淺議高層建筑結構設計中的隔震減震措施

曲海龍

摘要：雖然在隔震設計的方案比較和選擇時，隔震技術對低層和多層建筑比較合適，但是規范對結構基本周期小于1S這條原抗規（GB50011—2001）限制的取消，還是認可了國內外大量高層結構采用隔震技術。以下對高層建筑結構設計中的隔震減震措施進行了分析探討，僅供參考。

關鍵詞：隔震技術；高層結構；減震

中圖分類號：TU973.31 ITU352.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2017）06—0111—01

1上部結構的形式和布置

1.1抗震墻對隔震支座受拉的影響

抗側力構件合理布置后，抗震墻所承受的地震傾覆力矩較大，要減少抗震墻對支座拉力的影響，抗震墻應盡量分散的布置于結構中，并且不宜布置在建筑的四周。抗規GB50011—2010中12.2.4條規定橡膠隔震支座應設置在受力較大的位置，間距不宜過大。如果隔震支座間距布置較小，如2001版抗震規范（GB50011—2001）規定的隔震墻下隔震支座的間距不宜大于2.0m，可使隔震支座的直徑較小，結構在長期荷載下冗余度較高，但對于高層結構，這種布置方法容易使隔震支座產生拉應力，還減小了隔震層的水平變形能力，對隔震效果不利。

1.2結構形式

結構形式要求其變形特征接近剪切變形，這除了傳統的接近剪切變形的結構形式，如框架、框架一抗震墻等外，或許對于公用建筑，還有巨型框架一子框架結構，其巨型框架和子框架都可以采用疊層橡膠支座隔震技術，而且子框架在采用采用疊層橡膠支座隔震技術后，對主巨型框架還起到減震的作用。

2建筑結構的層間隔震措施

層間隔震是一種結構抗震和隔震相結合的方法，其是在原結構上安裝由隔震支座與質量組成的耗能減震裝置，在發生地震時，耗能減震機構可以吸收并消耗地震能量，降低結構的地震反應。上述這種方法通常應用在舊房改建，在施工方面具有易操作、簡單的優勢。相比于建筑物基礎部分設置隔震裝置的辦法，層間隔震的作用不是十分顯著，減震的效果能夠達到1/10-3/10的范圍。盡管層間隔震的效果沒有基礎隔震突出，然而，其能夠借助原結構的隔熱層以及結構的加層，進行合理的改建而達到減震的作用，且簡單、易操作，隔震裝置借助于橡膠支座。

3采用特殊材料隔震

建筑物基礎隔震通常是對建筑物的基礎部分進行一系列特定的處理，降低地震時的地震波，以至于縮小地震對建筑物的破壞。傳統的方法是在建筑物的基礎部分直接設置砂子或粘土墊層，或者交替鋪上砂子與粘土。與此同時，一部分相關學者用糯米為原材料，在建筑物的基礎部分設置墊層，降低地震對建筑物的破壞。現階段在這方面已經有新的突破，以瀝青為原料得到一種特殊材料，以此設置隔震層作用更優。

4應加強試驗研究和實際工程在地震中的監測

目前我國高層建筑結構的隔震設計多停留在模型計算階段，模型試驗研究很少，隔震結構的性能幾乎未在實際大震中受到過檢驗。模型計算僅為隔震結構設計的一個方面，因為計算模型采取了很多簡化假定，且采用時程分析法計算時多數情況下僅考慮了水平地震作用的影響，計算的結構受力工況有限，計算是否能真實反映結構在地震作用下的受力情況較難判定。采用隔震技術的高層結構在實際水平地震作用的性能目前并無太多資料可參考，其抗震性能尚難把握，更何況，在實際的地震中，結構不僅承受水平地震作用，還有豎向地震作用，在復雜地震作用下隔震裝置的受力情況目前的認識存在很大的局限性，因而高層建筑結構采用隔震技術時應加強相關的試驗研究和實體建筑結構的監測，為結構的設計提供可靠的依據。

5隔震結構的構造措施及維護管理

隔震結構的構造措施涉及隔震支座的布置，隔震支座與上、下部結構的連接，隔震層的梁、柱、墩和板的加強，隔震層的防火措施，便于觀察和更換隔震支座的空間等。還有防震縫和水平隔離縫的設置，樓梯、電梯、擋土墻和坡道等在隔震層的設置，對于高層結構尤為重要。配管和配線等設備的構造也是高層結構隔震成敗的關鍵。建筑結構在日常使用中，要加強維護管理，要保證隔震層在任何時候都能夠正常發揮功能。采用隔震技術的高層住宅更要明確其維護管理責任，設計者有責任進行必要說明，給予建筑管理者一定的指導。

6隔震結構的構造措施及維護管理

6.1隔震構造措施

隔震結構在地震時會發生較大的水平位移，為保證隔震層在罕遇地震下具有發生較大變形的能力，設計時在上部結構的周邊設置豎向隔離縫，縫寬取為500mm；上部結構與下部結構之間設置完全貫通的水平隔離縫，縫高取20mm，并用柔性材料填充；電梯井側壁采用下掛的方式處理，井道外皮至地下室柱、填充墻等非隔震部分的凈距大于500mm；懸掛電梯的地坑底板外皮至基礎底板上皮凈距不小于600mm；穿越隔震層的排水管道、電氣強、弱電電纜及導線等，均采用柔性連接或其他有效措施適應隔震層在罕遇地震作用下對水平位移的要求。

6.2維護、保養措施

為保證在竣工驗收、日常管理及維護、震后修復等后未進行支護前的階段。過程中對隔震支座的性能提供比較直觀的且及時的依據，如隔震支座在使用中或震后外觀是否有損壞或不可恢復的變形、隔震溝是否被填充物阻塞、上部結構周圍是否有限制其位移的障礙物等，建議對隔震結構制定詳細的檢查和維護計劃，對隔震結構進行定期和不定期的檢查、維護。在隔震層樓梯間、電梯間、豎向隔離縫等隔震構造附近或建筑物出入口處，應設置隔震警示標識，提醒業主和其他人員對隔震層構件及隔震構造進行必要維護，明確其在使用過程中不得填充、堆放雜物或有妨礙上部結構水平移動的其他行為等。

7結束語

本文提到的建議和措施的加強，經合理設計，高層結構采用隔震技術同樣有效，能取得更高要求的安全性和舒適性，同時在經濟上也能收到較好的效果。