隔震工程

隔震工程（共9篇）

隔震工程 篇1

近年来, 大陆板块活动频繁, 地震灾害愈发频繁, 在这种环境背景下, 房屋建筑的隔震技术运用成为防震抗震的重要手段。在现代的地震研究过程中, 人们发现, 采用隔震的技术后, 水平的地震加速反应会降低六成左右, 在很大程度上减轻了地震对建筑结构的破坏性作用, 更使房屋建筑的安全性加强, 从而使地震灾害对人们的影响降低。

1 隔震工程基础准备阶段的监理

1.1 对图纸、工具及专项方案严格评估审查

首先要对图纸以及相关的设计规范标准进行查阅, 分析设计的合理性以及质量标准, 成立对图纸优化改良的设计小组, 定期审查图纸合理性。其次, 要对施工单位的专项方案严格评估, 对方案中的施工设计流程的合理性, 操作工艺的规范性进行审核, 并考核其突发情况的处理机制, 确保专项方案的合理规范。第三, 要检查施工方的工具是否齐备, 度量衡是否规范, 请第三方机构对工具进行检测, 确保仪器的精确度。

1.2 匹配建筑隔震工程的监理专业人才

在施工方确定工程后, 要在第一时间组织相关的技术人员和工程师组成隔震监理小组, 选取其中同类工程经验丰富的人员作为监理小组领导, 全方位指导小组展开工作。在工程施工前, 组织监理小组人员进行相关深度培训, 以保证监理人员的专业性。

1.3 收集资料, 制定方案

对国内外建筑隔震工程监理的资料进行深度的收集与研究, 对同类工程下的监理成功经验进行借鉴, 指派专项人才对工程资料进行整理归纳, 从而制定出施工方隔震工程监理的细则和实施方案, 并请相关专业的工程师进行第三方检测, 确保工程监理的合理性。

1.4 及时送检取样

为保证工程保质保量地及时完成, 加强工程的自检, 应当聘请第三方拥有资质的机构, 对工程实施过程中的材料抽样检测, 根据不同地区不同规定, 严格确定检测的结果的合格率, 样本必须完全达到CECS126∶2001等国家行业标准的要求, 并对检测合格的材料信息逐一记录, 为后期材料进场做好铺垫。

1.5 对进场材料严格验收

隔震工程的材料直接影响工程的质量, 在材料入场时, 要把好源头关, 控制好隔震支座和其连接件的质量, 严格从以下几个方面对材料进行验收:一要核查隔震支座等材料的资料是否齐全, 包括合格证、检验报告、材料厂方的营业执照等;二要核查材料连接件、钢筋材料和螺栓拉力荷载的检测或实验报告, 并对相关材料现场实验抽检, 测试锚筋、螺栓、套筒、法兰板等材料的质量, 并做好进场记录。

2 隔震工程施工阶段的监理

2.1 绑扎下支墩钢筋、支设梁底模阶段

在此阶段, 要保证钢筋, 梁底模绑扎支设牢靠。绑扎、支设完毕, 应通过合格检验, 为预埋板的安装打下基础。

2.2 预埋板安装阶段

预埋板安装完毕, 应对照图纸和设计方案检查安装位置是否准确, 再确定标高和平整度是否准确, 而后精确测量钢板水平精度, 在完成所有检验后, 监理人员要核实预埋的钢筋锚固的长度和其余主筋是否焊接稳固。

2.3 隔震支座施工阶段

隔震支座施工中, 第一步是浇捣混凝土, 此时需旁站监理, 监控浇捣过程, 不使震动棒与安装完成的预埋板有任何接触, 更不能使人员踩上预埋板, 待混凝土凝固后, 要及时清理预埋板上迸溅上的混凝土;第二步是安装橡胶隔震支座, 在此前应再次核查支座的水平度;最后将预埋板与隔震支座装配牢固完毕阶段, 应进行锚定螺栓锁定扭矩值检查。

2.4 隔震工程中其他的质量控制关键点

首先, 在隔震工程中, 要合理设置隔震支座的安装位置, 方便修护人员随时进行维护。其次, 在设置隔震支座周围的梁柱时, 要考虑局部的抗压能力以及计算冲切, 根据实际情况安装网状钢筋, 监理人员要对整个过程监理检查, 保证质量。最后, 在支座周围的隔震沟和防震缝等, 其宽度不能小于支架在遭遇地震时水平位移最大值的120%, 这是监理的重要检查任务。

3 隔震工程验收阶段的监理

3.1 隔震工程验收程序

隔震工程按如下的步骤验收: (1) 首先由工程本身的监理机构对工程施工的过程进行质量考核监督。 (2) 由省级部门组织隔震工程的专家和工程师对隔震工程进行专项验收, 完成后, 房屋主体部分方可进行验收。 (3) 在建筑整体竣工一个年度后, 由省级部门指派专家等对隔振工程的质量进行回访检查, 核实隔震装置的适用以及维护情况, 观察其使用后相关构造是否发生变动, 提出维护的建议。

3.2 隔震工程的验收内容

验收内容有以下几个: (1) 对隔震工程的材料, 隔震产品的制造大小和性能进行验收。 (2) 对预埋件及其连接件的施工质量进行验收。 (3) 对隔震工程的构造进行验收。

3.3 对建筑安装隔震工程模拟强震观测

验收告一段落后, 为检验工程的实际抗震能力, 监理机构应设置一定的模拟强震系统, 通过强震模拟, 观察检测工程的抗震防震能力, 并记录模拟过程中建筑的变化情况, 以便为隔震工程的发展提供借鉴。

4 结语

综上所述, 为了使建筑工程的隔震技术进一步发展, 并且保证其有良好的隔震效果, 对于建筑隔震工程的施工监理十分必要, 从而进一步保证房屋的质量, 使人们的居住环境更为安全, 在灾害面前保有安全感, 实现人与自然的和谐。

摘要：建筑隔震技术是运用建筑原理优化建筑结构以减轻地震灾难影响的新型技术, 在建筑业中, 由于此种技术未能广泛普及, 很多施工单位忽视了对隔震工程的监理。本文将从建筑实践工作的角度出发, 分析建筑隔震监理中的关键点, 探索隔震工程的质量控制体系, 优化建筑隔震工程的效果。

关键词：建筑业,隔震工程,监理,质量控制

参考文献

[1]胡志华.浅析建筑隔震工程的监理要点[J].建设监理, 2011 (02) .

[2]潘文.建筑隔震工程施工质量验收标准研究[J].施工技术, 2013 (09) .

[3]卢孔泉, 王栓喜.德阳二医院住院大楼橡胶隔震支座施工监理[J].四川建筑, 2011 (04) .

隔震工程 篇2

，

(2)设防目标：采用隔震设计的房屋建筑，其抗震设防目标应高于抗震建筑。在水平地震方面，隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。竖向抗震措施不应降低。

(3)隔震部件：设计文件上应注明对隔震部件的性能要求；隔震部件的设计参数和耐久性应由试验确定；并在安装前对工程中所有各种类型和规格的部件原型进行抽样检测，每种类型和每一规格的数量不应少于3个，抽样检测的合格率应为100；设置隔震部件的部位，除按计算确定外，应采取便于检查和替换的措施。

某工程基础隔震动力时程分析 篇3

基础隔震是一种在建筑上部结构与基础之间设置柔性隔震层以隔离地震能量的房屋隔震设计方法[1]。通过延长结构自振周期、增大阻尼、减小输入上部结构的地震作用、达到预期的防震要求。本文利用ETABS软件,对某一实际工程结构进行地震作用下隔震前后的动力时程分析,并进行对比。

1 工程概况

1.1 工程简介

本工程为某医院住院楼,为6层现浇钢筋混凝土框架结构,总长51.9m,总宽21.6m,总高23m,建筑抗震设防类别为乙类,场地类别Ⅱ类,设防烈度为7度,结构平面布置如图1所示,结构采用基础隔震设计。

首先运用PKPM软件及ETABS软件建立与隔震结构完全相同的抗震结构模型,验证不隔震时SATWE模型和ETABS模型的一致性,再利用计算所得的各柱底最大轴力设计值作为隔震支座的轴力设计值[2],根据《建筑抗震设计规范》12.2.3条的规定,对于乙类建筑,橡胶隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过12MPa,据此确定了所选叠层橡胶支座的型号。然后采用有限元分析软件ETABS建立同一建筑物的隔震结构模型,进行数值模拟分析,在计算过程中假定上部框架结构处于弹性变形状态,只考虑隔震支座的弹塑性。

