耿永紅 雷舒雯

(昆明市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650228)

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8度區(qū)某通信設(shè)備機(jī)房隔震設(shè)計(jì)

耿永紅 雷舒雯

(昆明市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650228)

以某通信設(shè)備機(jī)房樓為例，從隔震支座設(shè)計(jì)、上部結(jié)構(gòu)隔震計(jì)算、隔震層設(shè)計(jì)等方面，對該樓結(jié)構(gòu)采用的隔震設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了分析研究，介紹了采取隔震技術(shù)后的隔震措施及構(gòu)造措施，提高了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性及安全性。

隔震設(shè)計(jì)，通信設(shè)備機(jī)房，隔震層，構(gòu)造措施

0 引言

建筑隔震技術(shù)是在上部建筑物和基礎(chǔ)(或者地下室)之間設(shè)置一定高度的隔震層，以使結(jié)構(gòu)周期變長、阻尼增大、所受的地震作用減小，使結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下基本上處于彈性工作狀態(tài)從而使建筑物避免破壞和倒塌，和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，隔震結(jié)構(gòu)大大提高了結(jié)構(gòu)的安全度。目前建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于抗震設(shè)防烈度為8度、9度、對重要性、安全要求比較高的房屋。本工程為通信設(shè)備機(jī)房樓，對建筑重要性、安全要求比較高，經(jīng)綜合比較分析采用了隔震技術(shù)，以減輕結(jié)構(gòu)的地震作用，減小梁柱截面尺寸，提高建筑內(nèi)部人員和設(shè)備的安全性。

1 工程概況

本工程屬于通信設(shè)備機(jī)房樓，抗震設(shè)防烈度8度(0.2g)，設(shè)計(jì)地震分組第三組，Ⅲ類場地，場地特征周期0.65 s。屬于重點(diǎn)設(shè)防類，乙類建筑。

該建筑地上7層，長為48 m，寬為32 m，建筑總高度為36 m，地下1層，屋頂層開大洞，有效寬度小于50%，開洞面積大于30%。根據(jù)建筑使用功能要求和結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，采用框架結(jié)構(gòu)體系。為提高建筑的抗震性能，本工程設(shè)計(jì)采用隔震技術(shù)，在1層與地下1層之間設(shè)置1.8 m隔震層。建筑平面、剖面圖如圖1，圖2所示。

2 隔震設(shè)計(jì)

2.1 隔震支座設(shè)計(jì)

本工程所用的隔震支座形式為橡膠隔震支座，隔震支座的直徑、個(gè)數(shù)和平面布置應(yīng)滿足以下幾條：

1)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，要求橡膠隔震支座(同一隔震層內(nèi))所受的豎向壓應(yīng)力宜均勻，且所受的最大壓應(yīng)力不應(yīng)大于乙類建筑的限值12 MPa。本工程高寬比小于4，不需進(jìn)行傾覆驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)層間剪力比值的平均值最大值為0.347，小于0.4，對于豎向地震作用不需考慮，所以平均壓應(yīng)力取值應(yīng)按永久荷載和可變荷載組合計(jì)算。經(jīng)計(jì)算分析，支座所受最大壓應(yīng)力為9.32 MPa，滿足規(guī)范要求。計(jì)算橡膠隔震支座的面積及直徑荷載取值為隔震層上部結(jié)構(gòu)的永久荷載和可變荷載組合值。

2)隔震支座在罕遇地震作用下，不宜出現(xiàn)拉應(yīng)力，若有少部分隔震支座受拉，其拉應(yīng)力應(yīng)小于1.0 MPa。經(jīng)分析計(jì)算，在罕遇地震作用下，少數(shù)支座出現(xiàn)拉應(yīng)力，最大拉應(yīng)力為0.79 MPa，滿足要求。

3)隔震層的最大水平位移在罕遇地震作用下應(yīng)小于容許值，經(jīng)分析計(jì)算，在罕遇地震作用下隔震層最大水平位移值為351 mm，小于0.55D=385 mm(D為最小隔震支座直徑)及3Tr(Tr為最小隔震支座的橡膠層總厚度)中的較小值，滿足要求。

本工程使用的橡膠隔震支座數(shù)量為71個(gè)，分別為LRB700(27個(gè)),LRB800(30個(gè)),LNR800(10個(gè))，每個(gè)支座都放在同一標(biāo)高處，方便施工和隔震構(gòu)造的處理，隔震支座平面布置如圖3所示。

2.2 上部結(jié)構(gòu)隔震計(jì)算

本工程采用SATWE和ETABS軟件進(jìn)行整體計(jì)算分析。首先應(yīng)用ETABS軟件建立隔震與非隔震結(jié)構(gòu)模型，通過計(jì)算分析，非隔震結(jié)構(gòu)的周期與采取隔震技術(shù)以后結(jié)構(gòu)周期如表1所示，由表1可知結(jié)構(gòu)在采用隔震技術(shù)后，周期明顯變長，從而地震作用相應(yīng)減小。

根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)規(guī)定：采用時(shí)程分析法進(jìn)行計(jì)算分析，本工程選取了實(shí)際5條強(qiáng)震記錄和2條人工模擬加速度時(shí)程，7條時(shí)程曲線進(jìn)行時(shí)程分析(基底剪力對比結(jié)果如表2所示)，由表2 可知選取的地震波滿足規(guī)范要求。表3為X向，Y向—非隔震與隔震結(jié)構(gòu)隔震層層間剪力，表明隔震結(jié)構(gòu)的樓層剪力較非隔震結(jié)構(gòu)減小很多，地震作用相應(yīng)的減小。

