建隔震层建筑结构设计的技术要点.doc

1、1建隔震层建筑结构设计的技术要点摘要：隔震技术是近些年来出现的新的建筑耐震技术,传统建筑主要依靠建筑结构本身的强度与韧性来抵抗地震力,而隔震层建筑则是用隔震装置将地震时建筑物的摆动转换为建筑物对地面的横向位移,并吸收地震能量。经过大量的实践证明,隔震技术是防震减灾的有效手段。随着隔震技术的发展,基础隔震结构已经广泛应用在实际工程中,然而在建隔震层建筑结构设计的过程中往往存在一些问题。本文主要对建隔震层建筑结构设计的技术要点进行了相关的论述。 关键词：隔震层，建筑，结构设计，技术要点 中图分类号：TU318 文献标识码： A 一、引言 隔震技术不仅在新建工程中获得应用，而且已用于现有建筑的抗震加

2、固改造。隔震装置可安装在结构的防火层或设备层，隔震层可设置在结构的不同部位，如基础、中间层等，也可设置在房屋的顶层，同时起到结构加层和抗震加固的目的。由于传统的加固改造技术对结构震后的性能和不可靠程度缺乏准确地了解，故较难达到强度和延性的合理匹配。采用隔震技术对结构进行加固改造，通过在隔震层设置刚度很小的隔震装置，将地震变形集中到隔震装置上，相对于依靠结构本身的较高强度和较低变形来吸引地震能量而言，隔震结构的周期和阻尼都有很多的提高，故加速度和位移反应明显降低。同时，耗能减震加固改造技术，智2能材料加固改造技术，以及吸振减震加固改造技术等开辟了房屋加固改造的新途径 二、隔震的概念 隔震结构是指

3、在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层来隔离和耗散地震能量,以减少地震能量向上部结构传输,从而达到减震的效果。隔震建筑由上部结构、隔震装置和下部结构组成。为了满足建筑结构隔震的要求,隔震装置必须具有以下几个特性: 1、承载特性：隔震装置需要具备足够大的竖向承载力,在建筑结构物正常使用的情况下,能够安全地支承上部结构的所有重量和使用荷载,竖向承载力安全系数必须很大,确保建筑结构物在使用状态下的绝对安全和满足使用要求。 2、隔震特性：隔震装置的水平刚度具有可变性,在微小地震或强风作用时,具备足够的水平刚度,使上部结构产生极小的水平位移,不影响建筑的使用要求。在中强地震发生时,隔震装置的水平刚度较小,

4、上部结构产生水平滑动,使建筑物由“刚性”抗震结构体系变为“柔性”隔震结构体系,大大延长了它的自振周期,远离场地的卓越周期和上部结构的自振周期,从而有效地隔开地面震动,使上部结构的地震反应明显降低。 3、复位特性：隔震装置应具有良好的水平弹性恢复力特性,地震后,隔震建筑的上部结构能瞬时恢复到初始状态,满足正常使用要求。 4、阻尼消能特性“隔震装置应具备足够大的阻尼,较大的耗能能力。 5、耐久性好,具有长期支撑上部结构的能力。 36、实用性，制作安装简单,并且造价较低,便于推广。 三、隔震建筑空间构成 隔震建筑通常由上部结构、隔震层、下部结构、外周部、邻楼空间等五部分构成： 1、上部结构 上部结构

5、位于隔震层的上方，地震时产生大的位移，此位移量取决于设计，方向是前后左右全方位的。上部结构变形大而加速度小，所以居住性能良好，家具等也不易翻转倾覆。为了上部结构不阻碍隔震层在地震时发生大的变形，应采取以下措施： (1)上部结构的周边应设置防震缝，缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的 1.2 倍。 (2)上部结构(包括与其相连的任何构件)与地面(包括地下室和与其相连的构件)之间，宜设置明确的水平隔离缝；当设置水平隔离缝确有困难时，应设置可靠的水平滑移垫层。 (3)在走廊、楼梯、电梯等部位，应无任何障碍物。 2、隔震层 隔震层是指设置隔离层或阻尼装置等隔震部件的区域。隔震层的上下楼

6、层间易发生大的层间变形，因此在必要的部位必须采取充分的隔震措施来适应这个变形。隔震层一般规定： (1)隔震层内部空间除放置隔震系统以及必要的管线外，不作居室或其它用途使用时，隔震层不计入建筑面积、容积率、建筑物层数。但为确保建筑物使用安全，隔震层四周应予封闭，除必要的维修人员出入口4外，不得设置其他出入口。隔震层需作停车场或仓库等其他用途时，按普通楼层对待应计入建筑面积。 (2)建筑物于隔震层的外周外墙的防护构造，如属隔震层必要的构造，例如挡雨构件未超过 0.5m 部分，不计入建筑面积。 (3)一般建议隔震层高度采用 1.82.1m 之间，因考虑规划等因素，隔震层应计入建筑物高度。 3、下部结

