隔震技术在建筑结构中的应用

隔震技术在建筑结构中的应用

安平东丰路粮店大楼由中国工程科学院设计研究院设计，是自然基金会资助的项目。该工程地下1层,地上6层,建筑面积3300m2,其中1～2层为框架结构,3～6层为砖混结构。基础设计中引进国外基础隔震理论,在36个独立柱基上采用了36个堆叠型铅芯叠层橡胶隔震支座,整个建筑物依靠嵌固在柱基上的36个隔震器来支承建筑物的全部重量并达到隔震的目的(图1)。这是我国首次将隔震器应用于建筑工程中,该工程于1994年4月竣工交付使用。1建筑物受到热冲后的破坏抗震建筑是将建筑物通过基础与地球牢牢地连接在一起,当水平地震力作用时,建筑物随地球晃动,依靠基础的可靠连接和结构的可靠构造措施,使建筑物不致受到剧烈破坏。隔震建筑是在建筑物的基础上设置隔震器使上部建筑与基础形成柔性连接,在水平地震力作用时,依靠隔震器来延长建筑物的自振周期,有效地吸收地震能量,降低建筑物的地震反应,减轻建筑物的地震破坏。2灌入铅棒,压压过高,土壤厚度大。据本工程使用圆柱状铅芯叠层橡胶隔震器(图2),分D=390mm、350mm两种,高度H=84mm,其容许压力5000kN,水平位移200mm。它是由13层薄钢板和薄橡胶板累叠,中间竖直地灌入铅棒而成。灌入铅棒的目的,一是提高隔震器的吸能效果,二是增加隔震器的早期刚度,对控制风力和抵抗地基微振动有利。铅芯叠层橡胶隔震器既有隔震作用又有阻尼作用,还有良好的早期强度,因此成为目前世界隔震建筑中最常用的隔震器3安装隔震器的方法3.1安装质量原因隔震建筑施工的关键工序是隔震器的安装对于隔震建筑,我国现阶段尚未制订设计及施工规范,为此我们配合有关部门做了如下准备工作。(1)隔震器出厂后,请华中理工大学建筑设计研究院在试验机上逐个进行竖向承载力和抗水平位移试验,试验表明各项指标均满足设计要求。(2)隔震器在运输和保管过程中,采取防雨淋、挤压、撞击等措施,安装前又重新进行外观检查,未发现质量缺陷。(3)为满足设计要求,保证施工质量,经设计单位同意,采取如下方案:按施工图设计要求,隔震器安装于柱上-0.984m标高处(图3),嵌固在上、下预埋连接钢板M1的凹槽内。凹槽要求平整光滑,不得有异物。为方便下柱混凝土浇灌,将原设计下柱预埋M1钢板与锚固筋间的锥丝连结方案改为M1钢板与锚固筋采用螺栓连接方案,即先预埋螺栓,再用螺帽将M1钢板与螺栓连接固定,这样既满足了设计要求,又方便了下柱M1钢板下混凝土的浇灌。3.2预埋螺栓的钻孔与校核隔震器在正常情况下处于轴心受压状态,不传递弯矩,在水平地震力作用时,隔震器随建筑物发生水平运动,地震后隔震器能迅速恢复到原来位置,故设计要求安装必须准确。(1)下柱模板支设后,先将混凝土浇至预埋螺栓底部(2)在柱顶面预埋螺栓的部位固定2块100mm宽的水平木方,并拉线找出预埋螺栓的准确位置,然后在木方上用电钻钻预埋螺栓孔。钻孔时应在木方下用纸板接住钻下的木屑,以免掉入已浇的混凝土柱内。(3)为保证预埋螺栓牢固不动,在其上加焊1块垫板,预埋螺栓依靠垫板与上部螺帽固定在木方上,注意螺栓应稍露出螺帽,以便浇灌柱头混凝土前用M1钢板来校核两者螺栓孔的位置(图4)。(4)校核无误后浇灌柱头混凝土,柱头要预留30～50mm高作为M1钢板坐浆用,混凝土终凝后拆除螺帽和柱顶上的水平木方。(5)M1钢板下铺垫高标号水泥砂浆,坐浆后用铁锤均匀敲击M1钢板上表面,使之均匀缓慢下沉。用水平和水准仪观察M1钢板表面的平整度和标高,直至达到设计要求。(6)砂浆达到设计标号后拧紧螺母。将下柱钢板凹槽内清理干净上油,安装隔震器。(7)将上柱M1钢板凹槽内清理干净上油,安装于隔震器上面,并以此作为上柱底模,浇灌上柱混凝土。浇灌混凝土时要对隔震器采取保护措施,以免水和混凝土流入隔震器和M1钢板凹槽内。4石墨隔离剂基础间的选择为保证在水平地震力作用时楼梯与建筑物同步位移,楼梯与其基础间采用3mm厚的石墨隔离剂。为避免施工过程中石墨隔离剂受到破坏,在楼梯基础顶面铺设石墨后,在石墨层上再增设了一整块预制水磨石板作为梯段的底模。5降低造价及提高用钢量由于采用了隔震措施,建筑物结构的地震设防烈度由规定的