1.2 隔震支座的布置与选型

隔震层设计是房屋隔震设计的关键,它需要经过不断的选型、计算和优化,最终达到理想的效果,即在满足竖向承载力的前提下,尽可能的降低隔震层的水平刚度,以增加结构的自振周期,提高隔震效果。其中,主要工作为隔震支座的选型与布置,为了避免上部结构在受力和传力过程中发生扭转,要求隔震支座的刚度中心与上部结构的质量中心重合,同时隔震支座的布置也要跟整个结构的竖向受力构件的平面位置相对应,选择合适的支座可使减震效果及工程经济性同时达到最佳[3]。

经抗震结构模型重力荷载代表值计算,根据隔震支座的设计参数,最终确定在基础和上部结构之间布置36个橡胶隔震支座,采用的隔震支座型号为GZY500(24个),GZY600(8个),GZY700(4个),如图2。各种支座力学性能和构造尺寸如表1所示。

2 结构动力分析

2.1 分析模型

利用有限元分析软件ETABS对结构进行三维结构模型非线性动力时程分析,其中梁柱构件采用空间杆系单元模拟,混凝土楼板采用膜单元模拟,隔震支座采用连接单元模拟。普通叠层橡胶支座计算模型为线性模型,铅芯叠层橡胶支座计算模型选用空间双向耦合的非线性恢复力模型[4]。

2.2 地震波选用

选择适用于Ⅱ类场地的两组实际强震记录——Elcentro(NS)波和兰州波及一组根据场地地质条件生成的人工波。地震加速度时程曲线的最大值按规范设计反应谱进行调整,多遇地震时最大地震加速度为35cm/s2,罕遇地震时最大地震加速度为220cm/s2。根据《抗规》[1]规定:弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结果底部剪力的平均值不小于振型分解反应谱法计算结果的80%。为验证地震波选择的合理性,分别采用时程分析和振型分解反应谱法这两种分析方法计算出非隔震模型的上部结构在7度多遇地震作用下的最大层间剪力,其计算结果对比列于表2。从表2可以看出所选的地震波可用于工程设计[5]。

2.3 自振周期

通过对两种结构体系前6阶振型的模态分析,得出各结构前6阶自振周期如表3所示,从表3可以看出,非隔震结构的第一自振周期为1.04s,而隔震结构的周期为2.24s,相比之下第一自振周期增加了115.38%。模态分析的结果表明,采用基础隔震措施,能够显著延长结构的自振周期,从而避开场地的卓越周期,降低结构的地震反应,减轻结构在地震作用下的损坏程度。

2.4 结构位移反应

利用3条地震波作用结果的包络值作为动力时程分析结果,分别对非隔震结构和隔震结构在多遇及罕遇地震下结构楼层层间位移进行了对比,如表4所示。从表4中可以看出,采用基础隔震后,结构的层间位移响应减小,隔震结构的层间位移约为非隔震结构的30%-70%。同时可以看出,楼层位移均集中于隔震层,在多遇地震作用下,隔震层位移为15.69mm;罕遇地震作用下,隔震层位移为133.33mm,支座水平位移集中了楼层位移的90%以上[2]。

根据《抗规》[1]的规定,隔震支座在罕遇地震作用下的水平位移应满足下列要求:

ui≤[ui]

ui=ηiuc

式中:ui—第i个隔震支座在罕遇地震作用下,考虑扭转时的水平位移;

[ui]—第i个隔震支座的水平位移限值,取不超过该支座有效直径的0.55倍和支座内部橡胶总厚度3.0倍二者的较小值;

uc—罕遇地震下隔震层质心处或不考虑扭 转的水平位移;

ηi—第i个隔震支座的扭转影响系数,取考虑扭转和不考虑扭转时i支座计算位移的比值;当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心在两个主轴方向均无偏心时,边支座的扭转影响系数不应小于1.15。

表5列出了该隔震结构在罕遇地震作用下隔震层的位移反应及验算结果,从表5中可以看出,隔震层的位移反应满足上述要求。

2.5 结构层间剪力

表6为非隔震结构和隔震结构在7度多遇和罕遇地震作用下的层间剪力对比,从表6可以看出,结构采用基础隔震后,层间剪力约为非隔震结构的18%-55%,减震效果显著。

2.6 水平减震系数

通过上述非隔震结构与隔震结构在7度多遇及罕遇地震作用下的时程分析结果对比,即表6,根据《抗规》可确定上部结构的水平方向减震系数。在多遇地震作用下,由表7可得,层间剪力比值最大值为0.44。即本工程结构的水平向减震系数为0.44,由于本工程所在地区设防烈度为7(0.10g),因此上部结构的抗震构造,还需根据7(0.10g)进行设计[1]。同时,对上部结构的刚度应进行合理布置,满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的设防目的[6]。

2.7 隔震支座应力验算

对于乙类建筑,橡胶隔震支座在重力荷载代表值下的竖向压应力不应超过12MPa[1]。通过数值分析,得出本工程隔震层上各支座在重力荷载代表值下的竖向最大压应力10.08MPa,满足规范规定。此外,隔震层在罕遇地震下应保持稳定,不宜出现不可恢复的变形;橡胶支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下,拉应力不应大于1MPa[1]。对于本工程,在根据罕遇地震两方向不同荷载组合对隔震模型进行分析时,各支座水平变形均未超过150%,均未产生拉应力,故可满足规范要求。

2.8 隔震结构整体抗倾覆验算

《叠层橡胶支座隔震技术规程》[7]规定,进行结构整体抗倾验算时,应按罕遇地震作用计算倾覆力矩,抗倾覆安全系数应大于1.2。经验算,隔震结构X向和Y向抗倾覆安全系数分别为18.3和6.1,远大于1.2,满足要求。

3 结论

本文通过一工程实例,对结构的基础隔震进行了设计和分析,对隔震结构与非隔震结构在地震作用下的响应进行了对比,有如下结论:

(1)隔震结构自振周期明显延长,约为非隔震结构的2.2倍。

(2)隔震后结构的层间位移反应减小了30%-70%,隔震结构的水平位移主要集中在隔震层,从而保证了上部结构的安全性。

(3)隔震后结构层间剪力及各层倾覆力矩大大减小,层间剪力以及结构各层倾覆力矩约为非隔震结构的10%-20%。

对比分析结果表明隔震技术能有效控制结构的地震反应。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.GB850011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]干洪,杨一振.建筑结构基础隔震应用研究[J].安徽工程大学学报,2011,(3).

[3]赵蕴林.普通民用建筑基础隔震技术研究[J].四川理工学院学报:自然科学版,2011,(6):249-252.

[4]吴任鹏,王曙光,刘伟庆.等考虑橡胶支座拉压刚度不同取值对隔震效果的影响研究[J].工程抗震与加固改造,2008,(5).

[5]刘伟庆,王曙光,林勇.宿迁市人防指挥大楼隔震设计方法研究[J].建筑结构学报,2005,26(2):82-86.

[6]张哲.校舍抗震加固设计思路探讨[J].四川理工学院学报:自然科学版,2010,23(3):254-255.

桥梁设计中隔震设计的重要性论文 篇4

摘要：近年来我国城市交通事业迅猛发展，桥梁在城市发展中的作用日益显现和提高，因此客观上要求桥梁抗震效能的增强与改善。本文从三个方面来介绍桥梁设计中的隔震设计：第一部分强调了加强桥梁隔震设计的重要性，第二部分介绍了桥梁隔震设计的相关理论，在第三部分着重介绍了桥梁隔震设计的方法。

关键词：桥梁设计；隔震设计

桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施，它具有极强的社会公共性，建设时其投资较大且后期运营管理中也相对困难。另外桥梁作为危机管理系统的重要构成部分，应当具备较强的抗震性能，因为桥梁抗震性能的提高可以有效地减少地震后的损失。

1、桥梁进行隔震设计的好处和重要性

1.1桥梁隔震设计的重要性

桥梁设计中的隔震设计指的是在桥梁建设时安装隔震器，它可以使桥梁在水平方向上得到柔性支承，这样就使水平方向上的周期延长，另外还要安装阻尼器来，这样做是为了提高桥梁的阻尼效应，可以再地震发生时降低地震的作用。

近些年,国外一些发达国际在桥梁的隔震设计方面加强了研究取得了很多重大的突破。但我国在这些方面还比较落后，研究还处于初级阶段且缺乏系统性，主要一些方法大多采用国外的研究经验和成果。

