鋼筋—瀝青復(fù)合隔震層實(shí)際工程應(yīng)用研究

尚守平 朱博聞 吳建任 魯華偉

摘 要：農(nóng)村地區(qū)的房屋多為“低矮寬胖”一至兩層的砌體結(jié)構(gòu)，且抗震能力普遍不足.基于對(duì)鋼筋

瀝青復(fù)合隔震層大量的理論與試驗(yàn)研究，特將該種隔震效果明顯、造價(jià)低廉、施工方法簡(jiǎn)易的隔震層應(yīng)用于一個(gè)實(shí)際的農(nóng)村三層民居.結(jié)構(gòu)完工后采用錘擊法并配合941B型拾振器拾取該房屋一層樓面和地下室地面加速度波，通過分析計(jì)算得該隔震房屋的隔震系數(shù).結(jié)果表明，該房屋的隔震層可以將地面水平運(yùn)動(dòng)加速度衰減40%左右，具有良好的隔震效果.同時(shí)經(jīng)對(duì)比計(jì)算得知該隔震房屋的造價(jià)沒有增加.因此可知，這種新型隔震層非常適用于廣大農(nóng)村地區(qū).

關(guān)鍵詞：鋼筋

瀝青復(fù)合隔震層；實(shí)際工程；農(nóng)村民居；減震效果

中圖分類號(hào)：TU352.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AResearch on Steel Asphalt Isolation Layer in Practical Engineering

SHANG Shouping，ZHU Bowen，WU Jianren，LU Huawei

（College of Civil Engineering， Hunan Univ， Changsha， Hunan 410082，China） Abstract：Most houses in rural areas are low and wide. And the houses often have one or two floors which lack seismic ability. Based on the sufficient research of the steel asphalt isolation layer， we used the special isolation layer for a practical engineering case with three floors， and the isolation layer proved cheap with simple construction and obvious isolation effect. After the structure of the house was finished， we used the hammering method to test the isolation coefficient of the house by putting the vibration pickup style 941B on the basement floor and the first floor. The results showed that the isolation layer could decay the acceleration by about 40%. At the same time， the construction cost of the house did not increase any more at the contrast calculation. Therefore， this new type isolation layer is very suitable to be widely used in rural areas.

Key words：steel asphalt isolation layer； practical engineering； rural buildings； damping effect

地震是危及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一種突發(fā)、毀滅性的自然災(zāi)害，一次突發(fā)的大地震可令一座美麗繁華的城市在數(shù)秒內(nèi)變成一片廢墟，交通通信、供水供電等生命線中斷，工廠生產(chǎn)、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展停滯癱瘓，并可能引發(fā)火災(zāi)、疾病等次生災(zāi)害，人員大量傷亡，社會(huì)長(zhǎng)期動(dòng)蕩不安，并導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，阻礙社會(huì)發(fā)展.全世界每年平均發(fā)生破壞性地震近千次，預(yù)防或減輕地震帶來(lái)的傷害迫在眉睫.本文作者推出一種新型、高效、廉價(jià)的鋼筋

瀝青隔震層技術(shù)，并且將該種技術(shù)運(yùn)用到了一棟實(shí)際的農(nóng)村三層民房中.事實(shí)證明它確實(shí)是一種廉價(jià)高效的隔震技術(shù)，適合在村鎮(zhèn)地區(qū)推廣使用.

