談隔震支座在結(jié)構(gòu)抗震中的應(yīng)用

黃益駿

溧陽市現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)院有限公司 江蘇溧陽 213300

1 建筑結(jié)構(gòu)抗震的重要意義

在自然災(zāi)害中，地震所占比重較大，不僅具有突發(fā)性及不可預(yù)測(cè)性，更可在短時(shí)間內(nèi)造成建筑結(jié)構(gòu)破壞，為大眾人身安全帶來巨大威脅。例如，2008年四川省汶川地震，導(dǎo)致當(dāng)?shù)毓?、房屋大面積損壞，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到8451億元。自此之后，國(guó)家對(duì)地震損害預(yù)防提出了更高要求，并對(duì)建筑工程的抗震性能提出了更加完善的明文規(guī)定。因此加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，不斷完善及優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)，是當(dāng)前社會(huì)建設(shè)及建筑行業(yè)發(fā)展的重要基石。

2 隔震技術(shù)理論分析

隔震技術(shù)又被稱之為阻尼隔震技術(shù)，最早出自日本，是當(dāng)前地震工程重要成果之一[1]。隔震技術(shù)主要就是在建筑物及構(gòu)筑物基地或某個(gè)位置放置隔震支座，切實(shí)提升建筑結(jié)構(gòu)的隔震性及吸震性，避免地震沖擊波向建筑上部結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)總體穩(wěn)定性造成的不利影響。

現(xiàn)階段，隔震支座主要分為鉛芯支座、高阻尼支座、橡膠支座等多種類型。其中，橡膠支座具有支撐穩(wěn)定性強(qiáng)、彈性復(fù)位好等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，切實(shí)提升了建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益及安全效益。

3 隔震支座在結(jié)構(gòu)抗震中的具體應(yīng)用

3.1 工程案例分析

以某建筑工程為例，該工程預(yù)期使用年限為50年，安全等級(jí)二級(jí)，抗震強(qiáng)度八度，建筑抗震設(shè)防類型為丙級(jí)。其中，項(xiàng)目由塔樓及裙樓構(gòu)成，塔樓高二十二層，總高度八十四點(diǎn)七米。工程主要基礎(chǔ)形式為樁基承臺(tái)式，采用后壓漿鉆孔灌注樁[2]。與此同時(shí)，該建筑工程占地面積較大，裙樓面積大于塔樓面積，使得地基不均勻沉降現(xiàn)象嚴(yán)重，需在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)增設(shè)隔震支座，切實(shí)提升建筑整體抗震性能。

3.2 有限元計(jì)算模型構(gòu)建

在隔震支座有限元計(jì)算模型構(gòu)建過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)從以下幾方面入手：第一，確立單元。文中工程主要采用現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)，需通過縮減自由度剛性樓板模擬樓面板、采用殼單元模擬剪力墻結(jié)構(gòu)。其中，建筑梁柱長(zhǎng)度大于截面尺寸，應(yīng)選用梁?jiǎn)卧?。由于建筑結(jié)構(gòu)中，樓板剛度對(duì)中梁剛度具有直接影響，因此在單元確立期間，也應(yīng)通過屬性修正的方式，將中梁放大；第二，明確材料參數(shù)。依據(jù)國(guó)家所頒布的抗震材料標(biāo)準(zhǔn)，在構(gòu)建有限元計(jì)算模型的過程中，不斷校核材料參數(shù)，以更好模擬出隔震支座的實(shí)際應(yīng)用效果；第三，布置隔震參數(shù)。由于本工程地下室底板剛度夠大，變形程度小，并且周圍均有覆土支撐，因此在布置隔震支座參數(shù)的過程中，需將布置位置放置在柱低及墻底處，依據(jù)建筑實(shí)際重力荷載作用及墻反力等，明確隔震支座各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值，切實(shí)提升隔震支座模型與工程實(shí)際情況的協(xié)同性。

3.3 地震結(jié)構(gòu)反應(yīng)