1.2桥梁隔震设计的好处

在桥梁的设计中加强隔震设计，可以有效地改善和分解地震后的地震力在各结构支座间力的分布情况，这样可以保护桥梁的基础部位，同时对桥梁的上部结构可以有效地支撑和保护。

在桥梁设计中的相关隔震设计可起到调节横向刚度的作用，这样可以改善桥梁结构扭转平衡的问题，有效地降低了地震力。

在桥梁设计中的上部结构时，采用隔震减少甚至消除地震后桥梁的上下部结构出现的超出建设弹性范围的现象,防止超出弹性范围后局部部位发生变形。

在桥梁设计中进行隔震系统的设计，可以取得比普通抗震设计更好的抗震效能，这样就在不增加工程造价的情况下，还提高了工程的质量。

在桥梁的隔震设计中采用的.隔震支座若在正常使用条件下,由于温度的变化或者其它的形变而发生变化，它们的形变相对也较小，这样就能为城市建设中高架桥梁设计中多跨连续梁桥的采用，即减小伸缩缝的使用提供了方便。

与那些未采用隔震设计的桥梁相比较，采用了隔震设计的桥梁可以在经历了较大的地震后，较容易地更换隔震设计和装置，且维修的时间相对较短，维修的费用也相对较低。

2、桥梁隔震设计理论概述

2.1隔震技术的原理

隔震是抗震方式发展的一种新形式和新趋势，它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用来起到桥梁的保护结构不受损、桥梁的抗震能力增强的效果。在通常的桥梁设计和施工中，提高桥梁抗震效果的方法通常是通过提高桥梁结构的整体强度和变形能力。与之相对比，桥梁的隔震设计主要特点在于引入了柔性装置的设计，这样做就使桥梁的重要结构构件可以与水平地面运动在一定程度上的关联性减少，使重要构件在地震后不会发生破坏性的损伤，使结构的反应加速度比地面的加速度小，另外，由于采用了阻尼设计，这样阻尼就有效地将地震带来的能量得到消耗，当能量传递到桥梁上部以及隔震结构时作用力已大大减小。

2.2隔震技术的特点

隔震技术在桥梁抗震设计中的的应用，主要目的就是为了利用这些隔震装置达到延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏和变化的效果。在桥梁进行隔震设计时，最关键的因素就是要求要有合理的设计，使相关的抗震系统构件能够具有较强的弹性和可塑性。

隔震技术在桥梁设计中的采用，一方面可起到减少工程造价同时提高工程效能的效果，它往往要比常规的抗震设计的抗震性能高，可以有效地保护桥梁墩柱，达到降低桥梁墩柱延性需求的作用和目的；另一方面上部结构中隔震措施的采用可以有效地减小或者消除地震后桥梁的下部结构超出弹性范围的反映和现象，对于那些在地震后难以检查或者修复的地方，隔震设计可以避免在这些部位发生严重的非弹性变形。

2.3桥梁隔震设计的基本原则

桥梁隔震设计是加强桥梁抗震性能的重要要求，但在进行隔震设计时应当遵守以下几个基本原则，只有认真遵守这些原则，才能有效地、切实地提高桥梁抗震效能，这些原则分别是：

应对桥梁是否适宜采用隔震设计进行科学的考察，考察应当以其周期增长后系统能否有效地提高地震时能量的吸收，且以这个为判断的判据。对于不适合进行抗震结构的桥梁地段，不能盲目地进行施工。 隔震装置在桥梁设计中若被采用，则它的上部结构在地震后会产生相对的位移，这将对桥梁的后期使用和功能产生影响，因此在地震后，应当加强对隔震装置的修补和完善。

若在桥梁设计时采用了相关的隔震措施，那么应当保证桥梁的抗震性能不低于那些采用普通抗震设计所起到的抗震性能的大小。

应当对采用隔震措施桥梁附近的地质环境以及桥梁地基进行科学地研究和勘测，隔震桥梁附近应当具有较为坚实的地质条件。

在采用隔震装置时，应当尽可能地选择和采用那些结构简单且同时符合所需隔震性能的装置，且应当保证在其力学性能的范围内科学地采用。

3、桥梁的隔震设计

3.1隔震装置的设计

隔震装置的设计和结构其它构件的设计是隔震桥梁抗震设计的两个主要方面。隔震装置的设计是隔震设计的中心，当前，在桥梁的隔震设计中较为普遍采用的方法是弹性反应谱法，这种方法被大部分国家采用，但有不同的规范，主要有美国的、日本的和欧洲的规范，它们之间区别不大，主要在于计算公式的不同，这些计算公式是指隔震装置等效刚度的计算和和等效阻尼的计算，与之相对比，那些复杂性强或较为不规则的桥梁，较为常用的方法是时程方法。

弹性反应谱方法之所以得到普遍采用，一方面是因为施工时计算的相对简单，另一方面是因为它和现有的规范计算方法很接近，这样便易于接受，最后应当引起注意的是众所周知隔震装置的等效刚度和等效阻尼的计算是与隔震装置在地震中的最大变形程度有关的，继而隔震装置的变形又与整个桥梁的地震响应程度有关系，所以客观上要求我们对于采用弹性反应谱方法进行的隔震设计应当是一个不断完善和变化的过程。由于在具体的计算中，对于目标的实现和达到没有直接的公式可采用，因此这就要求设计人员对桥梁结构地震响应的程度有较好的掌握和预估，地震发生后，较为熟练的工程师可以依据其长期工作的经验初步地制定设计方案，方案完成后，再用一系列的时程来分析和验证其设计是否合理。

3.2细部构造的设计

桥梁的附属结构在桥梁的隔震设计中同样发挥着巨大的作用，这些附属结构和构件主要包括限位装置、伸缩缝、防落梁装置等，通过对诸多震害调查的分析和动力时程分析我们发现这些细部构造是影响桥梁结构动力响应和隔震效果的重要方面。但当前普遍存在的问题是大多数的设计人员会忽略细部构造的设计、将其置于次要地位，另外一方面这也是由于在地震响应的计算时附属结构的计算方法较为复杂造成的。在细部构件的设计时应当具有良好的连续性。

4、结束语

桥梁设计中的隔震设计是提高桥梁工程质量的重要方面，虽然目前我国的隔震技术还处于初级阶段，但我们应当科学地吸收和借鉴国外的一些技术经验，完善我国国内桥梁设计中的隔震设计，提高桥梁的抗震性能。

参考文献

[1]朱东生.桥梁抗展设计中几个问题的研究（博士学位论文）西南交通大学，.

[2]韩鹏，孟.浅谈桥梁抗震设计方法与减隔震技术[J].山西建筑,,(16).

工程抗震中的隔震技术研究综述 篇5

传统的工程抗震主要是从建筑结构抗震设计“三水准”设防原则入手, 其目的是防止结构倒塌, 抗震性主要依靠结构的延性, 采取的防震措施也主要是在提高构件延性和强度方面, 而忽略了强大的地震能量对结构造成损伤之后修复的困难。地震导致建筑结构发生的震动反应, 是由震源产生的能量通过介质传递而来的。通过隔震阻断地震波的传播, 以有效地保护建筑物, 减小建筑在地震中受到的破坏, 是减轻地震灾害的主要措施。

1 隔震技术概述

隔震技术采取的措施是在建筑上部结构与基础的结合处设置隔震层, 同时在隔震层植入安全系数较高的隔震系统, 以阻断或减弱地震能上传至建筑上部结构。隔震系统主要由阻尼器、隔振器、风反应控制装置与地基微震动等组成[1]。大量的试验及事例证明, 采用隔震技术的建筑物安全性更高, 主要表现在以下几个方面:

(1) 普通建筑结构按基本振型完成一次自由振动所需要的时间一般为0.3~1.2 s, 而隔震结构所需的时间一般为1.5~4.5 s, 建筑物的基本周期加长与场地的卓越周期错开, 以避免共振。通过反应谱[2]计算结构的地震反应可以明显发现, 采用隔震技术的建筑由于基本周期增加, 受地震的影响较小。

(2) 采用隔震系统后, 地震发生时, 建筑上部结构的震动明显减缓, 相当于“整体震动”, 而一般建筑或采用普通防震措施的建筑上部结构发生剧烈震动, 等同于是“放大晃动”[3]。

