的恢复力是恢复力的滞回分量和非滞回分量之和的微分方程恢复力模型。
2.2 数值分析研究
关于数值分析研究，1988年，Wu T、Chang YW，Seidensticker RW通过对LMR核反应堆的水平和竖向隔震进行了理论分析和研究。1991年，Saadeghvaziri M、Foutch D A分析了一座具有水平和垂直地震分量共同作用的钢筋混凝土公路桥梁的动态响应。2000年，SYa-bana等对叠层橡胶支座的力学性能进行了进一步的理论研究。2000年，Lu L-Y和Chang W-N对水平和竖向地面振动对摩擦滑动地震结构的影响进行了数值模拟。
2.3 简化计算
对于中低层隔震建筑，上部结构是满足刚性的假设，整个结构可以简化为由上部结构和隔震层组成的单质点模型。Kelly和周赐元等人提出了一种双自由度等效模型，该双自由度模型由隔震层作为一个自由度和隔震层以外的子结构作为的一个自由度组成，而刘文光则给出三质点隔震结构模型。
3 三维隔震装置
3.1 摩擦-弹簧三维复合隔震支座（MT一FGZ支座）
水平隔震是使用了聚四氟乙烯板滑移装置，分散了滑移过程中地震输入的能量。通过调整水平方向弹簧刚度来延长结构自振周期，同时提供水平恢复力以实现结构地震后的复位功能。对于垂直隔振器，设置垂直弹簧来调整隔震支座的垂直刚度，选择合理的垂直刚度来降低结构的垂直地震响应。垂直隔离装置使用螺旋压缩弹簧或蝶形弹簧，两者各有优点。螺旋压缩弹簧为线性变形，刚度稳定，加工方便，但载荷和阻尼较小；蝶形弹簧的刚度比螺旋弹簧大，可以提供垂直阻尼和一定的滞回曲线性能，但结构比较复杂，造价更高。
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3.2 竖向隔振-水平隔震支座
轴承具有水平隔震和垂直隔振功能，由连接板、垂直隔振轴承和水平隔震轴承组成。水平隔震轴承可采用高阻尼橡胶支座、普通橡胶支座、铅芯橡胶支座和滑板支座，水平刚度较低，实现水平隔震。垂直隔振装置可使用多个具有较低垂直刚度的橡胶层来实现垂直隔振功能。这种三维隔震装置用于实际工程中，特别是对地铁引起的振动具有良好的隔振效果。
3.3 环形弹簧三维隔震抗倾覆支座
底部使用环形弹簧实现垂直隔振。弹簧的外表面是专门设计的圆柱，圆柱的顶部向内延伸并带有凸缘。顶部抗拉橡胶支座的底部有一个直接接触弹簧的小圆形板。当弹簧从压力返回到平衡位置时，圆柱顶部的法兰限制小联接板和弹簧的垂直移动，因此它们不会向上移动，从而发挥限位的作用，同时顶部抗拉橡胶支座中的拉锁拧紧，起到防倾斜作用。
3.4 碟形弹簧为竖向隔震支座
3DIB是一种组合式三维隔震轴承，没有附加垂直阻尼器。它由组合弹簧垂直隔震轴承（DSB）和水平隔震橡胶轴承组成。顶部分为DSB，由多个不同尺寸的蝶形弹簧柱并联组成。通过不同尺寸的蝶形弹簧与水平隔震支座组合，无需额外增加阻尼器DSB即可获得较高的垂直阻尼，从而实现竖向隔振。下部串联铅芯橡胶支座实现水平隔震。
结束语
综上，尽管目前在研究建筑物的三维隔震方面取得了较多的进展，但仍有许多工作继续研究。目前提议的大部分三维隔震装置仍处于研究和开发的试验阶段，结构问题复杂，费用高昂，可运用与工程的案例较少。因此，迫切需要进一步优化建筑物的立体隔震装置和研究建造三维隔离装置的机制，并在所有领域和学科进行广泛交流、合作和实验研究，以简化隔震装置的结构，降低隔震装置的成本，提高隔震装置的性能。
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