劉 芳

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

談層間隔震在加層建筑中的應(yīng)用

劉 芳

(中核新能核工業(yè)工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030012)

介紹了層間隔震在加層建筑的作用及意義，主要從安全性、經(jīng)濟性、靈活性三方面闡述了加層隔震結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)勢，最后對加層隔震技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望，為建筑抗震設(shè)計的研究奠定了基礎(chǔ)。

加層，層間隔震，基礎(chǔ)隔震

1 概述

我國是一個地震多發(fā)國家，在建筑結(jié)構(gòu)抗震研究方面做了大量工作，人們對地震破壞機制的研究、抗震設(shè)計理論的應(yīng)用日趨成熟。20世紀(jì)后期，工程界出現(xiàn)了一種新的抵抗地震技術(shù)即隔震，該技術(shù)與傳統(tǒng)抗震方法有很大的不同，它通過設(shè)置隔震裝置來吸收和消耗輸入的地震能量以減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，對地震由“抗”變“導(dǎo)”，是一種積極主動的減震方法。人們對基礎(chǔ)隔震技術(shù)的研究已經(jīng)形成一套完整的理論并在實際工程中得到了廣泛的應(yīng)用，層間隔震是在基礎(chǔ)隔震的工程實踐中發(fā)展起來的一種新型隔震形式，在舊建筑物加層改造中應(yīng)用較多，拓寬了隔震技術(shù)應(yīng)用范圍。層間隔震技術(shù)是將隔震裝置設(shè)置在建筑物某層柱子和樓板之間進行結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)控制，可以解決基礎(chǔ)隔震的某些缺陷，如近海建筑海水漲潮對橡膠隔震支座的侵蝕[1，2]。祁皚[4]對層間隔震結(jié)構(gòu)的適用范圍、優(yōu)點以及其在實際工程中的應(yīng)用情況進行了綜述[4]。

層間隔震在加層建筑中的應(yīng)用：1)對于建筑基底和柱承載力有較大的富余時，當(dāng)給舊的建筑物加層的時候可以在舊建筑物頂部增加隔震設(shè)計。這種做法不僅增強了建筑物的減震效果，同時簡單方便，很容易實施。2)對于上下結(jié)構(gòu)不同的建筑物使用普通的基礎(chǔ)隔震在建筑物發(fā)生變化的樓層在地震的作用下很容易遭到破壞，這時候就可以使用層間隔震框架結(jié)構(gòu)在發(fā)生變化的樓層部位設(shè)置隔震層。有效地加固了建筑，降低地震時發(fā)生的損壞。國內(nèi)已建成了一定數(shù)量的層間隔震建筑，如北京的通惠家園小區(qū)，廣州地震監(jiān)測中心樓等[5]。

2 研究加層隔震技術(shù)的意義

加層隔震結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢：

1)安全性：我國有170多個城市的抗震設(shè)防烈度位于7度以上，20世紀(jì)70年代以前的房屋限于當(dāng)時的經(jīng)濟實力和對城市發(fā)展速度的估計不足，新建樓房大都是低層的且未考慮抗震設(shè)計，因此可將加層改造與抗震設(shè)計結(jié)合起來，既解決了城市對房屋住房面積需求的問題，又增強了房屋的安全性，獲得事半功倍的效果。

隔震可以明顯減輕結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)只有傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的1/2～1/8，相應(yīng)結(jié)構(gòu)的安全性提高2倍～8倍。隔震結(jié)構(gòu)遭遇罕遇地震時,隔震支座上部結(jié)構(gòu)仍能處于正常的彈性工作狀態(tài)。這對于一般民用建筑結(jié)構(gòu)可以確保人們在強地震中的安全；對某些重要構(gòu)筑物、生命線工程、內(nèi)部有重要設(shè)備的建筑物等,確保其在強地震中正常使用[7]。設(shè)置隔震支座可以使建筑在發(fā)生強烈地震時從強烈的擺動變?yōu)橄鄬ζ骄彽钠絼?，從而達(dá)到有效降低建筑物內(nèi)部物品地震時的移動、翻倒、摔碎概率的目的，減少了火災(zāi)等次生災(zāi)害的發(fā)生。這對于存有文物、精密儀器、有毒氣體、放射性物質(zhì)等物品的博物館、科技館、軍工廠、化工廠、核工業(yè)在地震時的安全性至關(guān)重要。

