周麗萍 何強(qiáng) 張峰 趙偉民

摘?要：地震給人類生命財(cái)產(chǎn)安全、社會穩(wěn)定與進(jìn)步造成巨大危害，并且由地震引發(fā)的次生災(zāi)害也會造成很大威脅。如何最大程度的減小震害，人們需要對結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進(jìn)行控制，抗震理論和體系仍需進(jìn)行不斷的完善和發(fā)展。本文對層間隔震在既有建筑改造加層項(xiàng)目中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：層間隔震;加層建筑;施工技術(shù)

地震因其突發(fā)性和毀滅性的特質(zhì)，每次會造成巨大的人員傷亡以及不可計(jì)數(shù)的財(cái)產(chǎn)損失。尤其隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，城市建設(shè)的越來越繁華，人口也越來越集中，土地減少，需求不斷增加，既有建筑的改造擴(kuò)容增層也逐步凸顯其重要性，加層改造具有一系列優(yōu)點(diǎn)，如有效利用土地資源，充分利用城市空間，緩解當(dāng)前住房緊張;可將抗震加固和加層改造結(jié)合起來，既增加建筑使用面積，又提高建筑的抗震性能等，伴隨著人員的集中，同等強(qiáng)度等級的地震造成的危害要是幾十年前的十幾倍甚至數(shù)十倍。因此本研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 層間隔震結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

解決改造項(xiàng)目的實(shí)際需求，就需要應(yīng)需求而設(shè)置加固方案，層間隔震是在基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的工程實(shí)踐中發(fā)展起來的一種新型隔震結(jié)構(gòu)形式。它是將隔震層設(shè)置在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的某一層柱頂，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)控制的建筑結(jié)構(gòu)，它的減震效果一般在10%-40%之間，實(shí)際使用需求可利用其特殊性進(jìn)行結(jié)構(gòu)的加層，做適當(dāng)?shù)母慕ǎ瑥亩_(dá)到減震目的。層間隔震結(jié)構(gòu)的提出來源于實(shí)際工程實(shí)踐的需求。

1.1?層間隔震結(jié)構(gòu)不需要特意為隔震層在地震時發(fā)生的較大位移預(yù)留空間

與一般樓層相比，隔震層的水平剛度很小，地震時，隔震層將發(fā)生較大的變形。對于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)，隔震層通常位于室外地面以下，為了保證地震時隔震層能發(fā)揮作用，《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5001-2001）}26}（以下簡稱《規(guī)范》）規(guī)定：上部結(jié)構(gòu)的周邊應(yīng)設(shè)置防震縫，縫寬不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移限值的1.2倍。上部結(jié)構(gòu)與地面之間，宜設(shè)置明確的水平隔離縫;當(dāng)設(shè)置隔離縫有困難時，應(yīng)設(shè)置可靠的水平滑移墊層。在走廊、樓梯、電梯等部位，應(yīng)無任何障礙物。而對于層間隔震，由于隔震層設(shè)置在一層或一層以上柱頂，結(jié)構(gòu)的大變形發(fā)生在沒有障礙的空中。因此，也就不存在預(yù)留空間及相應(yīng)的構(gòu)造問題。

1.2?降低結(jié)構(gòu)的土建造價

對于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)，在隔震層頂部需要增設(shè)一層厚度大于140的梁板式樓蓋，且樓蓋的梁板剛度和承載力均應(yīng)大于一般樓面梁板的剛度和承載力。這樣，結(jié)構(gòu)的自重會因此而有明顯的增加。而層間隔震則不需要增設(shè)這樣的樓蓋。當(dāng)隔震層設(shè)置在較低位置時，隔震支座的選取主要是由使隔震支座在豎向荷載作用下的壓應(yīng)力不超過容許值來控制的，因此減少一層樓板就會減小隔震支座的數(shù)量或尺寸。所以，層間隔震結(jié)構(gòu)不但能減小一層樓板的費(fèi)用，還可減小隔震支座的費(fèi)用，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3?層間隔震可有效提升抗傾覆能力

通常來說，隔震支座的抗拉性能并不高，為此，在相關(guān)的規(guī)范中規(guī)定，隔震支座不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。這樣可以保證隔震結(jié)構(gòu)在地震時不發(fā)生傾覆破壞。對于層間隔震結(jié)構(gòu)，由于隔震層位置相對較高，使得結(jié)構(gòu)的抗傾覆力矩與傾覆力矩的比值增大。因此，提高了結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力。

1.4?施工方便

采用隔震技術(shù)的房屋，通過隔震層處的水暖管道均需設(shè)置成軟管。隔震層設(shè)置在層間時，軟管部分就可以設(shè)置在地面以上，便于軟管部分的施工、維修和更換。

