董 更 蘭

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

談建筑隔震技術(shù)在民用建筑工程中的應(yīng)用

董 更 蘭

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

介紹了建筑隔震技術(shù)的原理及應(yīng)用現(xiàn)狀，主要對(duì)建筑隔震技術(shù)在民用建筑工程中的推廣限制因素進(jìn)行了分析，指出在抗震安全越來(lái)越重要的背景下，隔震技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊。

隔震技術(shù)，成本增加，建筑，經(jīng)濟(jì)

建筑隔震技術(shù)就是在房屋底部設(shè)置由橡膠隔震支座和阻尼器等部件組成的隔震層，使建筑物與地面隔開，從而改變上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和所受地震作用，以延長(zhǎng)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的自振周期、增大阻尼，減少輸入上部結(jié)構(gòu)的地震能量，達(dá)到預(yù)期防震要求。

20世紀(jì)90年代世界上建筑工程隔震技術(shù)就已到了成熟應(yīng)用階段，我國(guó)在20世紀(jì)80年代逐漸得到重視和推廣應(yīng)用，到20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)研究就取得了大量的研究成果，隔震技術(shù)也已進(jìn)入成熟應(yīng)用階段，并在國(guó)內(nèi)部分高烈度地區(qū)開展了應(yīng)用工作。特別是在應(yīng)用了隔震技術(shù)的工程經(jīng)受過(guò)2008年汶川、2013年蘆山地震的實(shí)際考驗(yàn)，切實(shí)保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全，產(chǎn)生了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，更有力證明了隔震技術(shù)確實(shí)能有效減輕地震作用，使建筑在地震中不受破壞真正成為可能。

目前我國(guó)從1991年至今已建成近5 000多幢隔震建筑，最高30層，但大多應(yīng)用實(shí)施在學(xué)校、橋梁、醫(yī)院、幼兒園等人員密集公共建筑上，民用建筑上應(yīng)用的并不是很多。為什么民用建筑應(yīng)用得不到大力推廣，究其原因，我認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面因素制約著它在民用建筑工程的應(yīng)用推廣。

1 直接經(jīng)濟(jì)成本的增加

首先是建筑隔震設(shè)備直接費(fèi)的成本，現(xiàn)在隔震技術(shù)雖已成熟，國(guó)內(nèi)的隔震設(shè)備價(jià)格也基本統(tǒng)一，但隔震設(shè)備在民建工程上的直接成本也在150元/m2～120元/m2左右。

其次是隔震層的增加成本。建筑隔震技術(shù)的關(guān)健就是在房屋底部設(shè)置由橡膠隔震支座和阻尼器等部件組成的隔震層，使建筑物與地面隔開，這樣就形成了不論民用建筑還是公建項(xiàng)目，必須增加一層隔震層，層高雖不高基本在2.2 m左右，但也不要簡(jiǎn)單的理解像普通建筑物一樣增加了一層設(shè)備層，因?yàn)檫@層設(shè)備層全部是大柱大梁，主要是將隔震層以上所有結(jié)構(gòu)的力在這一層進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變成大柱大梁的形式，同時(shí)梁柱要計(jì)算沖切和局部承壓，加密箍筋并根據(jù)需要配置網(wǎng)狀鋼筋；還有隔震層與上部結(jié)構(gòu)連接，必須要符合一些要求，比如隔震層頂部要設(shè)置梁板式樓蓋，現(xiàn)澆板的厚度不宜小于140 mm，并且它的剛度和承載力要大于一般樓面，而普通層板厚平均只有100 mm，上述要求都無(wú)形中增加不少成本，雖然層高不高，但這一層的造價(jià)和其他普通層相比沒(méi)什么差別，甚至高于其他普通層造價(jià)，對(duì)于18層的住宅來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于又增加造價(jià)60元/m2～70元/m2。

同時(shí)由于隔震層的增加，地下開挖深度也得加深，平均加深2 m的話，就算只設(shè)計(jì)地下一層的建筑，也得成為深基坑，如若周圍有舊有建筑，深基坑的支護(hù)費(fèi)用和開挖土方及回填的費(fèi)用也是一筆不小的數(shù)目；同時(shí)電梯基坑，不管采用的是懸掛式電梯井還是支撐式電梯井，電梯基坑平均最少多挖深在800 mm以上，如若再遇到水位較高的地區(qū)，平均多降2 m深的降水費(fèi)用可想而知了。這種不可預(yù)見的成本不僅在造價(jià)上而且在工期上都對(duì)整個(gè)項(xiàng)目有很大的影響。

第三是隔震溝及隔震相關(guān)的其他部位的成本增加。隔震層以上結(jié)構(gòu)要采取很多措施不阻礙在罕遇地震下發(fā)生大變形，上部結(jié)構(gòu)的周邊設(shè)置防震縫，與地面之間設(shè)置明確的水平隔離縫。同時(shí)建筑物與周圍的建筑若有連接，均要增加隔震溝；還有電梯部位，首層地面下電梯井道均為雙層井道，井道鋼筋混凝土的增加、變形縫處理、聯(lián)結(jié)點(diǎn)連接、接地線、管道軟連接等等，估且不論施工難度增加多少，這些直接成本也大約在5元/m2～10元/m2。

2 間接成本的增加

首先是設(shè)計(jì)成本的增加，目前建筑隔震在民用建筑上應(yīng)用較少，很多設(shè)計(jì)院都沒(méi)做過(guò)建筑隔震，隔震技術(shù)的應(yīng)用對(duì)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)也是邊學(xué)邊干，設(shè)計(jì)難度增加不少，設(shè)計(jì)效率也降低不少，設(shè)計(jì)過(guò)程中由于設(shè)計(jì)院要與隔震廠家多次穿插配合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一幢隔震住宅樓的時(shí)間最少比普通住宅設(shè)計(jì)慢15 d以上。