表1 隔震前后結(jié)構(gòu)的周期(ETABS)

通過分析得到隔震層以上結(jié)構(gòu)隔震前后，結(jié)構(gòu)層間剪力比值的平均值最大值為0.347，根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第12.2.5條，確定隔震后水平地震影響系數(shù)最大值αmax1=0.069，綜合考慮后，上部結(jié)構(gòu)隔震后水平地震影響系數(shù)最大值為0.08。根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，結(jié)構(gòu)的水平向減震系數(shù)不大于0.4，隔震層以上抗震措施可按降低1度即7度(0.10g)要求采取，同時(shí)根據(jù)GB 50223—2008建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)第3.0.2條，重點(diǎn)設(shè)防類建筑應(yīng)按提高1度的要求加強(qiáng)其抗震措施，最終本項(xiàng)目的相關(guān)抗震措施及最小地震剪力系數(shù)按8度(0.2g)確定。框架部分的抗震等級(jí)取為一級(jí)，框架軸壓比按一級(jí)控制。待所有計(jì)算參數(shù)確定以后，隔震層上部結(jié)構(gòu)配筋采用SATWE計(jì)算軟件，且按隔震結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下計(jì)算分析。

表2 非隔震結(jié)構(gòu)基底剪力

表3 X向，Y向—非隔震與隔震結(jié)構(gòu)隔震層層間剪力 kN

2.3 隔震層抗風(fēng)承載力驗(yàn)算

隔震層的橡膠隔震支座其抗拉屈服強(qiáng)度相對較低，應(yīng)對其在風(fēng)荷載作用下的水平荷載加以限制，要求隔震層需要具備一定的屈服前剛度和屈服承載力，來滿足風(fēng)荷載的要求。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，采用隔震技術(shù)后，結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的總水平力剪力不宜超過結(jié)構(gòu)總重力的10%，本工程結(jié)構(gòu)的總重力為264 821 kN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的總水平剪力為5 730 kN，能夠滿足規(guī)范的相關(guān)要求。

2.4 隔震層設(shè)計(jì)

隔震層下部結(jié)構(gòu)(墩、支柱及相連構(gòu)件)的地震作用應(yīng)按罕遇地震下隔震支座的軸力、剪力、彎矩進(jìn)行計(jì)算，且連接件應(yīng)具有足夠的錨固長度。

2.5 采取隔震技術(shù)后隔震措施以及構(gòu)造措施

1)±0.000 m標(biāo)高作為隔震層頂部樓板，板厚取為160 mm，樓板鋼筋雙向雙層拉通設(shè)置，且每層每方向的配筋率不宜小于0.25%，隔震層頂部的縱橫梁和樓板體系應(yīng)作為上部結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，梁的截面取值比上部樓面梁適當(dāng)加大，以保證隔震層頂板的剛度要求。

2)上部結(jié)構(gòu)的周邊應(yīng)設(shè)置豎向隔離縫，隔離縫寬度要求大于隔震支座在罕遇地震下的1.2倍最大水平位移且應(yīng)大于200 mm。上部與下部結(jié)構(gòu)之間，要求設(shè)置完全連通的水平分隔縫，縫高可取為20 mm，填充材料可采用柔性材料。

3)屋頂層樓面開洞周邊梁柱配筋適當(dāng)提高，柱箍筋全高加密。開洞周邊穿層柱提高抗震等級(jí)至特一級(jí)。計(jì)算模型中，屋面層混凝土板采用彈性膜進(jìn)行計(jì)算分析，屋面層板厚度加厚，提高板配筋率，鋼筋雙層雙向拉通。

4)隔震建筑地基基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度進(jìn)行。

3 結(jié)語

本工程如果不考慮隔震，經(jīng)過計(jì)算分析，框架梁、柱的截面非常大，不僅影響使用空間而且配筋量較大。采用隔震設(shè)計(jì)后，在罕遇地震下各樓層剪力較非隔震時(shí)降低很多，有效提高了結(jié)構(gòu)的抗震能力；隔震層上部結(jié)構(gòu)的基本周期延長，地震反應(yīng)加速度降低，從而使得上部結(jié)構(gòu)的截面尺寸減小，構(gòu)件配筋減少、跨度增大以及高度增加等，既增加了使用空間，又提高了結(jié)構(gòu)的安全性能。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 黃偉聰，祁 皚，林于東，等.某高校文科樓隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析[J].福建建筑，2009(37)：86-88.

[3] 孟石平，劉占中.祥云中醫(yī)院隔震設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].云南建筑，2014，129(4)：122-123.

The isolation design of a communication equipment room in 8 degrees area

Geng Yonghong Lei Shuwen

(KunmingArchitecturalDesignandResearchInstituteGroupLimitedCompany,Kunming650228,China)

Taking a communication equipment room building for example, from the isolation bearing design, upper structure isolation calculation, isolation layer design and other aspects, this paper made analysis and research on the isolation design technology of the building structure, introduced the isolation measures and construction measures after using isolation technology, improved the seismic performance and safety of building structures.

isolation design, communication equipment room, isolation layer, construction measure

1009-6825(2016)05-0052-02

2015-12-04

耿永紅(1984- )，女，工程師

TU352

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