论建筑隔震设计中具体实践

杨明

1 隔震技术理论概述

隔震技术是在建筑上部结构与基础之间设置水平隔震层，将上层结构部分与基础之间，完全断开，阻断或减小地震作用向建筑上部结构传递。以减小地震对上部结构造成影响的目的。

水平隔震层间设置若干隔震橡胶支座以连接建筑上部结构与建筑基础。

隔震橡胶垫是一种柔性的隔震构件，能吸收和耗散地震能量，并做一定相对位移，阻止或减轻地震作用向上传递，减轻建筑物上部结构的地震作用，以增强建筑物整体抗震的目的。

隔震技术，是建筑抗震发展的主要方向，而且也能提升建筑安全指数，所以它在当前建筑设计的应用中越来越多，越来越普及。

隔震结构设计可以分为单质点、多质点这两种类型，前者是将隔震层作为整体，而后者则将隔震层作为首层。两种类型在建造计算方面都不同。

2 建筑结构隔震设计

2.1 隔震层的设置要求

建筑隔震设计的第一步就是确定减震目标及确定隔震层位置。隔震层的位置要根据具体工程具体分析，目前多设置在基础顶和地下室柱顶，当然，也有设置其他位置的。建筑物底部隔震层处的刚度中心要和质量中心相重合。刚度中心和质量中心相重合才能保证建筑物整体结构的稳定性，保证建筑结构在地震时不会因为失稳而倒塌。

其次，合理设计隔震橡胶垫的数量、大小和位置。具体如下：①隔震垫应当设置在应力集中的建筑物底部受力柱下面。若上部结构跨度较大，可以多设置几个橡胶垫。②保证隔震垫能满足对建筑物水平位移与最大竖向承重力的要求；隔震橡胶垫下一般设置下支墩，下支墩要有足够的刚度以抵抗地震作用对其的剪切破坏。并防止变形及位移尺寸过大。其尺寸一般大于900mm×900mm。并且在其X方向及Y方向设置大断面梁系对其进行拉接，保证下支墩有足够的稳定性。隔震橡胶垫上部框架柱支点处，在其X方向及Y方向也要设置梁系对其进行拉接，也要保证其有足够的稳定性。③应当有充足的纵向刚度，既要确保纵向位移在有效范畴，又要确保竖向的承载力。设计时应比选方案，确保结构体系合理。

2.2 隔震层的计算要点

隔震层下采用隔震支墩。运用时程分析法进行计算，保证把地震影响集中于建筑物隔震层里。地震时，确保建筑物在隔震层的横纵方位的移动在规范的范畴。此外，通过多质点方法的分析，确定各层承受的压力与控制压力在非隔震装备结构以下。最后，若建筑物的地基位于地下水层时，应当对可能造成的地下水泄露等后果进行数据分析。

隔震构造将影响建筑隔震效果的发挥，如隔震建筑周边的隔震缝宽度不够，或隔震缝中有障碍物，或隔震建筑四周有障碍物，地震来临时，上部建筑的运动将受到阻碍，隔震效果将不理想。必须充分重视。隔震层处应该有足够的空间尺寸供检修人员进入以检查和维修隔震构件。隔震层的管线均采应用软连接。

隔震层处楼梯及电梯包括室外散水等部位在此处都必须断开，改成下挂式或悬挑式结构，以保证建筑上部结构与基础之间用水平隔震层将其完全分开。

2.3 隔震层PKPM建模及设计参数的设置

（1）隔震层层高至少为800+梁高，在建模的时候建至上支墩即可。

（2）一般隔震层顶部梁、板刚度和承载力，宜大于一般楼盖的刚度和承载力；为保证隔震层整体性，隔震层顶板板厚至少设置为160mm。

（3）有以下几点注意的：

地下室设置层数为0，嵌固端所在层号为1；考虑底层柱弯矩放大的位置，地下室设置层数为1，嵌固端所在层号为2；宜采用定义一层地下室（土体约束为0）的结构模型复核一层柱子配筋。

例如：Ⅷ度（0.20g）小于24m的乙类建筑。

设防目标：水平地震影响系数最大值按照降低一度取值：Ⅶ（0.10g）。

抗震等级：按照降低一度Ⅶ度选取，轴压比按照没有降低（Ⅷ度）对应的抗震等级控制。

水平地震影响系数最大值及薄弱层验算的地震影响系数最大值：取Ⅶ（0.10g）所对应的值。需要考虑竖向地震作用时，要把隔震后对应的竖向地震作用放大到不隔震的水平。

（4）考虑到隔震支座的抗扭转抗弯刚度相对于混凝土非常小，传递弯矩扭矩能力弱，为使模型结构受力接近真实，建筑结构模型底层柱下端改为铰接约束。此处一定注意，不要设计为刚性约束。否则计算结果会产生出入，影响抗震计算准确性。

（5）其余参数按照传统结构设计设置，各计算参数满足后即可进入隔震分析设计阶段。

在隔震分析完后报告中提供罕遇地震支座的剪力、轴力和位移进行下部结构设计。要注意结构计算的周期位移剪压比等必须满足相关规范。

（6）设计施工图应标明工程抗震设防烈度和减隔震类别等重要信息。标识消能减震部件或预留隔震沟（缝）位置，柔性连接等构造措施的部位及做法。编制隔震设计专篇，并对隔震装置的技术性能、施工安装和使用维护提出明确要求；应编制隔震工程使用说明书。要认真做好设计交底和现场服务。

2.4 隔震建筑社会效益

隔震技术能够减小地震作用对建筑物的破坏，减小地震作用二次破坏对人们生命的伤害及财产损失。尤其在高烈度地区，即抗震设防烈度为Ⅷ度及Ⅸ度地区，采取减隔震技术，以降低地震作用对建筑物的破坏，是势在必行。目前我国云南省与新疆维吾尔自治区这两个省区以采取措施，全面推广新建建筑物采用减隔震技术。

[1]孙玉红，祁皑，王丽红.隔震技术在多层建筑中的应用[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2005（06）：667～670.

[2]马佶民，孙 青.多层建筑的隔震技术研究[J].山西建筑，2010，36（27）：72～74.

[3]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）.