1 隔震層的構(gòu)造和設(shè)計(jì)原理

1.1 隔震層的構(gòu)造

隔震層位于房屋上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)之間，由鋼筋混凝土上圈梁、鋼筋

瀝青隔震層和鋼筋混凝土下圈梁組成，上圈梁和下圈梁分別與房屋上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)連接.隔震層中的豎向鋼筋是整個(gè)隔震結(jié)構(gòu)體系的重要受力部分，利用隔震層豎向鋼筋水平方向的彈性剛度較豎向的彈性剛度小很多的特點(diǎn)，使隔震層具有較高的豎向承載力而水平剛度小的性能，從而能夠增大結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期，達(dá)到較好的隔震效果.地震作用下，主要通過隔震層豎向鋼筋承受地震作用，提供水平剛度和限制水平位移.在遭遇多遇地震作用時(shí)，隔震層內(nèi)的豎向鋼筋處于彈性狀態(tài)，具有水平恢復(fù)力，因此上部結(jié)構(gòu)在隔震層以上是做彈性的水平往復(fù)振動(dòng).這時(shí)由于隔震層消耗了大量的地震能量，上部結(jié)構(gòu)受的地震作用很小，結(jié)構(gòu)的破壞也很微小，甚至只有彈性變形沒有破壞，達(dá)到小震不壞的目的.當(dāng)遭遇罕遇地震時(shí)，隔震層內(nèi)的豎向鋼筋屈服.上部結(jié)構(gòu)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于鋼筋屈服，上部結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土上梁落在磚墩上繼續(xù)滑動(dòng)，達(dá)到大震不倒的目的.

瀝青復(fù)合隔震層中瀝青油膏起到防止隔震層中豎向鋼筋生銹并提供隔震層阻尼的作用，作者在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮瀝青油膏的阻尼，只將其作為一種阻尼的富余.隔震層中的豎向磚墩可以起到減少瀝青油膏用量的作用，并且在結(jié)構(gòu)遭遇罕遇地震時(shí)，由于隔震層水平位移較大、豎向鋼筋屈服，上部結(jié)構(gòu)可落在磚墩上繼續(xù)滑動(dòng).隔震層的構(gòu)造見圖1.

1.2 隔震層的設(shè)計(jì)原理＼[1＼]

1.2.1 運(yùn)用振動(dòng)微分方程來(lái)闡述隔震原理

地震作用下，結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力微分方程為：

ms+cs+Kxs=cg+Kxg

（1）

式中m為上部結(jié)構(gòu)總質(zhì)量；K為隔震層水平剛度；c為隔震裝置阻尼值；s，s，xs分別為上部結(jié)構(gòu)絕對(duì)水平加速度反應(yīng)、速度反應(yīng)和位移反應(yīng)；g，xg分別為地面水平速度和位移.

公式兩邊均除以m，并定義隔震結(jié)構(gòu)體系的固有頻率為ωn=K/m，阻尼比為ζ=c2mωn， 代入式（1）得：

s+2ωnζs+ω2nxs=2ωnζg+ω2nxg

（2）

為求得結(jié)構(gòu)體系的絕對(duì)水平加速度反應(yīng)s，采用轉(zhuǎn)變函數(shù)的方法.設(shè)結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力反應(yīng)轉(zhuǎn)換函數(shù)為H（ω），地基特征頻率為ω，地面地震水平加速度g=eiωt，則隔震結(jié)構(gòu)地震絕對(duì)水平加速度反應(yīng)s=H（ω）eiωt.

（a） 橫剖面圖

（b）縱剖面圖

圖1 鋼筋

瀝青復(fù)合隔震層構(gòu)造圖

Fig.1 The structure of the isolation layer

把g及s代入式（2），經(jīng)過整理得到隔震結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力反應(yīng)轉(zhuǎn)換函數(shù)為：

H（ω）=sg=1+（2ζω/ωn）21-（ω/ωn）22+（2ζω/ωn）2

（3）

轉(zhuǎn)換函數(shù)的物理意義是地震時(shí)隔震結(jié)構(gòu)的地震加速度反應(yīng)與地面加速度反應(yīng)的比值.它表示隔震結(jié)構(gòu)對(duì)地面地震加速度的衰減效果.現(xiàn)定義Ra為隔震結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)衰減比，即地震時(shí)隔震結(jié)構(gòu)絕對(duì)水平加速度反應(yīng)與地面水平加速度反應(yīng)之比：

Ra=sg=1+（2ζω/ωn）21-（ω/ωn）22+（2ζω/ωn）2

（4）

式（4）是設(shè)計(jì)計(jì)算和控制隔震效果的重要基本公式.若建筑結(jié)構(gòu)物所在的場(chǎng)地特征頻率為己知，則可合理選取隔震裝置（固有頻率ωn，阻尼比ζ），進(jìn)而求得隔震結(jié)構(gòu)加速度衰減率Ra，以確保地震中結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裝修、設(shè)備、儀器等的安全.圖2給出了隔震結(jié)構(gòu)加速度衰減率Ra與頻率比ω/ωn的關(guān)系.

