論建筑隔震設計中具體實踐

楊明

1 隔震技術理論概述

隔震技術是在建筑上部結構與基礎之間設置水平隔震層，將上層結構部分與基礎之間，完全斷開，阻斷或減小地震作用向建筑上部結構傳遞。以減小地震對上部結構造成影響的目的。

水平隔震層間設置若干隔震橡膠支座以連接建筑上部結構與建筑基礎。

隔震橡膠墊是一種柔性的隔震構件，能吸收和耗散地震能量，并做一定相對位移，阻止或減輕地震作用向上傳遞，減輕建筑物上部結構的地震作用，以增強建筑物整體抗震的目的。

隔震技術，是建筑抗震發展的主要方向，而且也能提升建筑安全指數，所以它在當前建筑設計的應用中越來越多，越來越普及。

隔震結構設計可以分為單質點、多質點這兩種類型，前者是將隔震層作為整體，而后者則將隔震層作為首層。兩種類型在建造計算方面都不同。

2 建筑結構隔震設計

2.1 隔震層的設置要求

建筑隔震設計的第一步就是確定減震目標及確定隔震層位置。隔震層的位置要根據具體工程具體分析，目前多設置在基礎頂和地下室柱頂，當然，也有設置其他位置的。建筑物底部隔震層處的剛度中心要和質量中心相重合。剛度中心和質量中心相重合才能保證建筑物整體結構的穩定性，保證建筑結構在地震時不會因為失穩而倒塌。

其次，合理設計隔震橡膠墊的數量、大小和位置。具體如下：①隔震墊應當設置在應力集中的建筑物底部受力柱下面。若上部結構跨度較大，可以多設置幾個橡膠墊。②保證隔震墊能滿足對建筑物水平位移與最大豎向承重力的要求；隔震橡膠墊下一般設置下支墩，下支墩要有足夠的剛度以抵抗地震作用對其的剪切破壞。并防止變形及位移尺寸過大。其尺寸一般大于900mm×900mm。并且在其X方向及Y方向設置大斷面梁系對其進行拉接，保證下支墩有足夠的穩定性。隔震橡膠墊上部框架柱支點處，在其X方向及Y方向也要設置梁系對其進行拉接，也要保證其有足夠的穩定性。③應當有充足的縱向剛度，既要確保縱向位移在有效范疇，又要確保豎向的承載力。設計時應比選方案，確保結構體系合理。

2.2 隔震層的計算要點

隔震層下采用隔震支墩。運用時程分析法進行計算，保證把地震影響集中于建筑物隔震層里。地震時，確保建筑物在隔震層的橫縱方位的移動在規范的范疇。此外，通過多質點方法的分析，確定各層承受的壓力與控制壓力在非隔震裝備結構以下。最后，若建筑物的地基位于地下水層時，應當對可能造成的地下水泄露等后果進行數據分析。

隔震構造將影響建筑隔震效果的發揮，如隔震建筑周邊的隔震縫寬度不夠，或隔震縫中有障礙物，或隔震建筑四周有障礙物，地震來臨時，上部建筑的運動將受到阻礙，隔震效果將不理想。必須充分重視。隔震層處應該有足夠的空間尺寸供檢修人員進入以檢查和維修隔震構件。隔震層的管線均采應用軟連接。

隔震層處樓梯及電梯包括室外散水等部位在此處都必須斷開，改成下掛式或懸挑式結構，以保證建筑上部結構與基礎之間用水平隔震層將其完全分開。

2.3 隔震層PKPM建模及設計參數的設置

（1）隔震層層高至少為800+梁高，在建模的時候建至上支墩即可。

（2）一般隔震層頂部梁、板剛度和承載力，宜大于一般樓蓋的剛度和承載力；為保證隔震層整體性，隔震層頂板板厚至少設置為160mm。

（3）有以下幾點注意的：

地下室設置層數為0，嵌固端所在層號為1；考慮底層柱彎矩放大的位置，地下室設置層數為1，嵌固端所在層號為2；宜采用定義一層地下室（土體約束為0）的結構模型復核一層柱子配筋。

例如：Ⅷ度（0.20g）小于24m的乙類建筑。

設防目標：水平地震影響系數最大值按照降低一度取值：Ⅶ（0.10g）。

抗震等級：按照降低一度Ⅶ度選取，軸壓比按照沒有降低（Ⅷ度）對應的抗震等級控制。

水平地震影響系數最大值及薄弱層驗算的地震影響系數最大值：取Ⅶ（0.10g）所對應的值。需要考慮豎向地震作用時，要把隔震后對應的豎向地震作用放大到不隔震的水平。

（4）考慮到隔震支座的抗扭轉抗彎剛度相對于混凝土非常小，傳遞彎矩扭矩能力弱，為使模型結構受力接近真實，建筑結構模型底層柱下端改為鉸接約束。此處一定注意，不要設計為剛性約束。否則計算結果會產生出入，影響抗震計算準確性。

（5）其余參數按照傳統結構設計設置，各計算參數滿足后即可進入隔震分析設計階段。

在隔震分析完后報告中提供罕遇地震支座的剪力、軸力和位移進行下部結構設計。要注意結構計算的周期位移剪壓比等必須滿足相關規范。

（6）設計施工圖應標明工程抗震設防烈度和減隔震類別等重要信息。標識消能減震部件或預留隔震溝（縫）位置，柔性連接等構造措施的部位及做法。編制隔震設計專篇，并對隔震裝置的技術性能、施工安裝和使用維護提出明確要求；應編制隔震工程使用說明書。要認真做好設計交底和現場服務。

2.4 隔震建筑社會效益

隔震技術能夠減小地震作用對建筑物的破壞，減小地震作用二次破壞對人們生命的傷害及財產損失。尤其在高烈度地區，即抗震設防烈度為Ⅷ度及Ⅸ度地區，采取減隔震技術，以降低地震作用對建筑物的破壞，是勢在必行。目前我國云南省與新疆維吾爾自治區這兩個省區以采取措施，全面推廣新建建筑物采用減隔震技術。

[1]孫玉紅，祁皚，王麗紅.隔震技術在多層建筑中的應用[J].沈陽建筑大學學報（自然科學版），2005（06）：667～670.

[2]馬佶民，孫 青.多層建筑的隔震技術研究[J].山西建筑，2010，36（27）：72～74.

[3]《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）.