論建筑隔震設(shè)計(jì)中具體實(shí)踐

楊明

1 隔震技術(shù)理論概述

隔震技術(shù)是在建筑上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置水平隔震層，將上層結(jié)構(gòu)部分與基礎(chǔ)之間，完全斷開(kāi)，阻斷或減小地震作用向建筑上部結(jié)構(gòu)傳遞。以減小地震對(duì)上部結(jié)構(gòu)造成影響的目的。

水平隔震層間設(shè)置若干隔震橡膠支座以連接建筑上部結(jié)構(gòu)與建筑基礎(chǔ)。

隔震橡膠墊是一種柔性的隔震構(gòu)件，能吸收和耗散地震能量，并做一定相對(duì)位移，阻止或減輕地震作用向上傳遞，減輕建筑物上部結(jié)構(gòu)的地震作用，以增強(qiáng)建筑物整體抗震的目的。

隔震技術(shù)，是建筑抗震發(fā)展的主要方向，而且也能提升建筑安全指數(shù)，所以它在當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用中越來(lái)越多，越來(lái)越普及。

隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以分為單質(zhì)點(diǎn)、多質(zhì)點(diǎn)這兩種類型，前者是將隔震層作為整體，而后者則將隔震層作為首層。兩種類型在建造計(jì)算方面都不同。

2 建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)

2.1 隔震層的設(shè)置要求

建筑隔震設(shè)計(jì)的第一步就是確定減震目標(biāo)及確定隔震層位置。隔震層的位置要根據(jù)具體工程具體分析，目前多設(shè)置在基礎(chǔ)頂和地下室柱頂，當(dāng)然，也有設(shè)置其他位置的。建筑物底部隔震層處的剛度中心要和質(zhì)量中心相重合。剛度中心和質(zhì)量中心相重合才能保證建筑物整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)不會(huì)因?yàn)槭Х€(wěn)而倒塌。

其次，合理設(shè)計(jì)隔震橡膠墊的數(shù)量、大小和位置。具體如下：①隔震墊應(yīng)當(dāng)設(shè)置在應(yīng)力集中的建筑物底部受力柱下面。若上部結(jié)構(gòu)跨度較大，可以多設(shè)置幾個(gè)橡膠墊。②保證隔震墊能滿足對(duì)建筑物水平位移與最大豎向承重力的要求；隔震橡膠墊下一般設(shè)置下支墩，下支墩要有足夠的剛度以抵抗地震作用對(duì)其的剪切破壞。并防止變形及位移尺寸過(guò)大。其尺寸一般大于900mm×900mm。并且在其X方向及Y方向設(shè)置大斷面梁系對(duì)其進(jìn)行拉接，保證下支墩有足夠的穩(wěn)定性。隔震橡膠墊上部框架柱支點(diǎn)處，在其X方向及Y方向也要設(shè)置梁系對(duì)其進(jìn)行拉接，也要保證其有足夠的穩(wěn)定性。③應(yīng)當(dāng)有充足的縱向剛度，既要確保縱向位移在有效范疇，又要確保豎向的承載力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)比選方案，確保結(jié)構(gòu)體系合理。

2.2 隔震層的計(jì)算要點(diǎn)

隔震層下采用隔震支墩。運(yùn)用時(shí)程分析法進(jìn)行計(jì)算，保證把地震影響集中于建筑物隔震層里。地震時(shí)，確保建筑物在隔震層的橫縱方位的移動(dòng)在規(guī)范的范疇。此外，通過(guò)多質(zhì)點(diǎn)方法的分析，確定各層承受的壓力與控制壓力在非隔震裝備結(jié)構(gòu)以下。最后，若建筑物的地基位于地下水層時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)可能造成的地下水泄露等后果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

隔震構(gòu)造將影響建筑隔震效果的發(fā)揮，如隔震建筑周邊的隔震縫寬度不夠，或隔震縫中有障礙物，或隔震建筑四周有障礙物，地震來(lái)臨時(shí)，上部建筑的運(yùn)動(dòng)將受到阻礙，隔震效果將不理想。必須充分重視。隔震層處應(yīng)該有足夠的空間尺寸供檢修人員進(jìn)入以檢查和維修隔震構(gòu)件。隔震層的管線均采應(yīng)用軟連接。