(3) 隔震结构相对于常规结构阻尼较大, 可以在一定程度上消耗结构的振动能力, 弱化建筑上部结构振动。

2 隔震原理

隔震结构就是将阻尼器、隔震支座等隔震装置安置在隔震层中, 隔震层设在结构下部, 地震时能保持稳定, 不易出现不可恢复的变形。地震作用较弱时, 建筑物上部结构发生微小的横向位移, 一般不会对建筑物的整体稳定性造成太大的影响;当地震作用较为强烈时, 建筑物的上部结构则会出现水平滑动, 建筑结构体系由刚性变为柔性, 此时上层建筑只会吸收一部分相对较小的地震能量, 大部分能量被隔震系统吸收。在此过程中阻尼器发挥了重要作用, 利用吸能、耗能系统大大减少了上部结构的地震反应, 有效防止了上部结构与基础顶面之间位移过大, 巧妙地避免或减少了地震带来的破坏。建筑物受地震影响的主要原因是其基本周期与地震能量震动产生共振, 增大了建筑结构的加速度反应。隔震技术的原理是通过延长建筑物本身的基本周期, 避免地震时由于周期相近而发生共振, 加大隔震层阻尼, 消耗地震输入能量, 使结构的地震加速度反应减小[4]。通过隔震系统使变形发生在底层, 抵消产生的地震能, 使传到基础上部建筑结构的地震能量大幅度降低, 上部建筑物受影响较小, 使其仍能保持在允许的工作范围内, 从而保证整个建筑结构的安全。

3 目前常用的隔震装置

1990年以后, 我国才开始研究建筑结构的减震技术, 普遍采用的方法主要是隔震支座。其形式主要有叠层橡胶支座、阻尼器、滚动支座和滑动支座[5]。试验证明, 采用隔震支座的建筑物能起到很好的抗震作用, 具有很高的应用价值。以下列举几个较典型的实际案例。

(1) 1994年, 洛杉矶6.7级地震。USC University医院建筑结构中应用了隔震装置, 地震后医院中的物品基本未受到破坏, 但是附近的建筑物都遭受了不同程度的破坏。

(2) 1995年, 日本阪神7.2级地震。日本西部邮政大楼采用了隔震装置, 地震时, 通过检测发现建筑基础上部一层结构在水平方向发生的最大加速度仅为基础加速度的1/3~1/4, 建筑物没有受到破坏, 隔震装置在地震中凸显了减震优势, 隔震效果有目共睹。

(3) 2013年, 四川雅安7.0级地震。震后, 芦山县人民医院受到的损害较轻, 这引起人们的关注, 究其原因, 是该建筑修建时在地基部分设置了“弹簧缓冲”。

3.1 一般橡胶隔震支座

一般的橡胶隔震支座是用普通橡胶和钢板在高温、高压条件下硫化制成的[6], 加入钢板的作用是限制橡胶层的变形, 以确保在竖直方向上能有足够的受压承载能力, 水平方向利用橡胶自身的粘弹性, 使支座能很好地抵抗水平变形。采用这种支座, 地震发生时能显著提升建筑物的自震周期, 分隔水平方向的地震分量, 从而减小了地震的危害[7]。

3.2 铅芯橡胶隔震支座

铅芯橡胶支座是将适当直径的铅芯加在天然橡胶支座中。天然橡胶具有较高的弹性, 滞后损失小, 机械强度高, 耐屈挠性好, 能起到很好的弹性变形作用。铅芯的屈服应力较高, 具有较好的疲劳特性, 通过其弹塑性性能可以达到耗散地震能量的效果。另外, 在往复加、卸载循环中铅芯具有较好的稳定性和滞回特性, 可以通过调节铅芯的直径或截面面积来调节阻尼大小, 能够提供较大的阻尼, 拥有优越的耐久性。地震时, 铅芯靠塑性变形吸收能量, 通过动态恢复与再结晶过程, 以及橡胶的剪切拉力作用, 使建筑物自动恢复原位。铅芯橡胶支座除此之外, 铅棒增加了支座的早期刚度, 使支座的阻尼比达到20%~30%, 可以有效控制风反应和抵抗地基的微震动。但这类支座的缺点是一旦支座发生破坏, 铅芯外漏易造成环境污染。

3.3 高阻尼橡胶隔震支座

高阻尼橡胶支座不但具有天然橡胶隔震支座的各种优点, 而且具有较高的阻尼比, 能够吸收更多的地震能量。因为高阻尼橡胶的荷载-变形曲线所围成的面积较大, 所以地震时支座能够吸收更多的地震能量, 消耗输入建筑上部结构的能量, 相当于解除了建筑上部结构与水平地面运动的耦连关系, 使上部建筑结构受到的地震作用较小, 所以不但能够保护建筑物的整体安全性, 而且对建筑物内的各类物品也能起到防止被破坏的作用。

4 隔震技术现状

叠层橡胶隔震支座的竖向承载能力很强且具有弹性复位特性, 能在震后自动恢复原位, 竖向变形很小, 水平变形能力很大。研究表明, 隔震支座仅适合在硬地基建筑中使用, 不适合在软土地基中应用, 倘若应用反而可能会适得其反。由于橡胶隔震支座抗压不抗拉, 因而隔震技术的应用是有范围限制的。当前, 我国在建筑物中隔震技术的现实应用程度、地震检测技术、抗震设计规范与技术研究等领域, 还远不及一些发达国家或地区。由于目前隔震技术的成本较高, 所以低成本、高性能、施工简单的隔震系统是将来的研究方向。

地震给人类带来的灾难大多是由于建筑物的倒塌所致, 为此世界各国都高度重视抗震工作, 努力提高工程建设的抗震能力。我国是一个地震多发的国家, 在社会需求不断加大、广阔的应用前景以及长久的社会利益的共同作用下, 相信隔震技术的应用必将迎来一股新的浪潮。

参考文献

[1]奥赛.建筑隔震技术及其应用[J].山西建筑, 2007, 33 (10) :109-110.

[2]曲哲, 叶列平, 潘鹏.高层建筑的隔震原理与技术[J].工程抗震与加固改造, 2009, 31 (5) :58-63, 51.

[3]张子伟.建筑基础隔震技术浅析[J].四川建材, 2011, 37 (5) :69-70.

[4]别慧中, 王金光, 黄宝平.并联复合隔震技术研究[J].煤炭工程, 2003 (8) :59-61.

[5]吕志勇.不同隔震支座的隔震效应分析对比[D].合肥:安徽建筑大学, 2013.

[6]薛彦涛.建筑结构隔震技术现状与应用[J].建筑结构, 2011, 41 (11) :82-87.

保证隔震建筑工程质量的措施研究 篇6

1 大力推广隔震建筑是建设和谐社会的需求

和传统建筑相比, 采用基础隔震技术的建筑, 可适当降低上部结构设防水准 (一般可降低一度) , 这样就可能使建筑布置更加灵活, 并可减少一些结构的构造措施、结构构件的尺寸或配筋, 从而使上部结构能节约部分土建造价。对于中高烈度地区, 采用基础隔震技术建造的建筑, 可以突破现行抗震规范中对房屋层数和高度的限制, 在保证高宽比的前提下可以提高一到两层, 这样可以提高建筑物的容积率, 节省建设用地, 提高土地的利用率, 带来广泛的经济效益和社会效益。隔震建筑上部结构的地震反应减少后, 其抗震可靠度大大提高, 建筑的设防目标一般可以提高一个设防等级。传统建筑的设防目标一般是“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”, 而合理设计的隔震建筑通常能做到“小震不坏, 中震不坏或轻度破坏, 大震不丧失使用功能”, 其潜在的经济效益和社会效益十分可观。隔震建筑由于有一层柔性底层, 能够将地震能量或反馈回地面或由隔震层吸收, 因此, 不但可以确保结构的整体安全, 并且能够减小甚至防止非结构构件的破坏, 避免发生建筑物的内部装修、室内设备的破坏以及由此引起的次生灾害, 甚至可以保证建筑物在地震时正常使用功能, 这对医院、学校、幼儿园、消防中心、防灾控制中心等生命线工程或其它如博物馆、计算中心等重要建筑物更具有特殊的重要意义。隔震建筑物提高的设防水准, 保证了大震来临时建筑物的安全使用及人民群众的生命财产安全, 对于大震来临时的抢险、指挥及稳定民心具有重大意义。

2 重视隔震建筑的结构概念设计

1) 选择适宜的建设场地和地基基础:建设场地宜选择Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类, 并选用稳定性较好的基础类型。硬场地土比较适合隔震建筑, 软弱场地滤掉了地震波中的高频分量, 但对低频分量有放大效应, 在这种场地条件下, 延长隔震结构的周期反而会增大地震作用, 使得隔震层位移过大。基础的不均匀沉降会导致上部结构作用的隔震支座的竖向荷载出现重新分布, 造成部分支座的实际承载力超过设计值, 对结构的整体稳定造成威胁, 因此, 隔震建筑应该有良好的地基。

