關鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 隔震設計 高層建筑

　　

　　通過隔震建筑和不隔震建筑的抗震效果比較，表明隔震結(jié)構(gòu)采用橡膠墊隔震支座時具有明顯的隔震效果。隔震結(jié)構(gòu)的設計內(nèi)容包括隔震目標的確定、上部結(jié)構(gòu)設計、隔震層設計、隔震層驗算、構(gòu)造措施、經(jīng)濟性論證等諸多方面。

　　

　　一、基礎隔震結(jié)構(gòu)體系動力分析

　　

　　基礎隔震結(jié)構(gòu)目前多用于30層以下、高寬比較小、上部結(jié)構(gòu)水平層剛度較大的建筑結(jié)構(gòu)。如果上部結(jié)構(gòu)層數(shù)較多、高寬比較大、層間剛度較小，則上部結(jié)構(gòu)須視為多質(zhì)點體系，采用多質(zhì)點模型，并需要考慮結(jié)構(gòu)的傾覆、扭轉(zhuǎn)等因素。

　　在高烈度區(qū)地震波激勵下，高層隔震結(jié)構(gòu)體系的上部結(jié)構(gòu)彎曲變形已開始占了較大部分，在高烈度地區(qū)應用橡膠隔震結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中的隔震支座可能會出現(xiàn)一定的拉應力或者非線性變形，但是結(jié)構(gòu)整體是安全的。對于高層隔震結(jié)構(gòu)體系，上部結(jié)構(gòu)的傾覆彎矩較大，水平地震作用會引起隔震層的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)的垂直荷載也較大，隔震層可能產(chǎn)生明顯的豎向變形。對于這種情況，隔震結(jié)構(gòu)的地震反應不僅要按多質(zhì)點平動體系進行分析，并且要考慮結(jié)構(gòu)的擺動。因此應采用多質(zhì)點平動加擺動計算模型。

　　

　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)的隔震設計

　　

　　1．隔震設計要求

　　(1)設計方案：建筑結(jié)構(gòu)的隔震設計，應根據(jù)建筑抗震設防類別、抗震設防烈度、場地條件、建筑結(jié)構(gòu)方案和建筑使用要求，與建筑抗震的設計方案進行技術、經(jīng)濟可行性的對比分析后，確定其設計方案。

　　(2)設防目標：采用隔震設計的房屋建筑，其抗震設防目標應高于抗震建筑。在水平地震方面，隔震結(jié)構(gòu)具有比抗震結(jié)構(gòu)至少高0.5個設防烈度的抗震安全儲備。豎向抗震措施不應降低。

　　(3)隔震部件：設計文件上應注明對隔震部件的性能要求；隔震部件的設計參數(shù)和耐久性應由試驗確定；并在安裝前對工程中所有各種類型和規(guī)格的部件原型進行抽樣檢測，每種類型和每一規(guī)格的數(shù)量不應少于3個，抽樣檢測的合格率應為100；設置隔震部件的部位，除按計算確定外，應采取便于檢查和替換的措施。

　　2．隔震層的設計及相關要求

　　(1)隔震裝置的選取。隔震層橡膠隔震支座的布置和選取的一般原則為：

　�、俑粽鹧b置具有足夠的豎向承載力和水平變形能力，在發(fā)生大震時，可安全穩(wěn)定地支撐建筑物，不會出現(xiàn)失穩(wěn)破壞，能發(fā)揮隔震功能。橡膠隔震支座平均壓應力限值和拉應力的規(guī)定是隔震層設計的關鍵之一，隔震支座在永久荷載和可變荷載作用下組合的豎向平均壓應力設計值不應超過甲類建筑10MPa、乙類建筑12MPa、丙類建筑15MPa的限值。同時，隔震層中支座出現(xiàn)拉應力，意味著上部結(jié)構(gòu)存在傾覆危險，這對高層建筑結(jié)構(gòu)隔震尤為重要。

