8度区某通信设备机房隔震设计

耿永红 雷舒雯

(昆明市建筑设计研究院集团有限公司，云南 昆明 650228)



8度区某通信设备机房隔震设计

耿永红 雷舒雯

(昆明市建筑设计研究院集团有限公司，云南 昆明 650228)

以某通信设备机房楼为例，从隔震支座设计、上部结构隔震计算、隔震层设计等方面，对该楼结构采用的隔震设计技术进行了分析研究，介绍了采取隔震技术后的隔震措施及构造措施，提高了建筑结构的抗震性及安全性。

隔震设计，通信设备机房，隔震层，构造措施

0 引言

建筑隔震技术是在上部建筑物和基础(或者地下室)之间设置一定高度的隔震层，以使结构周期变长、阻尼增大、所受的地震作用减小，使结构在强震作用下基本上处于弹性工作状态从而使建筑物避免破坏和倒塌，和传统结构相比，隔震结构大大提高了结构的安全度。目前建筑结构隔震设计主要应用于抗震设防烈度为8度、9度、对重要性、安全要求比较高的房屋。本工程为通信设备机房楼，对建筑重要性、安全要求比较高，经综合比较分析采用了隔震技术，以减轻结构的地震作用，减小梁柱截面尺寸，提高建筑内部人员和设备的安全性。

1 工程概况

本工程属于通信设备机房楼，抗震设防烈度8度(0.2g)，设计地震分组第三组，Ⅲ类场地，场地特征周期0.65 s。属于重点设防类，乙类建筑。

该建筑地上7层，长为48 m，宽为32 m，建筑总高度为36 m，地下1层，屋顶层开大洞，有效宽度小于50%，开洞面积大于30%。根据建筑使用功能要求和结构受力特点，采用框架结构体系。为提高建筑的抗震性能，本工程设计采用隔震技术，在1层与地下1层之间设置1.8 m隔震层。建筑平面、剖面图如图1，图2所示。

2 隔震设计

2.1 隔震支座设计

本工程所用的隔震支座形式为橡胶隔震支座，隔震支座的直径、个数和平面布置应满足以下几条：

1)根据《建筑抗震设计规范》，要求橡胶隔震支座(同一隔震层内)所受的竖向压应力宜均匀，且所受的最大压应力不应大于乙类建筑的限值12 MPa。本工程高宽比小于4，不需进行倾覆验算，结构层间剪力比值的平均值最大值为0.347，小于0.4，对于竖向地震作用不需考虑，所以平均压应力取值应按永久荷载和可变荷载组合计算。经计算分析，支座所受最大压应力为9.32 MPa，满足规范要求。计算橡胶隔震支座的面积及直径荷载取值为隔震层上部结构的永久荷载和可变荷载组合值。

2)隔震支座在罕遇地震作用下，不宜出现拉应力，若有少部分隔震支座受拉，其拉应力应小于1.0 MPa。经分析计算，在罕遇地震作用下，少数支座出现拉应力，最大拉应力为0.79 MPa，满足要求。

3)隔震层的最大水平位移在罕遇地震作用下应小于容许值，经分析计算，在罕遇地震作用下隔震层最大水平位移值为351 mm，小于0.55D=385 mm(D为最小隔震支座直径)及3Tr(Tr为最小隔震支座的橡胶层总厚度)中的较小值，满足要求。

本工程使用的橡胶隔震支座数量为71个，分别为LRB700(27个),LRB800(30个),LNR800(10个)，每个支座都放在同一标高处，方便施工和隔震构造的处理，隔震支座平面布置如图3所示。

2.2 上部结构隔震计算

本工程采用SATWE和ETABS软件进行整体计算分析。首先应用ETABS软件建立隔震与非隔震结构模型，通过计算分析，非隔震结构的周期与采取隔震技术以后结构周期如表1所示，由表1可知结构在采用隔震技术后，周期明显变长，从而地震作用相应减小。

根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范相关规定：采用时程分析法进行计算分析，本工程选取了实际5条强震记录和2条人工模拟加速度时程，7条时程曲线进行时程分析(基底剪力对比结果如表2所示)，由表2 可知选取的地震波满足规范要求。表3为X向，Y向—非隔震与隔震结构隔震层层间剪力，表明隔震结构的楼层剪力较非隔震结构减小很多，地震作用相应的减小。