2)經(jīng)濟性：進入21世紀(jì)以來，我國隨著城市化進程加快，土地供應(yīng)緊張，地價日漸飛漲，如何利用緊缺的土地資源，解決土地供求矛盾，保護我們賴以生存的耕地，實現(xiàn)土地更大化的綜合利用已經(jīng)成為我國建筑領(lǐng)域關(guān)注的問題之一。一種不用新占土地、避免舊樓大拆大建造成的資源浪費、建筑垃圾、環(huán)境污染及拆遷的“抗震低層樓房加層結(jié)構(gòu)”技術(shù)已漸漸步入建筑領(lǐng)域，破解了以往推倒再建的改造模式，引領(lǐng)舊樓改造的新亮點。

舊房加層改造,可充分利用地基在原建筑物長期荷載作用下承載力的增長值,通常不需處理或略加處理直接進行舊房加層改造,其經(jīng)濟效益十分顯著。根據(jù)工程實踐,新增建部分的造價比拆除重建可節(jié)省資金30%～60%，比大拆大建縮短工期30%～50%。隨著我國城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的深化和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對建筑安全性的要求逐步提高，傳統(tǒng)的直接加層并不能減輕結(jié)構(gòu)在地震下的反應(yīng)，而采用加層隔震能很好控制結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。

通過統(tǒng)計分析，隔震對房屋造價提高不明顯，隔震支座阻斷了地震力的直接傳遞，大幅度降低其上部結(jié)構(gòu)承受的地震力,可以減小上部結(jié)構(gòu)截面，節(jié)省材料。雖然隔震支座要使預(yù)算增加約5%,但對工程總造價提高不明顯,在高烈度區(qū)(8度，9度區(qū))還能節(jié)省工程造價(見表1)。

3)靈活性：經(jīng)加層與改造,可重新進行建筑平面及立面調(diào)整、適當(dāng)裝修,改善房屋的使用功能,使舊房煥然一新，既保持了原建筑的特色和風(fēng)貌，又美化了城市市容。由于不用搬遷不拆除原建筑,可盡量做到在不停止原有建筑使用的條件下進行施工,不誤生產(chǎn)、教學(xué)與工作。

表1 隔震結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性對比

3 展望

我國在基礎(chǔ)隔震研究方面取得了較大的研究成果，在工程領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用，新版抗震規(guī)范已經(jīng)包含了隔震設(shè)計內(nèi)容。層間隔震相對基礎(chǔ)隔震，起步較晚，目前還處于初級階段，尚處于不斷發(fā)展和完善之中。在工程中已經(jīng)有了應(yīng)用，但是還沒有大面積推廣。還有諸多問題有待進一步研究和解決，仍需在以下幾個方面進一步加強研究和開發(fā)：1)層間隔震施工工藝的制定；2)層間隔震建筑多向地震響應(yīng)分析；3)剪力墻結(jié)構(gòu)加層隔震設(shè)計；4)隔震結(jié)構(gòu)混合控制研究；5)高層建筑層間隔震的抗風(fēng)設(shè)計；6)大高寬比隔震結(jié)構(gòu)性能研究和設(shè)計方法。

[1] 蘇經(jīng)宇，曾德民，田 杰.隔震建筑概論[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2012.

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On the story isolation applications in adding-story architecture

Liu Fang

(CNNCXinnengNuclearEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

The paper introduces the role and meaning of story isolation in adding-story building, describes advantages of adding-story structure from three aspects of safety, economy and flexibility, and finally makes a prospect for the development trend of adding-story isolating technology, which has laid a foundation for studying building seismic-resisting design.

adding-story, story isolation, foundation isolation

2015-06-13

劉 芳(1986- )，男，碩士，助理工程師

1009-6825(2015)25-0054-02

TU352.12

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