ω/ωn

圖2 Ra與頻率比（ω/ωn）的關(guān)系曲線

Fig.2 The relation curve of Ra and（ω/ωn）

從圖中可以看出，當(dāng)ω/ωn>1.414 2時(shí)，Ra<1，結(jié)構(gòu)體系為隔震結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)被衰減，此時(shí)，ω/ωn越大，Ra越小，結(jié)構(gòu)減震效果越好.為了避開結(jié)構(gòu)與場(chǎng)地的共振，可以增大ω/ωn，但對(duì)于未發(fā)生的地震頻率ω是無(wú)法預(yù)知的，因而只能采取減小ωn來(lái)提高ω/ωn，從而減少建筑結(jié)構(gòu)的震動(dòng)反應(yīng).

因ωn=K/m，減小剛度K和增大質(zhì)量m，可減小ωn而改變一般的結(jié)構(gòu)質(zhì)量又牽涉到造價(jià)的上升以及剛度的同時(shí)變化等方面問題，因此只能采取減小剛度K的方法來(lái)提高ω/ωn的值.為此，可以在建筑物的底層或中部加上一層剛度小、粘性大，豎向承載力高的隔震層，這就是隔震層減小建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的原理.而鋼筋

瀝青隔震層中的豎向鋼筋就具有豎向承載力大、剛度大而水平剛度小的特點(diǎn)，可以達(dá)到預(yù)期的隔震效果.

1.2.2 鋼筋

瀝青復(fù)合隔震層的計(jì)算[2]

隔震層的計(jì)算按照各墻片承受上部結(jié)構(gòu)的荷載設(shè)計(jì)值確定，且分別按穩(wěn)定控制和強(qiáng)度控制計(jì)算取大值.

1）隔震層豎向鋼筋的穩(wěn)定計(jì)算

將豎向鋼筋看成下端固定、上端可水平移動(dòng)的壓彎桿件，根據(jù)壓桿靜力穩(wěn)定性分析的歐拉公式，對(duì)于下端固定、上支座可水平移動(dòng)的壓彎等截面直桿，其臨界荷載有如下表達(dá)式：

Pcr=π2EIl2

（5）

P<Ρcr

（6）

式中E 為單根豎向鋼筋的抗彎彈性模量；I 為單根豎向鋼筋的截面慣性矩；l 為豎向鋼筋自由長(zhǎng)度；P 為單根鋼筋所承受的豎向荷載.

單根豎向鋼筋承受的豎向荷載P可近似由下式計(jì)算：

P=Nn

（7）

式中N 為上部結(jié)構(gòu)傳至單個(gè)隔震墩上的荷載設(shè)計(jì)值；n 為該隔震墩豎向鋼筋根數(shù).

由式（5）～式（7）可確定該隔震墩所需豎向鋼筋的最少數(shù)量：

nmin=64Nl2π3Ed4

（8）

式中d 為隔震墩豎向鋼筋直徑.

計(jì)算時(shí)可先根據(jù)房屋層數(shù)取相應(yīng)的l，d進(jìn)行試算，然后驗(yàn)算直至滿足要求為止.

2）隔震層豎向鋼筋的強(qiáng)度驗(yàn)算

地震作用下隔震層豎向鋼筋截面承載力驗(yàn)算時(shí)將結(jié)構(gòu)看成一個(gè)整體計(jì)算地震作用，計(jì)算隔震體系的基本周期時(shí)采用隔震墩所有鋼筋的抗側(cè)剛度之和作為隔震層水平剛度.豎向鋼筋截面承載力驗(yàn)算方法如下：

①重力荷載代表值

對(duì)于農(nóng)村民居上部結(jié)構(gòu)重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和.