施工圖設(shè)計(jì)文件的審查目前也是個(gè)難點(diǎn)，由于隔震技術(shù)在民用建筑上應(yīng)用較少，很多審圖機(jī)構(gòu)并無(wú)此審查能力，無(wú)形中又拖長(zhǎng)了施工圖審查時(shí)間。

其次是隔震層施工期間工效降低，普通住宅樓每層施工工期最多一周，而隔震層由于隔震墊放在上下支墩上，先施工下支墩再安裝隔震墊，最后施工上支墩，一層隔震層花費(fèi)時(shí)間少則20 d，多則一個(gè)月。還有工效降低引起的三鋼、塔吊、模板等租賃費(fèi)用的增加。

住宅室內(nèi)管線布置，主要是豎向管線，特別是衛(wèi)生間和廚衛(wèi)，由于隔震層的大梁大柱，設(shè)計(jì)沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的就造成豎向管線、煙道到隔震層時(shí)不能豎直向下。

同時(shí)由于住宅樓增加了隔震層，這樣造成室內(nèi)外高差加大，室外附土加厚,若不增加附土厚度，室外臺(tái)階步數(shù)就得增多，總之在室外豎向布置上難度不少。

3 隔震技術(shù)的制約

目前隔震技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)只建到30層。主要是由于隔震技術(shù)的應(yīng)用范圍是層數(shù)為1層～30層的建筑物或高寬比不大于4的各類多高層建筑物。

技術(shù)應(yīng)用的限制使得其在住宅工程應(yīng)用上得不到推廣。對(duì)于一個(gè)18層的住宅來(lái)說(shuō)，層高按3 m計(jì)算，做隔震建筑高寬比不大于4，進(jìn)深最小在13.5 m，30層建筑進(jìn)深就得在22.5 m了。作為民用建筑，講究的是住宅的舒適性，一般的戶型，進(jìn)深的總數(shù)值越小越好，進(jìn)深過(guò)大，勢(shì)必采光不徹底、通風(fēng)不足；而且進(jìn)深越大，同樣開間的戶型面積也越大，這樣的戶型都不喜歡，都不愿花錢建這樣的房。

雖然周福霖院士在其所著的書中認(rèn)為隔震結(jié)構(gòu)可以節(jié)省造價(jià)3%～20%，但也只是適用在高裂度地區(qū)采用隔震設(shè)計(jì)工程才能明顯降低造價(jià)；《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.8.1條規(guī)定：隔震和消能減震設(shè)計(jì)，應(yīng)主要應(yīng)用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震設(shè)防烈度為8度，9度的建筑，主要的原因也是從經(jīng)濟(jì)上考慮。在我所實(shí)際應(yīng)用的7度地區(qū)，造價(jià)確實(shí)增加不少，增加的直接成本加間接成本比同類無(wú)隔震住宅成本最少均提高250元～300元左右。

從短期的、直接的、間接的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用上來(lái)說(shuō)，隔震技術(shù)在民用建筑上確實(shí)是增加了不少工程造價(jià)，而且由于技術(shù)應(yīng)用的限制，在戶型、舒適度上比普通住宅來(lái)說(shuō)，顯然有它的不適用性。

但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，人類對(duì)住宅的選擇不再是低層次的需求,隨著居住條件的進(jìn)一步改善,人類居住需求正在從數(shù)量向質(zhì)量逐步轉(zhuǎn)變,更加重視住宅舒適、便利性、安全防范、環(huán)境保護(hù)等。傳統(tǒng)的非隔震房屋遭遇地震時(shí)，由于基礎(chǔ)固結(jié)于地面，地震時(shí)建筑物受到的地震作用由底向上逐漸放大，從而引起結(jié)構(gòu)破壞，所帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)和間接經(jīng)濟(jì)損失都是顯而易見的、巨大的，同時(shí)為保證建筑地震時(shí)建筑安全，必然加大結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，耗用材料多，構(gòu)件斷面大，想在經(jīng)濟(jì)和安全之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)也較難。

而隔震房屋確實(shí)能有效降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)僅為常規(guī)抗震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的8%～15%，確保了結(jié)構(gòu)體系安全，提高了抗大震能力；能有效提高豎向承載力安全系數(shù)，安全儲(chǔ)備保證在10倍～15倍；在地震來(lái)臨時(shí)財(cái)產(chǎn)以及人員安全得以保證，既保護(hù)上部結(jié)構(gòu)免遭破壞，同時(shí)室內(nèi)裝修及設(shè)備也得到有效保護(hù)，社會(huì)效益和長(zhǎng)期效益非常明顯；同時(shí)也可以增加住宅房屋的賣點(diǎn)。

自《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》2001年頒布實(shí)施以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年推廣應(yīng)用，特別是汶川、雅安地震后，抗震安全的重要性和隔震技術(shù)的優(yōu)越性越來(lái)越為廣大工程人員和業(yè)主接受，目前各級(jí)住房城鄉(xiāng)建設(shè)也都在大力推廣應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，我相信隨著政府重視和各級(jí)有關(guān)部門的宣傳指導(dǎo)，隔震技術(shù)會(huì)更多應(yīng)用到民用建筑工程上。

Discussion on the application of building seismic isolation technology in civil construction engineering

Dong Genglan

(ShanxiFirstConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030024,China)

This paper introduced the principle and application status of building seismic isolation technology, mainly analyzed the promotion and restriction factors of building seismic isolation technology in civil engineering, pointed out that under more important seismic safety background, the seismic isolation technology had wide development prospects.

isolation technology, cost increase, construction, economy

2015-01-07

董更蘭(1970- )，女，工程師

1009-6825(2015)08-0054-02

TU352.1

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