2) 隔震建筑的体型要求:采用隔震设计建筑的体型系数不应大于4, 对于体形系数较大的建筑物在工程设计中要进行特别研究, 要保证结构在小震作用下, 隔震支座不能出现拉应力, 要进行罕遇地震作用下整体抗倾覆验算, 防止支座受压屈服或者出现超过1.0MPa的拉应力。

3) 合理确定隔震层 (隔震支座) 的位置:对于有地下室的建筑, 可将隔震层设置在地下室的柱顶、柱中、柱底均可;对于地下室层高较高的建筑, 可在地下室单独设计一个隔震层。对于有人防要求的建筑, 其隔震层应设在人防地下室的上面一层;大底盘多塔结构, 考虑到大底盘可能用做车库或者商场, 大底盘层柱距较大, 为不影响大底盘层的使用功能, 可将隔震层设置在大底盘层上面一层, 即在上部结构与大底盘层之间, 专门设置层高1.5m~2.0m的隔震层。

4) 计算模型:隔震体系的计算简图应增加隔震支座及其顶部梁板所组成的质点, 对于变形特征为剪切型的结构, 可采用剪切模型, 当隔震层以上结构的质量重心与隔震层刚度中心不重合时, 应计入扭转效应的影响。

5) 隔震层的整体刚度要求:为了保证隔震层能够整体协调工作, 在隔震层顶部应设计平面刚度足够大的梁板系统, 适当加大隔震层现浇楼板的厚度, 适当增加该层梁板的配筋, 对隔震支座附近的梁柱尤其要加强。

6) 水平地震作用下隔震层的验算:根据隔震层力学参数, 隔震层在小震时的等效刚度等效阻尼比, 大震时的等效刚度、等效阻尼比, 采用动力时程分析法, 选用适合的计算模型和符合场地频谱特征的实际地震波及符合抗震规范反应谱要求的人工模拟地震波, 分别对隔震和不隔震结构在多遇地震下和罕遇地震下的地震反应进行对比分析。

7) 地震波的选取:采用时程分析法进行:计算时, 应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线, 其中实际强震记录的数量不应小于总数的2/3, 多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型反应谱所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符, 其加速度时程的最大值按照表1采用[2]。弹性时程分析时, 每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结构的65%, 多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值与不应小于振型分解反应谱法计算结构的80%。

*注:括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区

8) 适度增加建筑物的自振周期:使用水平隔震支座会适当延长建筑物的结构周期, 结构周期增大, 地震作用下加速度的反应谱往往远小于隔震前, 地震作用减小了。但是对于结构周期较长的高层建筑, 隔震后周期改变不十分明显, 仅用延长周期的原理进行隔震设计是有局限性的。

9) 适度利用隔震层的滤波原理进行设计:水平地震波 (横波) 经过建筑物四周的隔震槽和侧向刚度较小的隔震层后, 衰减为新的输入波形, 隔震层上的结构层的地震响应可以认为是经过隔震层滤波后的新的输入波, 采用这样的思路, 在隔震结构电算时就要把原建筑按照“规范”选用的地震波改变为新的“人工波”, 具体方法是先对隔震结构进行动力时程分析, 得到隔震层顶面的绝对加速度时程, 再以该加速度时程作用新的输入波进行波谱分析, 得到的反应谱即是“滤波谱”。

10) 水平地震作用计算:隔震层以上结构的地震作用计算应符合《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中第12.2.5条及第5章相关条款的规定。对于隔震后建筑的水平地震影响系数最大值的计算是隔震设计的核心参数。

11) 水平风荷载作用:严格控制风荷载和其它非地震作用的水平荷载作用:风荷载和其它非地震作用的水平荷载作用水平力的标准值不应超过结构总重量的10%。否则同样会对结构的整体稳定造成威胁。

12) 竖向地震作用计算:当设防烈度为9度和8度且水平向减震系数不大于0.30时, 隔震层以上的结构应进行地震作用的计算, 隔震层以上结构竖向地震作用标准值计算时, 各层可视为质点, 按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中 (5.3.1-2) 式计算竖向地震作用标准值沿高度的分布。特别注意竖向地震影响系数最大值的取值。

13) 隔震支座的合理布置和支座的验算:依据《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126-2001[4], 隔震层总受压力承载力设计值不应小于上部结构总重力代表值的1.10倍, 每个隔震支座的受压承载力设计值应大于上部结构传递到隔震支座的重力代表值;需要考虑竖向地震作用时, 上部结构传递到隔震支座的重力代表值, 8度和9度时可分别取上部结构重力代表值的20%和40%;《建筑抗震设计规范》GB50011-2010中12.2.3条则规定平均压应力设计值应按照永久荷载和可变荷载的组合计算, 对需要验算倾覆的结构应包括水平地震效应组合, 对需要进行竖向地震作用计算的结构, 尚应包括竖向地震总有效应的组合。基于以上三种情况, 在实际工程设计中, 如何选取荷载组合就是问题的关键所在, 设计人员必需清晰地把握哪些建筑需要进行倾覆验算, 哪些建筑需要计算竖向地震。直接利用PKPM系列软件SATWE中的Nmax组合计算布置支座, 就会出现支座数量多、支座直径大等浪费现象。轴力的选取目前没有相对比较成熟的软件, 规范之间的不相一致问题也比较突出, 需要专门的研究[5]。隔震支座的布置应使隔震层刚度中心和上部结构的质量重心重合, 其规格、数量要依据竖向承载力、侧向刚度和阻尼的要求综合确定。橡胶隔震支座在重力荷载代表值的竖向压应力不应超过表2的规定。

14) 做好设计咨询工作:大范围推广隔震建筑, 无疑是对所有建筑设计单位的考验, 目前我国设计市场中, 不同设计资质的单位, 设计水平相差甚远, 对于高资质的大型设计院, 可能也会出现人手不够的情况。为保证工程的设计质量, 政府监管部门应制定“隔震建筑设计咨询”制度, 聘请有丰富设计经验的专家参与工程设计的全过程, 从工程的方案设计、初步设计、施工图设计和施工图审查, 到工程施工、工程监理等全方位指导。

3 隔震建筑施工全过程质量控制

目前我国施工验收规范对隔震建筑的施工技术及其质量控制与管理要求缺乏指导, 各参建单位对隔震房屋的施工要点普遍不太了解, 施工过程中的质量控制显得尤为重要。

1) 施工准备阶段的质量控制:首先技术人员在施工前应熟悉技术标准、施工图纸、图集、隔震分析报告等相关资料, 准确理解设计意图, 设计单位在图纸技术交底时要进行专项交底。要准确安装隔震元件并妥善保护成品, 一般橡胶隔震支座的重量都比较大, 在工程施工方案中要对机械的起重量、起重半径、起重高度进行认真复核, 对安装使用吊索、钢丝绳、扭力扳手等工具均应满足要求。隔震垫安装应在承压板下部的混凝土浇筑振捣密实并具有不低于5N/mm2的强度时进行。隔震垫要和支座进行一对一的编号, 防止安装错位。其次要做好隔震元件的进场验收:依据设计图纸检查隔震垫、预埋钢板、高强螺栓的型号、数量, 查看并合理保管产品的出厂说明书、出厂检验报告、产品性能保证书, 并对照其指标是否满足《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126-2001和《建筑隔震橡胶支座》JG118-2000的参数要求[2], 并将以上资料的复印件转交给结构设计单位或者技术支持单位。最后要检查隔震垫、预埋钢板、高强螺栓外观质量, 是否存在生锈、变形、变色、损伤、龟裂等缺陷, 检查排气孔、浇筑孔的位置和尺寸的允许偏差。

2) 施工过程中质量控制:上下支墩是安装隔震支座的关键位置, 上下支墩中钢筋种类多、规格多、钢筋密集, 要在施工前进行模拟安装, 优选可靠的安装顺序, 施工时严格按照既定顺序控制安装, 调整好混凝土的浇筑位置, 杜绝仅用细骨料浇筑而影响混凝土后期强度。准确可靠固定预埋螺栓的位置是支座安装的关键, 施工组织设计中应制订专项施工方案, 严格控制安装误差。为保证下支墩预埋钢板的准确就位, 安装前应先建立隔震支座安装平面控制网, 采用两台经纬仪双向通视, 精确定位。预埋钢板的安装标高采用高精度水准仪控制, 一定要进行互测、复测、交接测。安装隔震垫时一定做好外露连接螺栓的保护工作, 严格控制扭力扳手的力矩, 使螺栓拧紧到达设计指标。

3) 做好专项验收工作:隔震垫施工完成后, 在上部结构施工前工程的项目总监要请建设、设计、技术支持、质检、产品供货等单位组织专项隐蔽工程验收, 验收合格后方可进行上部结构施工。