②隔震層水平剛度

可假設(shè)隔震層鋼筋數(shù)量為n（n≥nmin），此處nmin為本層所有隔震墩最少鋼筋根數(shù)之和，此時(shí)隔震層水平剛度為：

Kh=nk=12nEIl3

（9）

式中k為單根豎向鋼筋的側(cè)向剛度.當(dāng)n取nmin時(shí)，有：

Kh=nmink=NPcrk=Nh2π2EI12EIl3=12Nπ2l

（10）

③隔震體系周期

對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)隔震后基本周期可根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》采用下式計(jì)算：

T1=2πGGEkKhg

（11）

式中T1為隔震體系的基本周期；GGEk為隔震層上部結(jié)構(gòu)的重力荷載代表值；Kh為隔震層水平側(cè)向剛度；g 為重力加速度.

④水平地震作用

隔震層水平地震作用可參考《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》按下式計(jì)算：

F′Ek=α1GGEk

（12）

式中F′Ek為隔震層水平地震作用；α1為隔震結(jié)構(gòu)體系相應(yīng)于基本自振周期的水平地震影響系數(shù).

⑤截面承載力驗(yàn)算

結(jié)構(gòu)在地震作用下的內(nèi)力組合值SE可用下式計(jì)算：

SE=γGSGE+γEhSEhk

（13）

式中SE為內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)值；γG為重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.2；SGE為重力荷載代表值；γEh為水平地震作用分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.3；SEHk為水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng).

結(jié)構(gòu)截面抗震承載力驗(yàn)算，可采用下式：

SE

（14）

式中R 為結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)值；γRE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)，對(duì)隔震層豎向鋼筋取0.75.

鋼筋應(yīng)力最大值在水平力和豎向力共同作用下出現(xiàn)在鋼筋端部，鋼筋應(yīng)力最大值σmax為：

σmax=MW+GGEknA=16F′Eklnπd3+GGEknπd2

（15）

根據(jù)邊緣纖維屈服準(zhǔn)則，以桿件中應(yīng)力最大的纖維處屈服時(shí)的荷載作為桿件在彈性工作階段的最大荷載.根據(jù)式（13）和式（14），應(yīng)滿足：

γEh16F′Eklnπd3+γGGGEknπd2<σy/γRE

（16）

式中σy為隔震層豎向鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值.

若式（16）成立，說明隔震層鋼筋根數(shù)滿足強(qiáng)度要求.若式（16）不滿足，則增加隔震層豎向鋼筋根數(shù)n再進(jìn)行試算，直至滿足.

為了更好地推廣該種新型隔震技術(shù)，作者采用Visual Basic語(yǔ)言編寫了一套隔震層設(shè)計(jì)程序，該程序可以用于全國(guó)各個(gè)地區(qū)的鋼筋

瀝青隔震層設(shè)計(jì).

2 房屋整體情況描述

該房屋位于湖南省長(zhǎng)沙市先導(dǎo)區(qū)蓮花鎮(zhèn)五豐鄉(xiāng)，為一農(nóng)戶自行建造的房屋，附帶地下室一共四層，占地面積162 m2.房屋整體采用磚混結(jié)構(gòu)，采用條形大放腳基礎(chǔ)，基礎(chǔ)墻體砌筑方式為眠墻，上部結(jié)構(gòu)墻體砌筑方式為一眠一斗.隔震措施采用鋼筋

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瀝青復(fù)合隔震層，隔震層位于條形基礎(chǔ)上部，一層樓面以下的位置，同時(shí)位于室外地面以上，方便對(duì)隔震層鋼筋的維護(hù).考慮到是該種新型隔震層的第一個(gè)實(shí)際工程，對(duì)房屋抗震設(shè)防烈度取7度（多遇地震），設(shè)計(jì)地震分組為第一組，場(chǎng)地類別為Ⅱ類＼[3＼].一層樓面除衛(wèi)生間外全部采用中南標(biāo)預(yù)制空心樓板，空心樓板表面采用高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)整體化加固處理.上部結(jié)構(gòu)三層墻體采用高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)窄條帶充當(dāng)圈梁和構(gòu)造柱.隔震房屋整體照片和基礎(chǔ)照片分別見圖3和圖4.

3 隔震層的施工

隔震層的施工先后順序?yàn)楦粽饘酉氯α菏┕?、隔震層磚墩瀝青層施工、隔震層上圈梁施工.詳見參考文獻(xiàn)＼[4＼].