為更好將隔震支座應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)抗震中，還需對(duì)地震下抗震結(jié)構(gòu)反應(yīng)情況進(jìn)行分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)抗震結(jié)構(gòu)中存在的不足之處，構(gòu)建起更加完善的隔震支座施工方案。一方面，對(duì)地震作用下結(jié)構(gòu)位移程度進(jìn)行分析，選取地震記錄中的絕對(duì)峰值，并在相關(guān)軟件中輸入目標(biāo)峰值及絕對(duì)峰值的比例系數(shù)，準(zhǔn)確分析地震波下結(jié)構(gòu)層間移角[3]。經(jīng)試驗(yàn)研究，在地震發(fā)生時(shí)，普通結(jié)構(gòu)二至三層位移角度的最大，依據(jù)抗震設(shè)計(jì)要求，該工程隔震支座設(shè)置在地下室頂板處，剛度基本可滿足隔震支座嵌固要求；另一方面，對(duì)地震作用下，結(jié)構(gòu)層間剪力進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)反應(yīng)地震響應(yīng)及安全性主要受結(jié)構(gòu)內(nèi)力作用影響。同時(shí)，高層建筑層間剪力及其各層覆蓋力矩比值的最大值與隔震支座的穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)抗傾覆性具有直接的關(guān)系。

4 切實(shí)提升隔震支座在結(jié)構(gòu)抗震中應(yīng)用有效性的具體措施

在現(xiàn)行防震減災(zāi)法案中指出，學(xué)校及醫(yī)院等人口密集建筑結(jié)構(gòu)，需依照高于當(dāng)?shù)胤课萁ㄖ拐鹪O(shè)防要求進(jìn)行施工，通過增設(shè)隔震支座等有效措施，切實(shí)提升建筑結(jié)構(gòu)自身的抗震能力。而為切實(shí)發(fā)揮出隔震支座在結(jié)構(gòu)抗震性中的積極作用，相關(guān)管理部門需從以下幾方面入手：

4.1 加強(qiáng)原材料及設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)

在原材料進(jìn)場(chǎng)前，對(duì)材料進(jìn)行開箱檢測(cè)，嚴(yán)格檢查材料型號(hào)、數(shù)量及外部合格標(biāo)識(shí)。同時(shí)，注重支座附件檢查工作，要求材料供應(yīng)商出示隔震產(chǎn)品檢驗(yàn)報(bào)告及相關(guān)安全圖紙。不僅如此，加強(qiáng)材料貯存場(chǎng)地安全管理，對(duì)入場(chǎng)后材料進(jìn)行取樣檢測(cè)，確保材料質(zhì)量符合建筑抗震設(shè)計(jì)要求。

在選擇施工設(shè)備的過程中，需事先考察設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)能力及出廠檢驗(yàn)?zāi)芰?，防止質(zhì)量不合格設(shè)備進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)。

4.2 明確隔震支座安裝順序

首先，對(duì)埋板地下構(gòu)件鋼筋進(jìn)行綁扎，確保支撐隔震支座頂面水平度符合先關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[4]；其次，將埋板預(yù)埋件用水平儀等設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，并用螺絲將其下部地腳套筒連接在一起；最后，對(duì)隔震支座安裝后的平整度及穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，保證隔震支座中心平面位置與設(shè)計(jì)位置基本一致。

4.3 注重混凝土質(zhì)量管理

注重隔震支座應(yīng)用期間，混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量監(jiān)管。一方面，切實(shí)提升澆筑支座下部混凝土質(zhì)量，依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求的，確保混凝土澆筑期間，水平位置及方向的正確性；另一方面，待到澆筑混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后，對(duì)隔震支座進(jìn)行吊裝，利用螺栓將支座與下部預(yù)埋件連接在一起。值得注意的是，為更好提升隔震支座后期維護(hù)可行性，在吊裝隔震支座時(shí)，不可將螺栓擰死。

總而言之，為更好提升隔震支座在結(jié)構(gòu)抗震中的積極作用，需相關(guān)工作人員更好認(rèn)知到隔震支座原理及特征，基于工程施工特征及要求，構(gòu)建起更加科學(xué)有效的隔震支座施工工藝，確保建筑結(jié)構(gòu)能夠更好抵御地震等自然災(zāi)害，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。