隔震技術在建筑結構中的應用

安平東豐路糧店大樓由中國工程科學院設計研究院設計，是自然基金會資助的項目。該工程地下1層,地上6層,建筑面積3300m2,其中1～2層為框架結構,3～6層為磚混結構。基礎設計中引進國外基礎隔震理論,在36個獨立柱基上采用了36個堆疊型鉛芯疊層橡膠隔震支座,整個建筑物依靠嵌固在柱基上的36個隔震器來支承建筑物的全部重量并達到隔震的目的(圖1)。這是我國首次將隔震器應用于建筑工程中,該工程于1994年4月竣工交付使用。1建筑物受到熱沖后的破壞抗震建筑是將建筑物通過基礎與地球牢牢地連接在一起,當水平地震力作用時,建筑物隨地球晃動,依靠基礎的可靠連接和結構的可靠構造措施,使建筑物不致受到劇烈破壞。隔震建筑是在建筑物的基礎上設置隔震器使上部建筑與基礎形成柔性連接,在水平地震力作用時,依靠隔震器來延長建筑物的自振周期,有效地吸收地震能量,降低建筑物的地震反應,減輕建筑物的地震破壞。2灌入鉛棒,壓壓過高,土壤厚度大。據本工程使用圓柱狀鉛芯疊層橡膠隔震器(圖2),分D=390mm、350mm兩種,高度H=84mm,其容許壓力5000kN,水平位移200mm。它是由13層薄鋼板和薄橡膠板累疊,中間豎直地灌入鉛棒而成。灌入鉛棒的目的,一是提高隔震器的吸能效果,二是增加隔震器的早期剛度,對控制風力和抵抗地基微振動有利。鉛芯疊層橡膠隔震器既有隔震作用又有阻尼作用,還有良好的早期強度,因此成為目前世界隔震建筑中最常用的隔震器3安裝隔震器的方法3.1安裝質量原因隔震建筑施工的關鍵工序是隔震器的安裝對于隔震建筑,我國現階段尚未制訂設計及施工規范,為此我們配合有關部門做了如下準備工作。(1)隔震器出廠后,請華中理工大學建筑設計研究院在試驗機上逐個進行豎向承載力和抗水平位移試驗,試驗表明各項指標均滿足設計要求。(2)隔震器在運輸和保管過程中,采取防雨淋、擠壓、撞擊等措施,安裝前又重新進行外觀檢查,未發現質量缺陷。(3)為滿足設計要求,保證施工質量,經設計單位同意,采取如下方案:按施工圖設計要求,隔震器安裝于柱上-0.984m標高處(圖3),嵌固在上、下預埋連接鋼板M1的凹槽內。凹槽要求平整光滑,不得有異物。為方便下柱混凝土澆灌,將原設計下柱預埋M1鋼板與錨固筋間的錐絲連結方案改為M1鋼板與錨固筋采用螺栓連接方案,即先預埋螺栓,再用螺帽將M1鋼板與螺栓連接固定,這樣既滿足了設計要求,又方便了下柱M1鋼板下混凝土的澆灌。3.2預埋螺栓的鉆孔與校核隔震器在正常情況下處于軸心受壓狀態,不傳遞彎矩,在水平地震力作用時,隔震器隨建筑物發生水平運動,地震后隔震器能迅速恢復到原來位置,故設計要求安裝必須準確。(1)下柱模板支設后,先將混凝土澆至預埋螺栓底部(2)在柱頂面預埋螺栓的部位固定2塊100mm寬的水平木方,并拉線找出預埋螺栓的準確位置,然后在木方上用電鉆鉆預埋螺栓孔。鉆孔時應在木方下用紙板接住鉆下的木屑,以免掉入已澆的混凝土柱內。(3)為保證預埋螺栓牢固不動,在其上加焊1塊墊板,預埋螺栓依靠墊板與上部螺帽固定在木方上,注意螺栓應稍露出螺帽,以便澆灌柱頭混凝土前用M1鋼板來校核兩者螺栓孔的位置(圖4)。(4)校核無誤后澆灌柱頭混凝土,柱頭要預留30～50mm高作為M1鋼板坐漿用,混凝土終凝后拆除螺帽和柱頂上的水平木方。(5)M1鋼板下鋪墊高標號水泥砂漿,坐漿后用鐵錘均勻敲擊M1鋼板上表面,使之均勻緩慢下沉。用水平和水準儀觀察M1鋼板表面的平整度和標高,直至達到設計要求。(6)砂漿達到設計標號后擰緊螺母。將下柱鋼板凹槽內清理干凈上油,安裝隔震器。(7)將上柱M1鋼板凹槽內清理干凈上油,安裝于隔震器上面,并以此作為上柱底模,澆灌上柱混凝土。澆灌混凝土時要對隔震器采取保護措施,以免水和混凝土流入隔震器和M1鋼板凹槽內。4石墨隔離劑基礎間的選擇為保證在水平地震力作用時樓梯與建筑物同步位移,樓梯與其基礎間采用3mm厚的石墨隔離劑。為避免施工過程中石墨隔離劑受到破壞,在樓梯基礎頂面鋪設石墨后,在石墨層上再增設了一整塊預制水磨石板作為梯段的底模。5降低造價及提高用鋼量由于采用了隔震措施,建筑物結構的地震設防烈度由規定的