圖3 房屋整體圖

Fig.3 The whole house

圖4 房屋基礎(chǔ)施工

Fig.4 The construction of the foundation

3.1 隔震層下圈梁施工

隔震層坐落于條形基礎(chǔ)之上，首先綁扎隔震層下圈梁鋼筋籠，箍筋間距與隔震層豎向鋼筋間距相同，一般采取的豎向鋼筋間距為200 mm，也就是說鋼筋籠的箍筋間距為200 mm.綁扎完鋼筋籠后，將隔震層豎向鋼筋一排排與箍筋綁扎在一起，豎向隔震鋼筋嵌入下圈梁長(zhǎng)度要滿足錨固長(zhǎng)度要求，并且要盡量綁扎豎直，隔震層豎向鋼筋綁扎的豎直情況直接影響到隔震層的隔震效果.下圈梁底部要注意留取保護(hù)層厚度.下圈梁鋼筋綁扎圖見圖5.

圖5 隔震層下圈梁鋼筋綁扎

Fig.5 The steel binding of the under ring beam

其次是混凝土的澆筑，檢查完畢鋼筋綁扎以及豎向鋼筋配置后，可以支模板，進(jìn)行下圈梁混凝土的澆筑.澆筑混凝土?xí)r需用振動(dòng)棒振搗均勻，澆筑的同時(shí)進(jìn)行隔震層豎向鋼筋的校正，保證其豎直.澆筑混凝土最關(guān)鍵的部分是要保證整片圈梁頂面在同一個(gè)水平面上，這樣隔震層才能在同一水平面上，才能發(fā)揮其隔震效果.下圈梁混凝土澆筑見圖6.

圖6 下圈梁混凝土澆筑

Fig.6 The concrete pouring

3.2 隔震層磚墩瀝青層施工

在隔震層下圈梁混凝土澆筑完成72 h之后，在底梁上進(jìn)行磚墩和瀝青層的施工.

1）砌筑磚墩

磚墩瀝青層施工首先是要進(jìn)行豎向受力鋼筋沿條基長(zhǎng)度方向間隔中的磚墩砌筑施工.該示范工程設(shè)計(jì)隔震層高度為250 mm，也就是隔震層中間的磚墩瀝青層高度為250 mm，磚的厚度加上砂漿層可以算作60 mm一皮，所以這里砌筑了四皮磚墩，最上面預(yù)留了10 mm填充瀝青或者鋪設(shè)瀝青油氈，作用是為了保證隔震層上圈梁和下圈梁之間可以發(fā)生錯(cuò)動(dòng).磚墩砌筑在兩排鋼筋的中間，紅磚的寬度為115 mm，每排鋼筋之間的間距為200 mm，所以每排鋼筋位于一個(gè)寬度為85 mm的縫隙中，可以保證鋼筋在地震作用下能夠自由擺動(dòng)，不受兩邊磚墩的約束.考慮到該房屋隔震層內(nèi)部就是地下室，可以選取三排鋼筋之間的空隙不砌筑磚墩，起到一個(gè)采光通風(fēng)的作用.由于采光窗位置的鋼筋暴露在空氣中，需要對(duì)其進(jìn)行防銹處理，在鋼筋表面涂抹瀝青油膏或者刷防銹漆.磚墩施工和隔震層采光窗分別見圖7和圖8.

圖7 磚墩砌筑施工

Fig.7 The construction of the brick pier

2）鋪澆瀝青油膏

其次是對(duì)磚墩之間的縫隙，也就是豎向鋼筋四周進(jìn)行瀝青的填充施工，在施工之前需要對(duì)磚墩層兩邊支模板，并且保證模板與下圈梁接觸的地方不能有縫隙，防止流動(dòng)的瀝青從縫隙中流出，引起材料的浪費(fèi).將瀝青油膏澆倒入磚墩之間空隙時(shí)，應(yīng)振搗使其密實(shí).該工程使用的填充瀝青油膏為普通的PVC瀝青防水油膏，并在其中摻入了無(wú)機(jī)粉料.無(wú)機(jī)粉料的摻量會(huì)影響到瀝青油膏的流動(dòng)性，摻入的多，流動(dòng)性會(huì)變差.我們要求隔震層瀝青能夠夏天不流淌，冬天不結(jié)硬.填充瀝青油膏到磚墩表面上面1 cm后抹平.