4) 做好长期观测记录:上部结构施工阶段应精确测量隔震垫的沉降变形, 结构每加载一层做一次变形观测, 工程竣工后每半年观测一次, 变形观测应委托有专项资质的测量单位, 以确保观测精度。

5) 建筑使用过程中的保养和维护:工程竣工后隔震层部件应与周围建筑物完全脱开, 隔震层的缝隙采用柔性材料封堵, 并做好橡胶支座的防火、防水维护。

4 结语

保证隔震建筑的工程质量, 科学认知是基础, 准确把握概念是关键, 建立设计咨询制度, 逐步培育本地区专业化施工队伍是保障。

摘要：推广隔震建筑, 增加建筑物的可靠性是国计民生的大事, 目前隔震建筑存在设计技术难度大、施工工艺复杂, 相应施工验收标准滞后等困难。本文分析了推广隔震建筑的必要性, 研究了隔震建筑的设计方法和施工阶段的质量控制措施。

关键词：隔震建筑,设计质量保证措施,施工保证措施

参考文献

[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

[2]《建筑隔震橡胶支座》JG118-2000

[3]《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126-2001

[4]《住房城乡建设部关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见 (暂行) 》 (建质[2014]25号)

隔震工程 篇7

地震是一种危害性非常大的自然灾害,具有随机性、破坏性大等特点,一旦发生地震灾害,将会给人类造成巨大的伤害。建筑是人类赖以生存的居所,在与地震长期抗争的过程中,建筑设计师不断积累经验,设计了众多具有抗震性能的建筑工程,并且抗震理论也不断发展和完善。现阶段,基础隔震技术是一种非常先进、有效的抗震技术,隔震橡胶支座是基础隔震技术的高新技术产品,其隔震原理是采用隔震橡胶支座将建筑下部基础结构与上部建筑结构相隔离,由于隔震橡胶支座具有柔性强、水平刚度小等特点,在地震发生时能够起到隔震的作用,减少或者避免地震能量对上部建筑结构造成的影响,以此保证建筑工程安全。因此,本文针对建筑工程中隔震橡胶支座施工技术的研究具有非常重要的现实意义。

1 建筑工程中隔震橡胶支座的原理和特性分析

1.1 隔震橡胶支座的隔震原理

隔震橡胶支座技术的隔震原理表现为:通过在建筑工程中安装橡胶隔震支座,能够有效延长建筑工程的自振周期,以此降低上部结构受到地震作用。通常情况,将隔震橡胶支座安装在建筑底部,这样橡胶隔震支座能够在建筑底部形成一个水平柔性的隔震层,以柔性隔震层对地震能量进行消耗和吸收,减轻并阻止地震能量向上传递,以此实现降低对建筑上部结构损坏的效果。隔震橡胶支座施工技术在建筑工程中的应用,能够有效提高建筑结构的安全性和完整性,避免在地震作用下对非结构部件造成的损坏。

1.2 隔震橡胶支座的特性分析

1)剪切特性。其剪切特性主要表现为不同工况下的水平等效刚度变化和本体温度、加在频率、剪应变等存在关系,随着设计压应力的增大,其剪切应力降低;随着剪应变的增大,其水平刚度会降低,随着加载频率的增加,其剪应力也随之增加。

2)拉伸性能。当建筑结构发生摇动时,隔震橡胶支座会出现较大的水平剪切变形,因此,隔震橡胶支座必须具有较强的抗拉承载能力,避免在建筑结构发生摇动时出现断裂的问题,以此充分发挥应有的作用。

3)水平变形特性。不同种类的隔震橡胶支座其水平变形特性存在一定的差异,普通橡胶隔震支座的水平荷载与位移曲线呈线性;高阻尼橡胶隔震支座的水平荷载和位移滞回曲线轮廓呈梭形;铅芯橡胶隔震支座的水平荷载和位移滞回曲线呈菱形。

2 实例分析

某高层建筑,工程总建筑面积为9 845.5 m2,地上18层,采用剪力墙结构,地下2层,设计抗震烈度为7度,为了提高该建筑的抗震等级,施工单位决定采用隔震橡胶支座施工技术,将隔震支座设置在地上结构和地下结构之间,隔震部分包括转换梁、上支墩、隔震橡胶支座以及下支墩,共采用8套抗拔器,41个隔震橡胶支座,上下支墩的结构示意图如图1所示。

3 隔震橡胶支座施工技术分析

3.1 施工准备

隔震橡胶支座施工之前,应该做好充分的准备工作,具体包括以下几个方面:1准备好隔震橡胶支座和连接配件(例如,预埋钢板、连接钢板以及连接螺栓)等,并且上述材料和设备在进场之前,应该加强质量检测,检查其是否具有出厂质量证明书、性能检测报告等。2隔震橡胶支座与连接钢板在出厂之前必须固定成整体。3焊条是隔震橡胶支座施工的重要材料,必须对焊条的出厂合格证、检测报告等进行检测。4在隔震橡胶支座施工过程中需要应用的机械器具包括:2台BX3-500电焊机、用于钢筋以及上、下预埋板的焊接施工;1台DT02CL经纬仪,用于定位;1台AL12A-32水准仪,用于标高校准;1台QTZ40C吊塔,用于隔震橡胶支座的吊运施工。

3.2 隔震橡胶支座下预埋板安装

隔震橡胶支座下预埋板的安装施工质量,直接关系到建筑隔震系统质量的好坏,为了保证下预埋板的安装施工质量,在进行混凝土浇筑施工之前,应该对承台钢筋的位置进行核对,并根据螺栓直径、预埋板的尺寸等,制作1∶1模型,并以此为依据对承台钢筋位置进行调整,保证下预埋板安装位置的准确性,在进行底板混凝土浇筑施工时,应该和底板上表面持平,当混凝土浇筑施工完成后,对底板混凝土进行凿毛施工,以此保证上下层混凝土连接的牢固性和可靠性。当底板的混凝土浇筑施工完成后,进行下预埋板位置的放线定位,因为下埋螺栓和承台钢筋较密,并且在进行混凝土浇筑施工时,可能对承台钢筋造成一定的影响,如果下埋螺栓和钢筋位置出现冲突,应该合理地调整钢筋的位置,并对预埋板编号、设计位置的型号、规格等进行检查和校准。采用调节螺栓的方式对下预埋板的水平和标高进行调整,以此避免在对承台进行浇筑混凝土时出现位移的问题,具体过程表现为:用承台外脚手钢管、槽钢组成的整体进行加固,然后采用钢筋对预埋板下的承台附加钢筋和下埋螺栓焊接牢固,当下预埋板加固施工完成后,应该将千斤顶拆除,安装承台侧模,并采用混凝土对承台进行浇筑,混凝土采用微膨胀混凝土,浇筑施工完成后,应该及时振捣密实,直至中间通气孔、下预埋板的四周全部挤压出浆为止。

3.3 隔震橡胶支座本体安装施工

当承台的混凝土强度达到相关标准后,才能进行隔震橡胶支座本体的安装施工,先将下预埋板、承台上的杂物清理干净,然后采用塔吊把隔震橡胶支座本体吊起,并将其吊运至下预埋板的正上方5cm处,对支座进行调整,保证下预埋板的中心和隔震橡胶支座本体中心相对应,将隔震橡胶支座的螺栓孔和下预埋板的螺栓孔对齐,将隔震橡胶支座本体位置调整准确之后再落下本体,拧紧螺栓,在用扳手拧螺栓时,应该进行对称、交叉进行。

3.4 隔震层结构、转换梁以及上支墩施工

当上预埋钢板安装施工完成之后,应该在钢板上涂刷防腐材料,采用多层板沿着隔震橡胶支座进行密封,以此做好隔震橡胶支座的防护工作。然后将转换梁钢筋、上支墩安装在隔震橡胶支座上,进行模板的支设施工,对模板以及钢筋进行检测,当检测结果符合相关施工标准后,进行混凝土的浇筑施工,一边进行浇筑一边进行振捣,在振捣过程中,应该避免出现预埋钢板发生位移的问题,同时保证混凝土能够与预埋钢板良好、紧密地结合。转换梁如果是大截面梁,应该采用一般施工方法,重点做好模板加固施工和混凝土浇筑与振捣施工,以此保证转换梁的施工质量与截面尺寸。

