淺議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施

曲海龍

摘要：雖然在隔震設(shè)計(jì)的方案比較和選擇時(shí)，隔震技術(shù)對(duì)低層和多層建筑比較合適，但是規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)基本周期小于1S這條原抗規(guī)（GB50011—2001）限制的取消，還是認(rèn)可了國(guó)內(nèi)外大量高層結(jié)構(gòu)采用隔震技術(shù)。以下對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的隔震減震措施進(jìn)行了分析探討，僅供參考。

關(guān)鍵詞：隔震技術(shù)；高層結(jié)構(gòu)；減震

中圖分類號(hào)：TU973.31 ITU352.12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674—3024（2017）06—0111—01

1上部結(jié)構(gòu)的形式和布置

1.1抗震墻對(duì)隔震支座受拉的影響

抗側(cè)力構(gòu)件合理布置后，抗震墻所承受的地震傾覆力矩較大，要減少抗震墻對(duì)支座拉力的影響，抗震墻應(yīng)盡量分散的布置于結(jié)構(gòu)中，并且不宜布置在建筑的四周?？挂?guī)GB50011—2010中12.2.4條規(guī)定橡膠隔震支座應(yīng)設(shè)置在受力較大的位置，間距不宜過大。如果隔震支座間距布置較小，如2001版抗震規(guī)范（GB50011—2001）規(guī)定的隔震墻下隔震支座的間距不宜大于2.0m，可使隔震支座的直徑較小，結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期荷載下冗余度較高，但對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，這種布置方法容易使隔震支座產(chǎn)生拉應(yīng)力，還減小了隔震層的水平變形能力，對(duì)隔震效果不利。

1.2結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)形式要求其變形特征接近剪切變形，這除了傳統(tǒng)的接近剪切變形的結(jié)構(gòu)形式，如框架、框架一抗震墻等外，或許對(duì)于公用建筑，還有巨型框架一子框架結(jié)構(gòu)，其巨型框架和子框架都可以采用疊層橡膠支座隔震技術(shù)，而且子框架在采用采用疊層橡膠支座隔震技術(shù)后，對(duì)主巨型框架還起到減震的作用。

2建筑結(jié)構(gòu)的層間隔震措施

層間隔震是一種結(jié)構(gòu)抗震和隔震相結(jié)合的方法，其是在原結(jié)構(gòu)上安裝由隔震支座與質(zhì)量組成的耗能減震裝置，在發(fā)生地震時(shí)，耗能減震機(jī)構(gòu)可以吸收并消耗地震能量，降低結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。上述這種方法通常應(yīng)用在舊房改建，在施工方面具有易操作、簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。相比于建筑物基礎(chǔ)部分設(shè)置隔震裝置的辦法，層間隔震的作用不是十分顯著，減震的效果能夠達(dá)到1/10-3/10的范圍。盡管層間隔震的效果沒有基礎(chǔ)隔震突出，然而，其能夠借助原結(jié)構(gòu)的隔熱層以及結(jié)構(gòu)的加層，進(jìn)行合理的改建而達(dá)到減震的作用，且簡(jiǎn)單、易操作，隔震裝置借助于橡膠支座。

3采用特殊材料隔震

建筑物基礎(chǔ)隔震通常是對(duì)建筑物的基礎(chǔ)部分進(jìn)行一系列特定的處理，降低地震時(shí)的地震波，以至于縮小地震對(duì)建筑物的破壞。傳統(tǒng)的方法是在建筑物的基礎(chǔ)部分直接設(shè)置砂子或粘土墊層，或者交替鋪上砂子與粘土。與此同時(shí)，一部分相關(guān)學(xué)者用糯米為原材料，在建筑物的基礎(chǔ)部分設(shè)置墊層，降低地震對(duì)建筑物的破壞。現(xiàn)階段在這方面已經(jīng)有新的突破，以瀝青為原料得到一種特殊材料，以此設(shè)置隔震層作用更優(yōu)。

4應(yīng)加強(qiáng)試驗(yàn)研究和實(shí)際工程在地震中的監(jiān)測(cè)

