概述疊層橡膠支座隔震技術(shù)在高烈度地區(qū)工程中的應(yīng)用

夏華娟，華 圣，邵佳鵬，郭久慈，張和倩，左 工

(宿遷學(xué)院 建筑工程學(xué)院,江蘇 宿遷 223800)

0 前 言

疊層橡膠支座隔震技術(shù)是在建筑物上層和基礎(chǔ)之間設(shè)置一種疊層橡膠支座，使得建筑物的上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)分開，從而改變整個建筑結(jié)構(gòu)的動力特性和動力作用，使得橡膠支座上部結(jié)構(gòu)的水平基本周期適當(dāng)?shù)难娱L；當(dāng)出現(xiàn)偶然荷載如地震發(fā)生時，建筑物的結(jié)構(gòu)體系因柔化來減弱地震強(qiáng)烈震波的傳遞，從而減少結(jié)構(gòu)的水平地震作用。目前工程上常用的疊層橡膠支座有標(biāo)準(zhǔn)橡膠支座、帶有鉛芯的橡膠支座、設(shè)置高阻尼橡膠支座等。

1 疊層橡膠支座構(gòu)造和適用范圍

疊層橡膠支座是由薄橡膠片和夾層薄鋼板等剛性材料相互交錯分層疊合而成，并經(jīng)過特殊工藝將橡膠與鋼板牢固地粘結(jié)在一起。如圖1所示。由于夾層薄鋼板對橡膠層具有制約和約束作用，在豎向荷載的作用下二者一起共同承擔(dān)豎向荷載，使得整個疊層橡膠支座具有足夠的豎向承載力和剛度，當(dāng)隔震支座受水平地震作用時，橡膠層能提供相當(dāng)大的側(cè)向位移且不失穩(wěn)，二者相互制約使得整個疊層橡膠支座有效地消耗地震能量。

圖1 疊層橡膠支座內(nèi)部構(gòu)造示意圖

在實際過程中，絕大部分疊層橡膠墊中加入了附加的阻尼機(jī)構(gòu)材料，來限制支座底層發(fā)生過大的位移，以及阻止在風(fēng)及其他外界干擾影響下的晃動；目前，這種阻尼機(jī)構(gòu)材料通常為鉛芯或高阻尼橡膠。

橡膠支座隔震技術(shù)適用于設(shè)防烈度6度以上地區(qū)的多高層房屋的抗震設(shè)計。6至9度地區(qū)的隔震房屋的抗震設(shè)計可按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 5001—2010)中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計，對設(shè)防烈度大于9度的地區(qū)，作專門研究?！动B層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)程》(CECS 126:2001)對橡膠支座隔震技術(shù)的設(shè)計、施工和維護(hù)技術(shù)要求作出了配套的規(guī)定，大大促進(jìn)了其技術(shù)的發(fā)展。

2 疊層橡膠支座隔震技術(shù)在高烈度地區(qū)工程實踐

疊層橡膠支座隔震技術(shù)國內(nèi)外已有較多的成功使用案例，如日本在1982年、美國在1985年、我國在1993年分別第一次在地震高烈度區(qū)的房屋建筑上使用隔震房屋疊層橡膠支座。20世紀(jì)末，建筑學(xué)者認(rèn)真總結(jié)了國內(nèi)、外隔震技術(shù)的工程設(shè)計、施工、應(yīng)用等方面的實踐經(jīng)驗，疊層橡膠支座隔震技術(shù)在后來的20多年里得以迅速發(fā)展，成為土木工程結(jié)構(gòu)的前沿研究領(lǐng)域，數(shù)以萬計的建筑物成功使用這一技術(shù)并取得較為顯著的成果。

江蘇省宿遷市位于郯廬斷裂帶上，該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度,設(shè)計基本地震加速度值為0.30 g,設(shè)計地震第一組;建筑場地土為Ⅲ類，屬于地震高烈度區(qū)，地質(zhì)條件較為嚴(yán)峻。蘇豪銀座項目位于宿遷市中心城區(qū)，本工程由2層地下室、4層商業(yè)裙房和坐落在裙房之上的兩棟16層住宅塔樓組成，總建筑面積約 67 000 m2。裙房高度為23.6 m，建筑總高度為79.4 m。由于本工程所在地為地震高烈度區(qū)，若遵循常規(guī)抗震設(shè)計，結(jié)構(gòu)截面過大、配筋過多、很不經(jīng)濟(jì)，且難以滿足現(xiàn)有規(guī)范的要求。為了盡可能滿足建筑使用功能的要求，本工程采用層間隔震設(shè)計，將隔震層設(shè)置于大底盤( 裙房屋面) 和上部塔樓之間，隔震層層高1.8 m。

層間疊層橡膠支座隔震技術(shù)在本工程的應(yīng)用，為高烈度地區(qū)體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一種新的設(shè)計思路，使結(jié)構(gòu)設(shè)計由不可行變?yōu)榭尚?。層間隔震設(shè)計不僅使上部結(jié)構(gòu)具有隔震建筑的優(yōu)越性能，而且使得包括裙房在內(nèi)的整個結(jié)構(gòu)的抗震性能顯著提高，見圖2～4。

圖2 疊層橡膠支座現(xiàn)場照片

圖3 疊層橡膠支座布置簡圖

圖4 層間隔震結(jié)構(gòu)水平位移

宿遷市文體綜合館位于宿遷市宿城區(qū)，該建筑采用平面呈橢圓形的空間鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼網(wǎng)殼屋蓋體系(見圖5)，約13 000 m2；主體結(jié)構(gòu)縱向長80 m，橫向?qū)?2 m,最大高度23.6 m，結(jié)構(gòu)平面布置橫向?qū)ΨQ，縱向不對稱，結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量不均勻分布。

圖5 文體綜合館建筑平面圖

為保證隔震效果以及方便維護(hù)、檢修，本工程利用設(shè)備管溝擴(kuò)大形成整體架空隔震層(見圖6)；隔震層上部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，所有隔震支座、消能裝置均布置在其中；隔震層作設(shè)作設(shè)備層、儲藏用，亦有利于樓地面防潮。

圖6 文體綜合館隔震層布置圖

3 結(jié)束語

疊層橡膠支座隔震技術(shù)具有良好的豎向承載性能、變形性能、水平復(fù)位能力和耐久性，能夠很好地把基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)隔離開，使得地震能量不能傳遞到建筑，疊層橡膠支座隔震技術(shù)在宿遷地區(qū)工程中的應(yīng)用為高烈度地區(qū)體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了一種新的設(shè)計思路，使結(jié)構(gòu)設(shè)計由不可行變?yōu)榭尚?。層間隔震設(shè)計不僅使上部結(jié)構(gòu)具有隔震建筑的優(yōu)越性能，而且使得包括裙房在內(nèi)的整個結(jié)構(gòu)的抗震性能顯著提高。

[ID:010480]