3.5 拆除模板

当混凝土强度等级达到100%设计强度等级后,应该将隔震层、转换梁以及上支墩的模板拆除,混凝土强度等级以相同条件下的混凝土试件强度为标准。

3.6 隔震橡胶支座的防护

当隔震橡胶支座施工完成后,为了防止其他工序施工对隔震橡胶支座产生影响或者损坏,应该做好隔震橡胶支座的防护工作,暂时不拆除隔震橡胶支座的模板,以作为临时防护,当整个工程施工完成后再拆除。

3.7 质量控制要点

为了保证隔震橡胶支座施工质量,还应该加强各个施工要点的质量检测,将误差控制在最大允许偏差范围内,具体表现为:采用塞尺或者盒尺,测量表面平整度,偏差不能超过1 mm;采用水准仪测量下预埋板的水平度、同墩相邻、顶面标高的偏差不能超过5‰、2.5 mm、2.5 mm;采用钢尺测量隔震橡胶支座的顶面水平误差不超过8‰,中心平面位置偏差不能超过5 mm;采用钢尺测量预留螺栓孔的孔位置偏差不能超过1 mm,孔直径偏差不能超过1 mm。

4 结束语

综上所述,隔震橡胶支座施工技术是一种先进、有效的基础隔震技术,其在建筑工程施工中的应用,能够显著地提高建筑工程的整体抗震性能,并且隔震橡胶支座施工技术还有工程造价低、工艺简单、工效高等众多优点,被广泛地推广和应用在众多建筑工程施工中。

参考文献

[1]JGJ/T23-2011回弹法检测混凝土抗压强度技术规程[S].

[2]GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[3]吴原宏.建筑隔震橡胶支座安装质量控制[J].山西建筑,2014,40(24):99-101.

[4]占三萍.叠层橡胶支座隔震建筑工程结构分析与设计[J].四川建筑,2015,41(3):33-35.

浅谈房屋建筑工程的隔震结构设计 篇8

1 隔震建筑概述

(1) 隔震建筑由基础结构、隔震支座和阻尼器构成的隔震层、以及上部结构组成。

(2) 对于地震作用以外的荷载和外力, 隔震建筑的设计和传统结构相同。

(3) 在研究设计地震动输入时的建筑反应的基础上, 设计隔震层和上部结构。这些分析研究可以对建筑物的横向和纵向独立进行。

(4) 假设上部结构为刚体时, 适当配置隔震支座和阻尼器避免隔震层出现偏心。根据设计地震动输入反应分析所得到的隔震支座的最大位移和最大轴力, 以及阻尼器必要的能量吸收能力, 要确保在各隔震装置的容许值范围内。

(5) 针对设计地震动作用下的应力, 可以对上部结构进行容许力设计。

(6) 基础结构和传统建筑一样, 要使其不发生过度沉降、转动或水平移动。

2 隔震结构设计考虑因素

(1) 保留以往抗震设计的思路和方法;

(2) 充分考虑隔震结构的固有特性。地震输入到建筑物的总能量与建筑物的基本自振周期和总质量有关, 几乎不受质量分布、强度分布和刚度分布的影响。输入到建筑物的总能量在建筑物的各部分如何分布, 只与各层的刚度和强度有关。已往的抗震设计法的目标归纳为:建筑物在保证各部分构件不破坏的前提下, 完全吸收输入到建筑物的能量。而隔震结构是使隔震层的刚度远远小于上部结构的刚度, 同时使地震输入的总能量全部集中作用在隔震层的结构。为抑制隔震层最大变形而引进了吸收能量的装置———阻尼器, 这样输入到上部结构的能量就很少, 从而那些要求一般建筑物必须具有塑性能量吸收能力的约束条件也就不存在了。对照抗震设计的目标, 隔震结构也够把能量集中在隔震层, 因此可以避免有关能量分布预测的不确定性, 是一种简明的结构形式。

3 隔震结构体系模型化

3.1 上部结构模型化

建筑结构存在于三维空间里, 为了精确描述结构在地震时的特性, 按三维空间来处理结构和动力现象能够达到最高的分析精度, 也能够直接得到各构件的反应值, 这一点对于隔震结构也同样适用。虽然隔震结构也可以建成三维空间模型, 但在反应分析时只需能达到目标精度就己经足够了, 不必去采用过于复杂的模型。上部结构为十分坚固的弹性设计的隔震建筑中, 由于地震时输入的能量基本被隔震层吸收, 上部结构自身的振动对隔震层影响很小, 所以在研究隔震层时可以把上部结构看作是刚体。若是研究隔震装置对上部结构的影响, 则还是要同普通结构一样, 把上部结构设为多质点模型。在设计隔震结构进行动力分析时, 多数情况下把上部结构设为多质点模型就足够了。当地震是多维输入地震或考虑扭转振动时, 才需要把上部结构建立成立体的三维空间模型。

3.2 隔震层模型化

(1) 线弹性滞回曲线。弹性曲线是最简单的滞回曲线, 线性隔震结构隔震效果好, 且高阶反应小, 但由于无阻尼参与, 隔震层位移较大, 一般不宜单独采用。普通橡胶垫支座的滞回曲线为线弹性。

(2) 粘滞型滞回曲线。在线弹性隔震层附以粘滞阻尼器, 隔震层滞回曲线为粘滞型滞回曲线。阻尼器布置多, 滞回曲线越饱满, 结构的高阶反应变的越显著。

(3) 双线性滞回曲线。在线弹性隔震层附以铅挤压阻尼器、滑移摩擦阻尼器或钢阻尼器, 隔震层滞回曲线可简化为双线性滞回曲线。阻尼器的数量可决定滞回曲线的屈服系数和非线性系数。该滞回曲线模型最常用。

3.3 下部结构模型化

对隔震结构进行反应分析时, 一般不对隔震层下部结构进行模型化, 固定端多数设置在隔震装置的下端。这是因为下部结构周期比隔震周期短得多, 几乎不会对上部结构和隔震层的反应带来影响。

3.4 隔展结构的扭转振动

隔震结构的扭转振动不仅仅是上部结构和隔震层的偏心引起的, 下部结构的偏心、输入相位差等输入到隔震结构的地震性质的不同也会引起扭转振动。下面是转振动发生的原因。

(1) 上部结构的偏心。上部结构的偏心是由建筑物重量、荷载的偏差或结构构件的刚度、强度偏差产生的, 或者是由两者复合而产生的。但是, 隔震结构中上部结构是按弹性设计的, 如果隔震层没有偏心, 则扭转振动的影响就很小。

(2) 隔展层的偏心。相对于上部结构的整体重心, 隔震支座和阻尼器等隔震装置整体刚心的偏心会带来隔震层的偏心。对于相同的偏心距和偏心率, 由隔震平面形状、隔震装置的位置、非线性特性引起的扭转振动的影响程度也不一样。即使设计上不存在偏心, 在高压应力下, 特别是第二形状系数小的小型夹层橡胶支座的刚度会降低。另外隔震支座和阻尼器制作上的偏差、上部结构荷载变化等原因, 都有可能引起扭转振动。

(3) 下部结构的偏心。下部结构的偏心是由隔震层下部的地下层、或由基础构成的下部结构的重量、刚心的偏心而产生的。具体有上部结构平面形状怪异、或同时利用直接基础和桩的不同基础的情况发生, 但是由于地下部分为避免影响隔震性能的发挥会设计的十分坚固, 一般认为下部结构的偏心对扭转振动的影响很小。

(4) 隔震结构的地震输入。隔震结构基础面积相当大时, 由于地震动平面上的不均匀性, 多少会引起扭转振动的发生。所谓相位差输入的地震动的不均匀性, 是由地震波的表面波成分、体波的斜向输入或周围地基的不规则等引起的。若隔震结构的基础 (下部结构) 比包括隔震装置在内的上部结构和地基在水平面内的刚度大, 那么相位差输入的变化部分会引起基础的扭转振动, 从而导致扭转振动输入到隔震结构。

4 结语

建筑基础隔震结构的两阶段设计法, 能为业主在方案确定之初提供相对较直接的参考, 改变了以往决策过程中完全凭借经验的盲目性, 使得设计人员在实际的设计过程中能更好把握设计要求, 有利于缩短设计的时间周期, 提高设计人员的工作效率。

摘要：文章对隔震建筑进行了介绍, 简要概括了隔震结构设计的基本思路。结合我国现行的建筑抗震设计规范, 引入了隔震结构两阶段设计法, 详细阐述了隔震结构时程分析、上部结构设计、下部结构设计。

房屋建筑工程中的隔震垫施工技术 篇9

地震发生时释放的巨大能量会给建筑工程造成严重损坏, 尤其对于房屋建筑工程往往造成较大人员伤亡, 因此, 加强房屋建筑工程防震研究具有重要的现实意义。研究表明, 将隔震垫应用到建筑工程中可缓解地震给其造成的破坏, 一定程度上降低地震造成的损失。