圖8 隔震層兼地下室采光窗

Fig.8 The lighting window

3）鋪設(shè)墊層

在澆鋪好的瀝青油膏凝固（圖9）后，可以拆除模板，在瀝青磚墩層上進(jìn)行墊層的鋪設(shè)施工.該墊層起到澆筑隔震層上圈梁混凝土?xí)r作為其底部模板的作用.考慮到模板拆卸不便的問題，該墊層采用了隔震層上圈梁澆筑好之后無(wú)需拆卸的防水油氈，鋪設(shè)好油氈的隔震層見圖10.瀝青和添加劑的配合比選取詳見參考文獻(xiàn)＼[5＼].

圖9 澆灌隔震層中的瀝青

Fig.9 The asphalt pouring

圖10 隔震層中的磚墩瀝青層

Fig.10 The asphalt and brick pier in isolation layer

3.3 隔震層上圈梁施工

隔震層上圈梁施工是隔震層施工的最后一步，按照設(shè)計(jì)和構(gòu)造要求綁扎好隔震層上圈梁的鋼筋籠，隔震層縱向受力鋼筋上端伸入隔震層上圈梁鋼筋籠內(nèi)，然后在磚墩頂部鋼筋籠兩側(cè)支邊模板，以磚墩上面的瀝青油氈為底模板，進(jìn)行混凝土的澆筑即可.

3.4 隔震層的后期維護(hù)

考慮到隔震層瀝青會(huì)老化的事實(shí)，特意將隔震層的瀝青層設(shè)置在室外地面以上.這樣可以方便后期更換隔震層瀝青，保護(hù)鋼筋不被銹蝕，從而保證隔震層的隔震效果.

3.5 設(shè)置了鋼筋

瀝青隔震層房屋的特別設(shè)計(jì)

為了保證該隔震房屋在地震作用下能夠自由擺動(dòng)不受約束，并且不造成結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的損壞，特意對(duì)隔震層所在平面上的所有功能性的構(gòu)件進(jìn)行了特別的設(shè)計(jì).

1）隔震層軟隔斷樓梯

該隔震房屋通往地下室的樓梯是通過隔震層的.為了保證隔震層上部結(jié)構(gòu)能夠自由運(yùn)動(dòng)，并且不破壞該樓梯的結(jié)構(gòu)，特地將該樓梯隔斷為兩個(gè)部分，下部與地下室為一個(gè)整體，上部從梯口梁挑出一階，剛好在隔震層處形成一個(gè)5 cm的隔斷，最后在該隔斷處填充瀝青油膏，外表面粉刷上即可.軟隔斷樓梯見圖11.

圖11 隔震層隔斷樓梯

Fig.11 The separated stair by the isolation layer

2）門口臺(tái)階與主體預(yù)留縫

同樣為保證上部主體結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生的時(shí)候能夠自由運(yùn)動(dòng)，將大門的臺(tái)階與主體之間預(yù)留了10 cm，只在臺(tái)階的最上層用簡(jiǎn)支板將預(yù)留縫蓋住即可，這樣房屋在移動(dòng)時(shí)就不會(huì)破壞門口的臺(tái)階，同時(shí)也不會(huì)影響隔震層的隔震效果.臺(tái)階與主體預(yù)留縫見圖12.

3）樓面板的高性能復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱HPFL）整體化處理

為了保證隔震層的隔震效果，我們?cè)谝粚訕敲娴乃蓄A(yù)制板上做了一層HPFL薄層來(lái)加強(qiáng)樓面板的整體性，提高樓面的承載力和變形能力.同時(shí)也起到了防止樓面板坍塌，保護(hù)人身財(cái)產(chǎn)安全的作用.

圖12 臺(tái)階與主體預(yù)留縫

Fig.12 The obligate seam of the steps

4）隔震層上下水軟管

為防止房屋上部結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)水管造成破壞，特意在隔震層位置的水管采用軟管連接.上水選用有壓力軟管，下水采用普通軟管連接.軟管接頭圖見圖13.

