概述疊層橡膠支座隔震技術在高烈度地區工程中的應用

夏華娟，華 圣，邵佳鵬，郭久慈，張和倩，左 工

(宿遷學院 建筑工程學院,江蘇 宿遷 223800)

0 前 言

疊層橡膠支座隔震技術是在建筑物上層和基礎之間設置一種疊層橡膠支座，使得建筑物的上部結構和基礎分開，從而改變整個建筑結構的動力特性和動力作用，使得橡膠支座上部結構的水平基本周期適當的延長；當出現偶然荷載如地震發生時，建筑物的結構體系因柔化來減弱地震強烈震波的傳遞，從而減少結構的水平地震作用。目前工程上常用的疊層橡膠支座有標準橡膠支座、帶有鉛芯的橡膠支座、設置高阻尼橡膠支座等。

1 疊層橡膠支座構造和適用范圍

疊層橡膠支座是由薄橡膠片和夾層薄鋼板等剛性材料相互交錯分層疊合而成，并經過特殊工藝將橡膠與鋼板牢固地粘結在一起。如圖1所示。由于夾層薄鋼板對橡膠層具有制約和約束作用，在豎向荷載的作用下二者一起共同承擔豎向荷載，使得整個疊層橡膠支座具有足夠的豎向承載力和剛度，當隔震支座受水平地震作用時，橡膠層能提供相當大的側向位移且不失穩，二者相互制約使得整個疊層橡膠支座有效地消耗地震能量。

圖1 疊層橡膠支座內部構造示意圖

在實際過程中，絕大部分疊層橡膠墊中加入了附加的阻尼機構材料，來限制支座底層發生過大的位移，以及阻止在風及其他外界干擾影響下的晃動；目前，這種阻尼機構材料通常為鉛芯或高阻尼橡膠。

橡膠支座隔震技術適用于設防烈度6度以上地區的多高層房屋的抗震設計。6至9度地區的隔震房屋的抗震設計可按《建筑抗震設計規范》(GB 5001—2010)中有關規定進行設計，對設防烈度大于9度的地區，作專門研究。《疊層橡膠支座隔震技術規程》(CECS 126:2001)對橡膠支座隔震技術的設計、施工和維護技術要求作出了配套的規定，大大促進了其技術的發展。

2 疊層橡膠支座隔震技術在高烈度地區工程實踐

疊層橡膠支座隔震技術國內外已有較多的成功使用案例，如日本在1982年、美國在1985年、我國在1993年分別第一次在地震高烈度區的房屋建筑上使用隔震房屋疊層橡膠支座。20世紀末，建筑學者認真總結了國內、外隔震技術的工程設計、施工、應用等方面的實踐經驗，疊層橡膠支座隔震技術在后來的20多年里得以迅速發展，成為土木工程結構的前沿研究領域，數以萬計的建筑物成功使用這一技術并取得較為顯著的成果。

江蘇省宿遷市位于郯廬斷裂帶上，該地區抗震設防烈度為Ⅷ度,設計基本地震加速度值為0.30 g,設計地震第一組;建筑場地土為Ⅲ類，屬于地震高烈度區，地質條件較為嚴峻。蘇豪銀座項目位于宿遷市中心城區，本工程由2層地下室、4層商業裙房和坐落在裙房之上的兩棟16層住宅塔樓組成，總建筑面積約 67 000 m2。裙房高度為23.6 m，建筑總高度為79.4 m。由于本工程所在地為地震高烈度區，若遵循常規抗震設計，結構截面過大、配筋過多、很不經濟，且難以滿足現有規范的要求。為了盡可能滿足建筑使用功能的要求，本工程采用層間隔震設計，將隔震層設置于大底盤( 裙房屋面) 和上部塔樓之間，隔震層層高1.8 m。

層間疊層橡膠支座隔震技術在本工程的應用，為高烈度地區體型復雜的結構設計提供了一種新的設計思路，使結構設計由不可行變為可行。層間隔震設計不僅使上部結構具有隔震建筑的優越性能，而且使得包括裙房在內的整個結構的抗震性能顯著提高，見圖2～4。

圖2 疊層橡膠支座現場照片

圖3 疊層橡膠支座布置簡圖

圖4 層間隔震結構水平位移

宿遷市文體綜合館位于宿遷市宿城區，該建筑采用平面呈橢圓形的空間鋼筋混凝土框架結構、鋼網殼屋蓋體系(見圖5)，約13 000 m2；主體結構縱向長80 m，橫向寬62 m,最大高度23.6 m，結構平面布置橫向對稱，縱向不對稱，結構剛度和質量不均勻分布。

圖5 文體綜合館建筑平面圖

為保證隔震效果以及方便維護、檢修，本工程利用設備管溝擴大形成整體架空隔震層(見圖6)；隔震層上部為現澆鋼筋混凝土梁板結構，所有隔震支座、消能裝置均布置在其中；隔震層作設作設備層、儲藏用，亦有利于樓地面防潮。

圖6 文體綜合館隔震層布置圖

3 結束語

疊層橡膠支座隔震技術具有良好的豎向承載性能、變形性能、水平復位能力和耐久性，能夠很好地把基礎與上部結構隔離開，使得地震能量不能傳遞到建筑，疊層橡膠支座隔震技術在宿遷地區工程中的應用為高烈度地區體型復雜的結構設計提供了一種新的設計思路，使結構設計由不可行變為可行。層間隔震設計不僅使上部結構具有隔震建筑的優越性能，而且使得包括裙房在內的整個結構的抗震性能顯著提高。

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