一、橡胶隔震垫构造及隔震原理

研究发现, 房屋建筑工程中隔震垫在防震、减震方面作用显著, 能够在地震中发挥对房屋建筑工程的保护作用, 避免其在地震中出现严重破坏, 不仅能够保住其中的人员生命安全, 而且为后期的修复、重建创造良好的条件。

1. 橡胶隔震垫构造

橡胶隔震垫由薄钢板与薄膜橡胶板相互分层叠合, 并在高压、高温环境下加以整体硫化而成。钢板与橡胶层结合紧密, 充分发挥钢板对橡胶层的约束, 使得其竖向承载力大大提高, 而且耐疲劳能力与水平变形能力随之增强。而且, 橡胶隔震垫含有预埋件以及上下联结板, 增强了上下结构的联结性能。目前, 市场上有多种类型的橡胶隔震垫, 如高阻尼橡胶隔震垫、铅心橡胶隔震垫、普通橡胶隔震垫等, 在房屋建筑工程实际施工时应根据设计抗震要求选择对应的隔震垫, 确保减震、隔震功能的充分发挥。

2. 橡胶隔震垫隔震原理分析

橡胶隔震垫作用的发挥主要在水平与竖向两个方向上实现, 在水平方向上隔震垫自身不仅可将一部分地震能量抵消, 而且可借助水平方向上的位移有效避免地震能量传递至上部结构, 有效保护房屋建筑工程上部结构安全。在竖直方向上, 橡胶隔震垫特有结构致使横向变形被严格约束, 竖向刚度及竖向承载力大大增强, 更好的满足建筑工程抗震要求。

橡胶防震垫在房屋建筑工程中应用广泛, 为保证实际施工质量, 确保施工技术水平, 对橡胶隔震垫及隔震原理进行分析具有重要的现实意义。

二、房屋建筑工程隔震垫施工技术

本文从橡胶隔震垫埋板的施工、隔震橡胶支座安装施工两个方面对应用的施工技术进行探讨, 并介绍了相关的检测标准为确保施工质量奠定了坚实的基础。

1. 橡胶隔震垫预埋板的安装施工

橡胶隔震垫预埋板的施工流程为:定位放线→柱墩钢筋绑扎及柱墩模支设→定位控制线及标高线的弹放→预埋板的安装、调节、固定→墩柱混凝土浇筑及拆模→施工放线。

定位放线操作时对墩柱轴线标高及位置进行浇筑前的复核, 当依据规范标准完成浇筑承台混凝土工作后, 对柱墩进行二次放线操作, 在柱墩外承台面上测放出柱墩边框线以及建筑轴线, 用于控制柱墩支模定位。与此同时, 在参考建筑轴线的条件下将隔震支座定位中轴线分出。同时, 为防止支墩钢筋走位, 应在承台浇筑前将支墩钢筋绑扎完成并固定牢固。支设柱墩模应确保在支座预埋板固定之前完成, 防止在对加固柱墩模板校核影响预埋板的定位。校核并完成柱墩边模后, 使用水准仪与经纬仪超测柱墩顶标高线以及建筑轴线, 并将其弹放到柱墩边模顶上, 为方便检查预埋板的水平度、标高及定位奠定基础。进行预埋板安放操作时使预埋板经柱墩钢筋上方贯入, 并采用抄测的建筑轴线及标高初次定位及临时固定预埋板。同时, 进行多次复核, 确保轴线定位及标高控制的误差不超过5mm, 当复核完毕后, 采用电焊的方式将墩柱钢筋及预埋板焊接固定完毕。当预埋板安装完成后, 依次对柱墩混凝土进行单独浇筑, 并待其达到设计强度的70%拆除柱墩边模。另外, 柱墩模板拆除的同时进行放线操作, 即, 将经纬仪安装在控制桩上, 对建筑轴线进行测放, 并在参考施工图纸的基础上, 将支座定位中轴线及承台边框线分别使用墨线弹出, 为后期安装检查提供参考。

2. 隔震橡胶支座安装施工

橡胶隔震垫支座安装时一般经过以下流程:将支座吊装到预期位置;依据设计目标对支座进行校正;确保无误后利用螺栓进行固定。

实际施工时根据房屋建筑工程实际选择合适的橡胶隔震垫, 其中铅芯橡胶支座、普通橡胶支座是较为常用的隔震垫, 依据直径大小由500、600、700mm之分, 并且隔震垫橡胶支座上带有上、下法兰板, 其中上、下法兰板分别带有套筒螺栓、螺栓孔等, 橡胶支座利用法兰板实现和上、下基础结构的牢固连接。其中支座直径500、600、700预埋板尺寸分别为500×500、600×600、700×700。

一般情况下, 橡胶支座自身重力比较大, 因此, 实际施工应保证柱墩混凝土达到设计强度的80%再进行吊装操作, 吊装所用的常用机械为汽车或塔吊, 操作时应保证带有套筒螺栓的法兰板向上。当橡胶隔震垫就位后, 需要技术安装人员、指挥人员以及司机相互配合, 使柱墩顶部埋板上螺栓孔与支座下部法兰板螺栓孔对准后缓慢放下。将塔机起吊绳松开穿入螺栓后, 技术安装人员进行校正, 确保安装精度满足相关标准及设计目标要求, 最后将位于下部法兰板上的螺栓拧紧。当所有支座均按照上述要求流程安装完毕后, 隔震支座的安装差不多完全结束, 而后可进行支座上部隔震层方面的施工。

3. 检测标准

为保证隔震橡胶支座安装质量, 安装结束后应采用相关的规范标准进行检测, 确保隔震支座安装100%满足要求。尤其对隔震支座检验时应满足《建筑隔震橡胶支座》及相关设计文件要求。

三、房屋建筑工程隔震垫施工质量控制

房屋建筑工程中隔震垫施工时, 为保证施工质量, 通常采用针对性质量控制措施。研究发现, 实际施工时采取以下措施, 可获得良好的施工效果。

1. 严格控制施工误差

房屋建筑工程中隔震垫施工不可避免的出现一些误差, 但为保证施工质量, 施工规范标准通常会对一些误差进行明确规定, 因此, 施工过程中要求施工人员严格依据规范标准对误差进行控制。通常要求单个支座与底部中心标高倾斜度不能超过支座直径的1/500, 轴线偏差不能超过5mm, 以有效避免支座出现受压偏心情况, 严重影响相关功能的正常发挥。

2. 准确定位连接钢板

研究发现, 位于支座下部预埋定位连接钢板定位及标高准确程度, 会给支座作用的发挥产生直接影响, 因此, 进行支座下部预埋板施工时, 应将其当做重点加以落实, 确保施工质量。

首先, 当柱墩浇筑完成后, 应及时检查预埋板的标高及定位轴线, 尤其检查误差大小, 当超过误差允许的范围应采取针对性措施进行修正。其次, 混凝土初凝到来之前应校正一次套筒地脚螺栓, 并使用水平仪对定位钢板的设计标高及水平度进行检查修正, 确保误差在5mm以内, 而后抹平表面混凝土, 将预埋定位钢板在柱顶上进行永久固定。当浇筑混凝土操作完成后, 位于预埋定位钢板上的预留浇筑圆孔应避免凹陷情况的出现。最后, 注重一些细节施工质量的控制。例如, 预埋板安装施工前使用适量机油涂抹在螺栓套筒等位置处以避免其生锈。同时, 为防止混凝土浇筑操作给套筒与地脚螺栓造成污染, 浇筑之前应使用塑料薄膜等封堵及包裹套筒与周边的缝隙、地脚螺栓等, 而且这样一来还能给后期的拆卸带来方便。另外, 清理干净预埋板上的杂物或混凝土浆, 并做好地脚螺栓的防锈工作。施工现场应设置专门的仓库或临时堆放点, 做好防晒、防水等。吊装支座前应采取相关的保护措施, 防止吊钢绳损伤支座。

除此之外, 为延长隔震垫使用寿命, 应注重使用过程中质量检查与维护。通常情况下, 隔震支座每年至少应进行一次检查和维护, 一旦发现问题应及时告知技术人员进行更换或修复。同时, 检查螺栓是否出现剪断、松动现象, 为防止发生锈死现象, 维护时应清洗上油, 而后重新拧紧。另外, 定期检查焊缝油漆是否出现脱落, 如出现脱落现象应及时进行油漆的补喷操作。而且注重承台附近灰尘及杂物的清理, 并根据支座健康情况决定是否进行更换维护。

四、结语