目前我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)的隔震設(shè)計(jì)多停留在模型計(jì)算階段，模型試驗(yàn)研究很少，隔震結(jié)構(gòu)的性能幾乎未在實(shí)際大震中受到過檢驗(yàn)。模型計(jì)算僅為隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)方面，因?yàn)橛?jì)算模型采取了很多簡(jiǎn)化假定，且采用時(shí)程分析法計(jì)算時(shí)多數(shù)情況下僅考慮了水平地震作用的影響，計(jì)算的結(jié)構(gòu)受力工況有限，計(jì)算是否能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力情況較難判定。采用隔震技術(shù)的高層結(jié)構(gòu)在實(shí)際水平地震作用的性能目前并無太多資料可參考，其抗震性能尚難把握，更何況，在實(shí)際的地震中，結(jié)構(gòu)不僅承受水平地震作用，還有豎向地震作用，在復(fù)雜地震作用下隔震裝置的受力情況目前的認(rèn)識(shí)存在很大的局限性，因而高層建筑結(jié)構(gòu)采用隔震技術(shù)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)的試驗(yàn)研究和實(shí)體建筑結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

5隔震結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施及維護(hù)管理

隔震結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施涉及隔震支座的布置，隔震支座與上、下部結(jié)構(gòu)的連接，隔震層的梁、柱、墩和板的加強(qiáng)，隔震層的防火措施，便于觀察和更換隔震支座的空間等。還有防震縫和水平隔離縫的設(shè)置，樓梯、電梯、擋土墻和坡道等在隔震層的設(shè)置，對(duì)于高層結(jié)構(gòu)尤為重要。配管和配線等設(shè)備的構(gòu)造也是高層結(jié)構(gòu)隔震成敗的關(guān)鍵。建筑結(jié)構(gòu)在日常使用中，要加強(qiáng)維護(hù)管理，要保證隔震層在任何時(shí)候都能夠正常發(fā)揮功能。采用隔震技術(shù)的高層住宅更要明確其維護(hù)管理責(zé)任，設(shè)計(jì)者有責(zé)任進(jìn)行必要說明，給予建筑管理者一定的指導(dǎo)。

6隔震結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施及維護(hù)管理

6.1隔震構(gòu)造措施

隔震結(jié)構(gòu)在地震時(shí)會(huì)發(fā)生較大的水平位移，為保證隔震層在罕遇地震下具有發(fā)生較大變形的能力，設(shè)計(jì)時(shí)在上部結(jié)構(gòu)的周邊設(shè)置豎向隔離縫，縫寬取為500mm；上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置完全貫通的水平隔離縫，縫高取20mm，并用柔性材料填充；電梯井側(cè)壁采用下掛的方式處理，井道外皮至地下室柱、填充墻等非隔震部分的凈距大于500mm；懸掛電梯的地坑底板外皮至基礎(chǔ)底板上皮凈距不小于600mm；穿越隔震層的排水管道、電氣強(qiáng)、弱電電纜及導(dǎo)線等，均采用柔性連接或其他有效措施適應(yīng)隔震層在罕遇地震作用下對(duì)水平位移的要求。

6.2維護(hù)、保養(yǎng)措施

為保證在竣工驗(yàn)收、日常管理及維護(hù)、震后修復(fù)等后未進(jìn)行支護(hù)前的階段。過程中對(duì)隔震支座的性能提供比較直觀的且及時(shí)的依據(jù)，如隔震支座在使用中或震后外觀是否有損壞或不可恢復(fù)的變形、隔震溝是否被填充物阻塞、上部結(jié)構(gòu)周圍是否有限制其位移的障礙物等，建議對(duì)隔震結(jié)構(gòu)制定詳細(xì)的檢查和維護(hù)計(jì)劃，對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期和不定期的檢查、維護(hù)。在隔震層樓梯間、電梯間、豎向隔離縫等隔震構(gòu)造附近或建筑物出入口處，應(yīng)設(shè)置隔震警示標(biāo)識(shí)，提醒業(yè)主和其他人員對(duì)隔震層構(gòu)件及隔震構(gòu)造進(jìn)行必要維護(hù)，明確其在使用過程中不得填充、堆放雜物或有妨礙上部結(jié)構(gòu)水平移動(dòng)的其他行為等。

7結(jié)束語

本文提到的建議和措施的加強(qiáng)，經(jīng)合理設(shè)計(jì)，高層結(jié)構(gòu)采用隔震技術(shù)同樣有效，能取得更高要求的安全性和舒適性，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)上也能收到較好的效果。