小議萬科高海拔高烈度區建造小學的抗震設計原理

【摘要】：萬科在新疆塔什庫爾干塔吉克自治縣塔合曼鄉，海拔3300m，地震設防烈度為9度的地區援建一所小學——福塔友誼小學。其中許多抗震設防原理頗為經典，希望能給業內人士一些抗震設計的啟發。

萬科在新疆塔什庫爾干塔吉克自治縣塔合曼鄉，一個地處于新疆慕士塔格峰山腳，海拔3300米，地震設防烈度為9度，建造一所小學——福塔友誼小學。作為深圳對口援疆項目。

2015年3月3日，塔吉克縣發生4.1級地震，震源深度7公里；12月7日，與塔合曼鄉接壤的塔吉克斯坦發生7.4級地震，震源深度30公里……塔什庫爾干是一個地震活躍區，該地區的建筑地震設防烈度為9度。在這個地區建造小學，除了功能、空間和造價之外，如何把學校建筑建造得安全、堅固，是萬科必須考慮的首要因素。

何為隔震

隔震，即在基礎與上部結構之間設置隔震裝置，地震發生時隔震裝置將產生較大的變形，消耗地震輸入能量，從而隔離地震動自基礎向上部結構傳遞，降低結構的地震反應。

資料表明，經合理設計的隔震建筑一般可使結構的水平地震加速度反應顯著降低，地震引起的振動往往比傳統建筑小，因此可有效防止建筑物發生破壞，大大提高地震時人的舒適度，同時有效減小室內裝修、設備等的損壞。

隔震的由來

在中國，古人們很早就學會了利用隔震技術。

西安的小雁塔建于唐代，目前已超過一千年的歷史，歷經多次大地震而未倒塌。小雁塔的基礎與地基連接處采用的是一種圓弧形球面，塔身和基礎坐落于圓弧球面上，形成了一個類似“不倒翁”的結構。

北京紫禁城建在大理石高壇上，下面有一層柔軟的糯米層。糯米層作為古老的隔震裝置，有效保護了紫禁城遭受地震破壞。

建于1921年的日本東京帝國飯店，采用密集的短樁穿過堅硬的土層，伸到軟泥層底部。軟泥層在這里充當了隔震層。經過這樣的設計，即便經歷1923年關東7.9級大地震，該建筑仍保持完好。

多年以來，隨著工程師們對地震認識的深入，對早期的隔震方法進行了升華，研發出新的隔震產品，其中疊層橡膠支座被認為是隔震邁向實用化的有效實踐。1984年，新西蘭建造了世界上第一幢以疊層橡膠墊作為隔震裝置的4層建筑物。截至目前，世界上大約已建成3100多幢隔震建筑，其中80%以上采用橡膠隔震體系。

基底隔震 空間適宜

本項目設計旨在尊重塔吉克民族傳統及當地文化的基礎上提供現代化教學設施，最大限度地節約資源，就地取材、保護環境和減少污染，與自然和諧共生。教學綜合樓首層為低年級教學區，共設置3 個教學班，每個教學班配備了低學齡兒童的活動室、午休室、洗手間、傳達、晨檢室及教師專用辦公室等配套。二層與三層為高年級教學區，設置有9 個普通教室及科學、美術、音樂專業教室，滿足學生們的不同學習需求。

項目所在地抗震設防烈度為9度，場地類別為II類，設計地震分組為第三組。基本風壓按50年一遇的基本風壓采用，取0.55kN/m2，地面粗糙度為B類。如果按照傳統的抗震設計，難免會出現“粗梁肥柱”。為此，在設計之初設計師便引入了先進的隔震技術。本項目采用基底隔震，即在地面首層設置1.5米高的建筑架空層作為隔震層。經分析，在基礎柱頂共設置33個隔震墊，其中直徑600和500的隔震墊分別為13個和20個。

計算表明，經過這樣的設計，結構自振周期可由隔震前的0.53s增大至隔震后的2.95s，樓層地震剪力可減少80%左右。因而，上部結構的抗震設防烈度可以按降一度進行設計，這使得結構構件有了明顯減小，增大了室內使用空間。

同時，由于隔震結構在地震作用下會產生較大的水平變形，因此入口踏步處需設置水平縫。另外，對排水管道、管線、電線等需設置柔性連接措施，以保證其在產生結構變形時不會影響相關設施的使用。

2015年11月26日，福塔友誼小學項目趕在入冬第一場大雪前完成了最后一方混凝土的澆筑，基礎施工作業順利完成。瑞雪豐年，天降吉兆，在一個安全、舒適的環境內，萬科對塔合曼鄉孩子的殷殷祝“福”，必將在來年結出累累碩果。

總之，萬科在海拔，高烈度地區建造小學——福塔友誼小學，采用柔性抗震的方式——隔震技術，盡可能的降低造價，提高建筑抗震性能，能給我國業內人士提供一個研究和參考的實例，希望能給業內人士一些抗震設計的啟發。

參考文獻：

[1]陸鳴，田學民，王篤國，李麗媛.建筑結構基礎隔震技術的研究和應用[J].《震災防御技術》， 2006年第1期第31-38頁

[2]劉昱彤，基礎隔震技術在建筑結構中的應用探討[J].《山西建筑》， 2011年37卷（9）期第36-37頁