對舊有房屋進(jìn)行抗震加固時，若采用基礎(chǔ)隔震形式，需要在基礎(chǔ)頂部將原有結(jié)構(gòu)斷開，進(jìn)行施工，比較復(fù)雜。而在原有結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置隔震層，施工過程會方便很多。

2 層間隔震結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍分析

隔震體系可分為基礎(chǔ)隔震體系和層間隔震體系?；A(chǔ)隔震體系是指在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震支座以延長結(jié)構(gòu)的自振周期、減小結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)形成的結(jié)構(gòu)體系，它包括三部分：上部結(jié)構(gòu)、隔震支座、基礎(chǔ)。隔震層的設(shè)置，可以減小結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而延長結(jié)構(gòu)的周期，同時隔震支座具有很大的阻尼，地震作用下可以消耗地震能量，但由于水平剛度減小，隔震層會產(chǎn)生很大的水平位移。雖然基礎(chǔ)隔震可以有效減小地震作用，但其使用也受到一定的限制：1）因?yàn)楦粽饘訒a(chǎn)生很大水平位移，所以結(jié)構(gòu)與地面之間需預(yù)留很寬的縫以避免結(jié)構(gòu)與地面的碰撞;2）隔震層設(shè)置于基礎(chǔ)之上，在一些近海工程中，基礎(chǔ)部分受海水沖刷影響嚴(yán)重，隔震支座易老化或失效;3）在一些舊房改造或加層工程中，基礎(chǔ)隔震無法應(yīng)用。所謂層間隔震體系即將隔震層位置上移，不再局限于基礎(chǔ)位置，而是隔震層位于樓層與樓層之間，經(jīng)國內(nèi)外實(shí)際工程證明，層間隔震體系可有效地延長結(jié)構(gòu)周期，減小上部結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。

層間隔震結(jié)構(gòu)，顧名思義就是在結(jié)構(gòu)相鄰兩層之間設(shè)隔震層，起到阻止地震動向隔震層上方結(jié)構(gòu)傳遞的作用，進(jìn)而減小隔震層上方結(jié)構(gòu)所受到的地震作用。通過隔震層上部結(jié)構(gòu)對下部結(jié)構(gòu)的共同作用，減小隔震層下部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而降底整體結(jié)構(gòu)的震害。層間隔震結(jié)構(gòu)適用于以下幾種情況。

2.1?受條件制約，無法采用基礎(chǔ)隔震

在某些特殊的情況下，為防止隔震層受拉拔起，將隔震層上移，此時采用層間隔震。

在近?；蛞装l(fā)生洪澇災(zāi)害的地方，為了使橡膠隔震支座免受侵蝕，將隔震層位置上移。

2.2?剛度、質(zhì)量有突變的結(jié)構(gòu)

隨著高層建筑的迅速發(fā)展以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的不斷強(qiáng)大，結(jié)構(gòu)的造型也越來越復(fù)雜。尤其是近幾年，出現(xiàn)了越來越多的大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)、框支結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)形式變形及受力比較復(fù)雜，抗震性能差，在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（中將這些結(jié)構(gòu)列為復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)。但是，如果在塔樓和底盤之間設(shè)置隔震層，將大大改善其變形和受力情況，從而提高整體結(jié)構(gòu)的隔震減震性能。

2.3?既有建筑的隔震加固改造

新疆某市人民醫(yī)院改造加固項(xiàng)目，建筑面積7200平米，抗震設(shè)防烈度8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度峰值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組第三組，Ⅱ類場地，場地特征周期0.45s。采用框架結(jié)構(gòu)形式，樓層數(shù)為6層，建筑結(jié)構(gòu)高度1～17軸26.58m、18～25軸22.00m，寬13.8m，高寬比1.92（1～17軸）、1.59（18～25軸）。屬于重點(diǎn)設(shè)防類，乙類建筑，必須進(jìn)行減隔震加固。

原結(jié)構(gòu)有地下室，地下室處于閑置狀態(tài)，比采用基礎(chǔ)隔震更能體現(xiàn)隔震價值。隔震支座設(shè)置在地下室頂板上，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)形式。施工范圍可圈定在地下室頂部，既不影響使用，也能減少開挖，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)空間利用。

3 結(jié)語

層間隔震技術(shù)是基礎(chǔ)隔震的延伸與衍化，它比基礎(chǔ)隔震有更好的適應(yīng)性能，便于在更多結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用。國內(nèi)外學(xué)者針對層間隔震已有很多的理論和試驗(yàn)研究成果，但是在高層層間隔震方面的研究還很欠缺。通過本文可以了解層間隔震的意義及應(yīng)用場景。

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