7、构 下部结构位于隔震层下方，是支承上部结构及隔震层的部分。在不设地下室的基础隔震类型中，基础相当于下部结构。在中间层隔震的情况下下部结构与一般抗震结构采用相同的处理手法和设计，不同的只是受到上部作用的地震力要小。 4、外周部 外周部是指与上部结构邻接的地表部分。外周部和上部结构之间产生 40cm 左右的相对位移。为避免人员等靠近，设植栽等阻挡物。另外周边应留有足够空地，以防大地震时上部结构超越建筑红线。 5、邻楼空间 邻楼空间是指相邻楼栋之间的人的活动空间。这部分也应考虑由于地震时上部结构晃动而采取相应的措施。还应注意的是，如果相邻的建筑不是抗震结构，而是隔震结构的情况下，则相对位移会很大。

8、四、建筑结构隔震设计的注意要点 1、采用基础隔震设计 5（1）在建筑物周边，隔震层部分要比基础大一圈，因此场地要宽裕；（2）隔震层的周围设挡土墙,其上部有墙外狭道等，因此要确保地震时不因上部结构的移动而带来其它问题；（3）方便检查和更换隔震装置；（4）为使设备管线适应隔震层的位移和变形，常采用柔性连接或球型接点，但要考虑安放装置及检修的空间；（5）隔震建筑物与其它建筑物之间的联系通道要适应相对变形，确保畅通无阻。 2、采用中间层隔震设计 （1）为适应隔震层的移动变形，该部分的建筑外墙应设水平缝，要考虑防水、隔音、防火等，也要注意立面的协调美观；（2）解决楼梯、电梯井、机器升降、设备管线等贯穿隔

9、震层的问题,并考虑防火区间的划分；（3）便于检查、更换隔震装置及耐火材料等。隔震装置布置和选取的一般原则为：第一，隔震层具有适当的水平刚度,在强风作用下，隔震层具有足够的初始刚度，在较大地震作用时，隔震层产生柔性变形，能大大减小水平地震作用；第二，隔震层的水平刚度中心宜与上部结构的质心基本一致；第三，隔震装置具有足够的竖向承载力和水平变形能力，在发生大震时，可安全稳定地支撑建筑物，不会出现失稳破坏，能发挥隔震功能；第四，隔震装置具有良好的自动复位功能，在发生大震后，可基本复位到初始位置，当发生余震时，可继续有效发挥隔震作用；第五，隔震装置具有较大的竖向刚度，在设计竖向荷载作用下，竖向位移被控制

10、在允许值以下；第六，隔震装置的刚度和阻尼具有较好的稳定性，在可能出现的荷载和温度范围以内，其变化较小；第七，具有良好的耐久性，具有良好的抗老化、抗疲劳、抗徐变等性能,在建筑物的使用期内6能有效发挥隔震作用。 3、基本规划与结构设计 隔震建筑结构的设计要明确与非隔震建筑的结构区别，在充分理解的基础上，才能对建筑物的隔震层结构进行规划和设计。建筑物的隔震结构是通过隔震层来吸收大部分的地震输入能量，因隔震层会产生较大的位移，因此无论是在建筑规划还是设备规划或是施工规划等诸多方面，都应充分考虑到这种特殊性。隔震层建筑结构设计的规划重点是隔震层性能。而影响隔震层性能的两大因素是阻尼器和隔震支架。隔震层的

11、刚度和阻尼等特性取决于建筑物的目标性能。建筑物是优先考虑居住性能，以人身安全为首要目的，还是以维持维护建筑物内的物品功能为优先选择。不同的目的会影响隔震层性能的倾向。要使分析预测得到的建筑物地震时的反应，能够与各建筑所要求的性能相吻合，设计者必须要将要求性能设定为抗震目标性能，抗震目标性能的设定也就是针对外力作用的基本设计。因此，设定时要充分考虑到基准和标准。 4、结构方面上:隔震结构适合于各种类型的结构。对上部结构的偏心、非结构构件和设备的抗震构造措施、结构和构件的延性等方面的限制都比传统结构设计宽松,使隔震层上部建筑的结构形式的选择更为灵活。但由于该技术是增大结构自振周期来降低结构地震反映

12、的,所以,对于周期小、场地特征周期短的建筑,其隔震效果更佳。在砌体房屋和中低层混凝土结构中采用隔震技术,会取得更好的减震效果。 五、结束语 7总之，建筑隔震技术作为当今最具代表性的新型抗震技术之一，为工程抗震减灾提供了新的手段和研究方向，并在国内外地震中经受住了考验，表现出令人惊叹的减震效果。然而在隔震结构设计中,工程设计人员在结构的计算方法、构造处理等方面存在着一些有争议和问题,因此,隔震结构的设计计算和构造处理需要深入研究探讨，以便建筑隔震技术更好地发展。 参考文献： 1 庄俊：浅谈房屋隔震结构设计 ， 中小企业管理与科技 ，2010 年 27 期 2 彭彤：对建筑抗震结构设计的探讨 ， 科技创新导报 ，2009年 02 期 3 唐小凤：探讨隔震层建筑结构设计 ， 科技与生活 ，2011年 01 期 4 周锡元 阎维明 杨润林：建筑结构的隔震、减振和振动控制 ，建筑结构学报,2002 年 23 期