隔震技术的工程应用实例

1998年12月JOURNALOFLUOYANGUNIVERSITYDec.　1998

隔震技术的工程应用实例陈兵①　赵彤①　李法宝②Ξ

摘　要　针对建筑物的抗震问题,探讨了建筑物的隔震技术,并从设计、施工等方面介绍了隔震技术在工程中的具体应用.

关键词　隔震,建筑物,应用分类号　TU352

1　前　言

建筑物的抗震对策主要有两种,一种是“抗”,另一种方法是“减”.“抗”是当前建筑结构设计中普遍采用的一种抗震方法,即通过加强结构本身的承载力及延性来抵御地震,这就需要加大结构构件的截面尺寸及材料消耗,相应地提高了工程造价;而“减”则是通过各种技术措施来减弱地震对结构的作用,减小结构本身的地震反应,从而达到提高结构抗震能力的目的.“减”一方面可以避免因要加强结构抗力而引起的材料用量和用工量的增加,以及结构总造价的提高;另一方面也能大大减轻在大震作用下结构本身的损坏,不但能达到小震不坏,甚至还能够争取达到大震基本不坏.隔震技术是一种常用的“减”的措施,它是在建筑物基础处或建筑中的某一层设置隔震层,其作用在于地震时减弱地震作用的传递,延长建筑物的基本周期,隔震器还能吸收耗散部分地震能量,从而有效降低结构的地震反应,提高结构的抗震能力,使建筑物在地震时免遭破坏.

目前,常用的隔震装置有以下两种:

1)橡胶垫块:一般为圆柱形,由橡胶经过硫化与钢板多层相叠组成.这样制成的橡胶垫块具有较大的竖向刚度和较小的水平刚度,从而一方面有效地支承上部结构,另一方面又能吸收耗散地震能量.

2)灌铅橡胶垫块:即将铅注入到橡胶垫块中心,与橡胶垫块一体化(图1).灌铅橡胶垫块的滞回曲线具有稳定的形式和大的封闭面积,通过适当选择铅芯的尺寸,可以取得显著的耗能减震效果.

图1　隔震装置示意图

Ξ作者单位:①天津大学土木工程系,300072,天津市　②安阳市建筑设计院,455000,河南省安阳市

收稿日期:1998-04-20

　　　　　　　　　　　　　　　　　洛阳大学学报　　　　　　　　　　　　　　　1998・54・

2　工程概况

日本大成建设株式会社的某大楼,地面以上7层,局部16层,根据不同部位的设计要求,分别采用了劲性混凝土和钢筋混凝土结构.由于该建筑物在第7层屋顶处刚度发生突变(图2),在地震作用下将产生局部的强烈振动和塑性变形集中,这显然不利于建筑物的抗震,又由于该建筑物的邻近地区曾多次发生较强烈地震,处于地震多发地区,因此为了提高该建筑物的抗震能力,减轻震害,决定将

图2　建筑物全貌

原建筑物予以改造,在原建筑物的第8层设置隔震层,如图3所示.根据设计要求,隔震装

置采用两种不同直径的灌铅橡胶垫块(图4),具体见表1.

图3　建筑物隔震示意图

第4期　　　　　　　　　　　　陈　兵等:隔震技术的工程应用实例・55・

　　　表1　隔震装置类型及个数

标记

○●

直径Φ700Φ800

个数184

图4　隔震装置布置示意图

3　施工方法

安装隔震装置的具体步骤如下(图5).

图5　隔震层施工示意图

(1)在原柱上标记出插入隔震器的位置,并将标记区以外柱子及梁柱交接处的混凝土保护层凿去.

(2)将两片半圆形的钢管在原柱边拼接,并将接缝处焊牢.然后在钢管内规定位置浇筑混凝土.

(3)待钢管内混凝土达到一定强度后,将标记区内的柱体完全切断,由钢管支承上部结构.

　　　　　　　　　　　　　　　　　洛阳大学学报　　　　　　　　　　　　　　　1998・56・

(4)按设计要求,将隔震器插入到切断的柱子中间.(5)将隔震器调整安装,使其与上、下柱体完全连接,然后将钢管切断,由隔震器支承

上部结构.

(6)在隔震器四周包覆防火材料后,改造工作全部完成.

4　结　论

建筑物隔震改造完成后,通过计算机模拟地震反应分析,发现建筑物的抗震性能有了明显的改善.建筑物X方向的固有周期从改造前的0.40sec延长至1.18sec～3.00sec,Y方向的固有周期从0.45sec延长至1.19sec～2.96sec.采用隔震技术后,在强烈地震作用下,该建筑物的承载能力和变形均在允许范围内.

可见,隔震技术是增强建筑物抗震能力的有效措施.参考文献

1　日本建筑防灾协会.钢筋混凝土建筑物耐震改修事例集.三荣印刷株式会社,1997

2　张祖光,赵彤.积极抗震结构体系———建筑结构抗震的新途径.特种工程设计与研究.1992(1)3　DelfosseGC.TheGAPECsystem:Anewhighlyeffectiveaseismicsystem.Procof6thWorldCon2ferenceonEarthquakeEngineering,1977

4　RobinsonWH.Lead-rubberhystereticbearingssuitableforprotectingstructuresduringearth2quakes.EarthquakeEngineeringandStructuralDynamics,Vol10.1982

EngineeringApplicationExamplesofIsolationTechnique

ChenBing　ZhaoTong(TianjinUniversity)

LiFabao

(AnyangInstofArchitecturalDesign)

ABSTRACTTheisolationtechniquesofbuildingsareprobedinto.Fromdesign,con2struction,etc.theconcreteapplicationofisolationtechniqueinengineeringisintroduced.

KEYWORDSisolation,buildings,application