【同辰原创】3%成本换55%降损:减隔震技术的经济账
- 时间:2025-05-30
- 作者:同辰建筑
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01. 技术核心优势:从“保命”到“保功能”的升级
传统抗震设计依赖结构“硬抗”地震力,而减隔震技术核心为“以柔克刚”。具体来讲,消能减震技术原理为在建筑结构的适当部位设置消能器(阻尼器),在地震作用下,消能器产生相对变形和相对速度为结构提供附加阻尼,以耗散或吸收地震输入结构中的能量,达到减少主体结构的地震反应的预期目标;隔震技术原理为在结构底部设置隔震层,将上部结构和基础隔离,从而减少地震能量向上部结构的传递。不同抗震结构体系基本原理如图1所示。
▲ 图1 不同抗震结构体系基本原理
2021年7月19日,国务院颁布第744号令《建设工程抗震管理条例》(后称《抗震条例》),该条例自2021年9月1日起施行。其要求“保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求”=“提高设防水平”,可以理解为要求“三保护”即“保护结构构件+非结构构件+设备设施”。
减隔震技术能够有效预防“超设防地震”,如2019年四川宜宾的6级地震,震中烈度为8度,而当地设防为6度,汶川地震震级为8.0级,震中烈度为11度,而当地设防为7度。一旦发生“超设防地震”,传统建筑抗震“硬碰硬”的弊端凸显,而三保护要求学校能够正常上课,医院正常治病救人等,建筑除了保障结构不发生损坏之外,内部装修、设备、管道线路等也不发生损坏,而当前抗震技术中减隔震技术符合该要求。
02. 政策红利:合规与品牌的双赢
2.1 强制要求:
《抗震条例》第十六条规定:
▲ 图2 《抗震条例》规定
高烈度设防地区指抗震设防烈度为8度及以上的地区。地震重点监视防御区指未来5至10年内存在发生破坏性地震危险或者受破坏性地震影响,可能造成严重的地震灾害损失的地区和城市。主要包括大部分高烈度设防地区;环渤海的经济发达地区和城市、长三角、珠三角、大西南;各省省会城市、直辖市及经济发达的区域都属于这个区域。“两区”的大致分布情况如图3所示:
▲ 图3 高烈度区、地震重点监视防御区的大致分布情况
2.2 激励措施:
国家层面激励措施:鼓励社会资本投入减隔震技术研发和应用,地方政府可给予资金支持。
地方常见支持形式:
① 直接资金补贴:按工程造价比例、建筑面积或固定金额给予支持;
② 叠加绿色建筑奖励:通过绿色建筑评分获取容积率奖励或叠加补贴;
③ 税收优惠:高新技术企业享受研发费用加计扣除(需符合认定条件);
④ 审批便利化:优先纳入工程审批“绿色通道”,缩短办理时限。
03. 适用场景:哪些项目适合“上车”?
减隔震技术虽然最初是为应对地震高烈度区设计的,但其应用场景远不止于此,以下是一些其他重要应用场景:
① 上文提到的《抗震条例》背景下的“两区八类”建筑;
▲ 图4 某八度区教学实验楼减震应用
② 场地条件差,复杂超限建筑,降低地震作用,提高抗震性能;
▲ 图5 某八度区,III类场地,超限办公楼减震应用
③ 强风地区高层建筑,降低风荷载作用;
▲ 图6 某基本风压0.9超高层消能减振粘滞阻尼器用于风振控制
④ 地标性建筑、超高层或大跨度场馆、历史保护建筑等项目,显著降低地震作用或应对温度变形;
▲ 图7 某八度区大型体育馆BRB减震应用
⑤ 超高层钢结构住宅或大跨钢结构连廊,改善正常使用功能;
▲ 图8 某大跨连廊采用粘滞阻尼器+铅芯橡胶支座
⑥ 功能敏感型设施,数据中心、精密实验室、地铁沿线建筑等对振动敏感的场所,隔震层可提供“微振动控制”,提升运营稳定性;
▲ 图9 某地铁上盖采用减隔震(振)系统
⑦ 加固改造项目等,利用减震或隔震达到减少加固量的目的。
▲ 图10 上海某历史保护建筑改造项目利用隔震技术
04. 成本拆解:如何实现“低投入、高回报”?
隔震支座、阻尼器及专项设计费用约占建安成本的3%~10%,此增量成本可通过以下方式对冲:
① 减少梁柱截面尺寸,节省钢筋、混凝土用量,提高建筑使用面积;
② 缩短施工周期(减震结构对项目工期无影响,甚至可能是加快了工期;隔震结构对项目工期的影响则是体现在隔震层上,如采用装配式隔震层可节省15%~20%工期);
③ 国产替代方案:国产铅芯橡胶支座性能已接近进口产品,价格低30%~50%,且供货周期更短;
④ 争取政府补贴或绿色建筑认证奖励。
以高烈度区(8度)某住宅项目为例,传统方案与隔震方案对比分析如下表:
说明:
表中钢筋用量(①)与混凝土用量(②)指标对比范围为传统抗震方案与隔震方案的地上结构工程部分工程量差异,不含隔震层相关工程量;
隔震层工程量纳入表中综合建安成本(③),与项目情况关系较大,其成本受多重因素影响,包括但不限于:设防烈度、建筑功能类型、地区材料人工差异、建筑高度与规模、隔震层位置及形式、隔震产品选型、建筑设备特殊需求等。经工程实践验证,采用隔震技术的项目初期建安成本较传统方案略有增加,但全生命周期成本优势显著;
基于隔震技术带来的地震响应降低,可减少主体结构构件尺寸,显著提升建筑空间利用率,隔震层可创新性整合设备管线空间,实现功能复合化设计。建筑方案设计可突破传统抗震限制,更注重提升美学价值、使用舒适度、功能适应性及人本体验等高端需求,为建筑师创造更大的创作自由度。
▌作者:同辰建筑 张功义
▌本文仅代表作者个人分析总结,仅供参考
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