圖13 通過隔震層的軟管

Fig.13 The soft pipe though the isolation layer

4 隔震房屋的隔震效果檢測(cè)

4.1 檢測(cè)方法和原理

待房屋主體結(jié)構(gòu)施工完畢之后，便可以對(duì)該房屋的隔震效果進(jìn)行檢測(cè).由于該房屋為一實(shí)際的民房，不能像在實(shí)驗(yàn)室里面一樣采用振動(dòng)臺(tái)或作動(dòng)器進(jìn)行激振，于是我們采用了錘擊法激振，首先在遠(yuǎn)處土地上固定一塊木板，然后用大錘錘擊木板產(chǎn)生加速度.因房屋的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間僅僅通過隔震層相連，房屋上下水在隔震層位置皆采用軟管連接，前后門臺(tái)階均與房屋主體隔開，所以錘擊加速度是經(jīng)過地下室傳遞到一層樓面的.

錘擊加速度信號(hào)采集采用941B型拾振器，其具有良好的低頻特性，同時(shí)配合使用891型電荷放大器（16通道）.數(shù)據(jù)采集儀采用東方振動(dòng)與噪音技術(shù)研究所研制的INV306智能數(shù)據(jù)采集和信號(hào)分析系統(tǒng).試驗(yàn)采樣頻率為2 000 Hz.用以上裝置分別采集隔震房地下室地面和一層樓面上的橫向（X方向）和縱向（Y方向）的振動(dòng)加速度，也就是隔震層上下部分的加速度時(shí)程曲線，然后分析波形經(jīng)過計(jì)算可以得到房屋兩個(gè)方向的隔震系數(shù).

4.2 檢測(cè)結(jié)果

定義隔震系數(shù)＼[6＼]（即加速度折減系數(shù)）βa為：

βa=一層樓面加速度最大值地下室底面加速度最大值

定義X方向?yàn)槠叫杏诜课荻踢叺姆较?，Y方向?yàn)槠叫杏诜课蓍L(zhǎng)邊的方向.

檢測(cè)結(jié)果表明，設(shè)置了隔震層之后該房屋在X向和Y向的隔震效果都比較明顯.圖14為經(jīng)過多次試驗(yàn)所測(cè)得的房屋加速度時(shí)程曲線對(duì)比圖，坐標(biāo)軸中橫坐標(biāo)為時(shí)間（單位：ms），縱坐標(biāo)為加速度（單位：m/s2），綜合數(shù)據(jù)分析結(jié)果見表1和表2.

t/ms

（a） X方向 試驗(yàn)號(hào)1

t/ms

（b） X方向 試驗(yàn)號(hào)2

t/ms

（c） X方向 試驗(yàn)號(hào)3

t/ms

（d） X方向 試驗(yàn)號(hào)4

t/ms

（e） X方向 試驗(yàn)號(hào)5

t/ms

（f） Y方向 試驗(yàn)號(hào)1

t/ms

（g） Y方向 試驗(yàn)號(hào)2

t/ms

（h） Y方向 試驗(yàn)號(hào)3

圖14 測(cè)試試驗(yàn)加速度時(shí)程曲線對(duì)比圖

Fig.14 The timehistory curves of the acceleration

5 結(jié) 論

1）鋼筋

瀝青復(fù)合隔震層被成功應(yīng)用于一幢農(nóng)村民居中[7-9]，事實(shí)證明這種隔震層施工簡(jiǎn)單，取材方便，沒有出現(xiàn)隔震層失穩(wěn)破壞或強(qiáng)度破壞現(xiàn)象（圖15）.

圖15 結(jié)構(gòu)完工后的隔震房屋

Fig.15 Building with isolation layer after construction

2）結(jié)構(gòu)完工后檢測(cè)結(jié)果表明，該隔震房屋在X方向的隔震系數(shù)為0.576（可以將地震作用加速度衰減為原來(lái)的57.6%），在Y方向的隔震系數(shù)為0.666（可以將地震作用加速度衰減為原來(lái)的66.6%），減震效果非常明顯.

3）該隔震房屋的結(jié)構(gòu)總體造價(jià)為38萬(wàn)元，與未設(shè)置隔震層的房屋相比并沒有增加造價(jià)，適合在全國(guó)乃至全世界的村鎮(zhèn)地區(qū)推廣使用.

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