表1 隔震前后结构的周期(ETABS)

通过分析得到隔震层以上结构隔震前后，结构层间剪力比值的平均值最大值为0.347，根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范第12.2.5条，确定隔震后水平地震影响系数最大值αmax1=0.069，综合考虑后，上部结构隔震后水平地震影响系数最大值为0.08。根据GB 50011—2010建筑抗震设计规范的要求，结构的水平向减震系数不大于0.4，隔震层以上抗震措施可按降低1度即7度(0.10g)要求采取，同时根据GB 50223—2008建筑抗震设防分类标准第3.0.2条，重点设防类建筑应按提高1度的要求加强其抗震措施，最终本项目的相关抗震措施及最小地震剪力系数按8度(0.2g)确定。框架部分的抗震等级取为一级，框架轴压比按一级控制。待所有计算参数确定以后，隔震层上部结构配筋采用SATWE计算软件，且按隔震结构在多遇地震作用下计算分析。

表2 非隔震结构基底剪力

表3 X向，Y向—非隔震与隔震结构隔震层层间剪力 kN

2.3 隔震层抗风承载力验算

隔震层的橡胶隔震支座其抗拉屈服强度相对较低，应对其在风荷载作用下的水平荷载加以限制，要求隔震层需要具备一定的屈服前刚度和屈服承载力，来满足风荷载的要求。根据《建筑抗震设计规范》相关规定，采用隔震技术后，结构在风荷载作用下产生的总水平力剪力不宜超过结构总重力的10%，本工程结构的总重力为264 821 kN，风荷载产生的总水平剪力为5 730 kN，能够满足规范的相关要求。

2.4 隔震层设计

隔震层下部结构(墩、支柱及相连构件)的地震作用应按罕遇地震下隔震支座的轴力、剪力、弯矩进行计算，且连接件应具有足够的锚固长度。

2.5 采取隔震技术后隔震措施以及构造措施

1)±0.000 m标高作为隔震层顶部楼板，板厚取为160 mm，楼板钢筋双向双层拉通设置，且每层每方向的配筋率不宜小于0.25%，隔震层顶部的纵横梁和楼板体系应作为上部结构的一部分进行计算和设计，梁的截面取值比上部楼面梁适当加大，以保证隔震层顶板的刚度要求。

2)上部结构的周边应设置竖向隔离缝，隔离缝宽度要求大于隔震支座在罕遇地震下的1.2倍最大水平位移且应大于200 mm。上部与下部结构之间，要求设置完全连通的水平分隔缝，缝高可取为20 mm，填充材料可采用柔性材料。

3)屋顶层楼面开洞周边梁柱配筋适当提高，柱箍筋全高加密。开洞周边穿层柱提高抗震等级至特一级。计算模型中，屋面层混凝土板采用弹性膜进行计算分析，屋面层板厚度加厚，提高板配筋率，钢筋双层双向拉通。

4)隔震建筑地基基础的抗震验算仍按本地区抗震设防烈度进行。

3 结语

本工程如果不考虑隔震，经过计算分析，框架梁、柱的截面非常大，不仅影响使用空间而且配筋量较大。采用隔震设计后，在罕遇地震下各楼层剪力较非隔震时降低很多，有效提高了结构的抗震能力；隔震层上部结构的基本周期延长，地震反应加速度降低，从而使得上部结构的截面尺寸减小，构件配筋减少、跨度增大以及高度增加等，既增加了使用空间，又提高了结构的安全性能。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] 黄伟聪，祁 皑，林于东，等.某高校文科楼隔震结构设计的分析[J].福建建筑，2009(37)：86-88.

[3] 孟石平，刘占中.祥云中医院隔震设计应用[J].云南建筑，2014，129(4)：122-123.

The isolation design of a communication equipment room in 8 degrees area

Geng Yonghong Lei Shuwen

(KunmingArchitecturalDesignandResearchInstituteGroupLimitedCompany,Kunming650228,China)

Taking a communication equipment room building for example, from the isolation bearing design, upper structure isolation calculation, isolation layer design and other aspects, this paper made analysis and research on the isolation design technology of the building structure, introduced the isolation measures and construction measures after using isolation technology, improved the seismic performance and safety of building structures.

isolation design, communication equipment room, isolation layer, construction measure

1009-6825(2016)05-0052-02

2015-12-04

耿永红(1984- )，女，工程师

TU352

A