　�、诟粽饘泳哂羞m當?shù)乃�平剛度，在強風作用下，隔震層具有足夠的初始剛度，在較大地震作用時，隔震層產(chǎn)生柔性變形，能大大減小水平地震作用。

　�、鄹粽饘拥乃�平剛度中心宜與上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)心基本一致。

　�、芨粽鹧b置具有良好的自動復位功能。

　�、莞粽鹧b置具有足夠的豎向剛度。設計豎向荷載作用下，豎向位移被控制在允許值以下。

　�、薷粽鹧b置的剛度和阻尼具有較好的穩(wěn)定性，在可能出現(xiàn)的荷載和溫度變化以內(nèi)，其變化較小。具有良好的耐久性、抗老化、抗疲勞、抗徐變等性能，在建筑物使用期內(nèi)能有效發(fā)揮隔震作用。

　�、吒粽鸾Y(jié)構(gòu)設計時，隔震層及隔震墊的受力和變形控制指標應滿足指定要求。

　　(2)隔震層的平面布置：隔震層位置宜設置在第一層以下部位，即在基礎的頂面、地下室頂板或二層樓面梁底位置。隔震層的平面布置應力求具有良好的對稱性，應設置在受力較大的位置，間距不宜過大。

　　(3)水平地震作用下隔震層的驗算：根據(jù)隔震層力學參數(shù)，隔震層在小震時的等效剛度等效阻尼比，大震時的等效剛度、等效阻尼比，采用動力時程分析法，選用適合的計算模型和符合場地頻譜特征的實際地震波及符合抗震規(guī)范反應譜要求的人工模擬地震波，分別對隔震和不隔震結(jié)構(gòu)在多遇地震下和罕遇地震下的地震反應進行對比分析。

　　

　　三、隔震方案經(jīng)濟效益分析

　　

　　橡膠隔震墊不僅具有良好的隔震性能，而且該技術在造價方面也有其優(yōu)越性。隔震結(jié)構(gòu)與一般結(jié)構(gòu)相比，費用增加的部分包括：隔震構(gòu)件、隔震層上面的樓面、設備管道的柔性接頭及相應的設計費用和施工費用。如果上部結(jié)構(gòu)仍然按傳統(tǒng)的抗震設計，其總工程費用略有增加。如果考慮隔震效果，有些費用可以減少，費用減少的部分包括：地震作用減少時構(gòu)件截面減少，層間變形很小使設備和裝修方面的連接合理，砌體結(jié)構(gòu)可減少構(gòu)造柱和圈梁等。除此之外，隔震結(jié)構(gòu)不但可在地震時保證人們的生命安全，而且可以節(jié)省災后維修的巨額費用。另外，隔震墊的壽命可以超過建筑的設計壽命期，一般來說無需擔心其使用壽命。在施工方面，與一般結(jié)構(gòu)相比，上部結(jié)構(gòu)施工費用會有所降低。

　　

　　四、結(jié)語

　　

　　對基礎隔震結(jié)構(gòu)進行地震反應分析，需要建立能確切地反映基礎隔震結(jié)構(gòu)的實際變形性質(zhì)、并且能夠使計算簡便可行的計算模型。對于高層隔震結(jié)構(gòu)體系，由于上部結(jié)構(gòu)較大的傾覆彎矩會引起隔震層的轉(zhuǎn)動，隔震層可能產(chǎn)生明顯的豎向變形。隔震結(jié)構(gòu)的地震反應不僅要按多質(zhì)點平動體系進行分析，并且要考慮結(jié)構(gòu)的擺動，可以采用多質(zhì)點平動加擺動計算模型，由動力時程分析方法計算分析高層隔震結(jié)構(gòu)體系的動力反應。

　　

　　參考文獻：

　　[1]倪國葳，趙亞敏，蘇幼坡．框架隔震建筑設計方法及應用[J]．世界地震工程，2005，21(4)：113-118．

　　[2]田其豐．框架結(jié)構(gòu)橡膠墊基礎隔震系統(tǒng)研究[D]．西北工業(yè)大學，2004．