隔震層處樓梯及電梯包括室外散水等部位在此處都必須斷開(kāi)，改成下掛式或懸挑式結(jié)構(gòu)，以保證建筑上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間用水平隔震層將其完全分開(kāi)。

2.3 隔震層PKPM建模及設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)置

（1）隔震層層高至少為800+梁高，在建模的時(shí)候建至上支墩即可。

（2）一般隔震層頂部梁、板剛度和承載力，宜大于一般樓蓋的剛度和承載力；為保證隔震層整體性，隔震層頂板板厚至少設(shè)置為160mm。

（3）有以下幾點(diǎn)注意的：

地下室設(shè)置層數(shù)為0，嵌固端所在層號(hào)為1；考慮底層柱彎矩放大的位置，地下室設(shè)置層數(shù)為1，嵌固端所在層號(hào)為2；宜采用定義一層地下室（土體約束為0）的結(jié)構(gòu)模型復(fù)核一層柱子配筋。

例如：Ⅷ度（0.20g）小于24m的乙類建筑。

設(shè)防目標(biāo)：水平地震影響系數(shù)最大值按照降低一度取值：Ⅶ（0.10g）。

抗震等級(jí)：按照降低一度Ⅶ度選取，軸壓比按照沒(méi)有降低（Ⅷ度）對(duì)應(yīng)的抗震等級(jí)控制。

水平地震影響系數(shù)最大值及薄弱層驗(yàn)算的地震影響系數(shù)最大值：?、鳎?.10g）所對(duì)應(yīng)的值。需要考慮豎向地震作用時(shí)，要把隔震后對(duì)應(yīng)的豎向地震作用放大到不隔震的水平。

（4）考慮到隔震支座的抗扭轉(zhuǎn)抗彎剛度相對(duì)于混凝土非常小，傳遞彎矩扭矩能力弱，為使模型結(jié)構(gòu)受力接近真實(shí)，建筑結(jié)構(gòu)模型底層柱下端改為鉸接約束。此處一定注意，不要設(shè)計(jì)為剛性約束。否則計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生出入，影響抗震計(jì)算準(zhǔn)確性。

（5）其余參數(shù)按照傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)置，各計(jì)算參數(shù)滿足后即可進(jìn)入隔震分析設(shè)計(jì)階段。

在隔震分析完后報(bào)告中提供罕遇地震支座的剪力、軸力和位移進(jìn)行下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要注意結(jié)構(gòu)計(jì)算的周期位移剪壓比等必須滿足相關(guān)規(guī)范。

（6）設(shè)計(jì)施工圖應(yīng)標(biāo)明工程抗震設(shè)防烈度和減隔震類別等重要信息。標(biāo)識(shí)消能減震部件或預(yù)留隔震溝（縫）位置，柔性連接等構(gòu)造措施的部位及做法。編制隔震設(shè)計(jì)專篇，并對(duì)隔震裝置的技術(shù)性能、施工安裝和使用維護(hù)提出明確要求；應(yīng)編制隔震工程使用說(shuō)明書(shū)。要認(rèn)真做好設(shè)計(jì)交底和現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

2.4 隔震建筑社會(huì)效益

隔震技術(shù)能夠減小地震作用對(duì)建筑物的破壞，減小地震作用二次破壞對(duì)人們生命的傷害及財(cái)產(chǎn)損失。尤其在高烈度地區(qū)，即抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度及Ⅸ度地區(qū)，采取減隔震技術(shù)，以降低地震作用對(duì)建筑物的破壞，是勢(shì)在必行。目前我國(guó)云南省與新疆維吾爾自治區(qū)這兩個(gè)省區(qū)以采取措施，全面推廣新建建筑物采用減隔震技術(shù)。

[1]孫玉紅，祁皚，王麗紅.隔震技術(shù)在多層建筑中的應(yīng)用[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（06）：667～670.

[2]馬佶民，孫 青.多層建筑的隔震技術(shù)研究[J].山西建筑，2010，36（27）：72～74.

[3]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）.