李俊龍

（中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122）

高層抗震技術(shù)一直是建筑行業(yè)面對(duì)的難題之一，近些年來(lái)通過(guò)技術(shù)升級(jí)與發(fā)展，高層隔震支座技術(shù)得到了發(fā)展，其成熟度較高，已經(jīng)具備了規(guī)模推廣與應(yīng)用的價(jià)值。為了進(jìn)一步探討高層隔震支座在高層建筑抗震方面的作用，現(xiàn)就其技術(shù)原理介紹如下。

1 高層隔震支座概述

1.1 技術(shù)原理

高層隔震支座的技術(shù)原理并不復(fù)雜，其與傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)類似，都采用了結(jié)構(gòu)件對(duì)地震作用力產(chǎn)生的附加載荷進(jìn)行對(duì)沖、抵消，以此來(lái)降低地震過(guò)程中產(chǎn)生的破壞性的能量，從而降低建筑物本身受到的影響與損傷。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)技術(shù)目的，需要配置的高層隔震支座設(shè)備包括有橡膠支座、阻尼器以及滑板支座等等，通過(guò)這些設(shè)備的使用可以有效抵御變形帶來(lái)的影響，同時(shí)也可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在抗震結(jié)構(gòu)的使用過(guò)程中，可以延長(zhǎng)地層建筑的周期2～5 s，所以對(duì)于控制地震加速度具有顯著的功效。

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

高層隔震支座在我國(guó)已經(jīng)有一段時(shí)間的應(yīng)用，其主要被用于高層、超高層建筑中，可以在一定程度上消除地震帶來(lái)的能量影響，提升建筑物的穩(wěn)定性。在高層建筑中應(yīng)用高層隔震支座結(jié)構(gòu)可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的周期，降低加速度的影響，不過(guò)也會(huì)因此而出現(xiàn)隔斷影響。在水平地震作用影響下，由于高層建筑的層高較高，很容易出現(xiàn)傾覆的情況，所以需要借助于橫向的抗拉應(yīng)力來(lái)保持建筑物的形態(tài)，而高層隔震支座的主要技術(shù)原理就是提供橫向的抗拉應(yīng)力。盡管國(guó)內(nèi)該技術(shù)得到了應(yīng)用，不過(guò)依然存在一定的缺陷，需要繼續(xù)研究、推廣，提升隔振技術(shù)的應(yīng)用面，確保實(shí)現(xiàn)隔震效果。

2 隔震支座在高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

2.1 支座類型

高層隔震支座的選型十分關(guān)鍵，目前應(yīng)用于高層建筑的支座類型包括有橡膠隔震支座、鉛芯橡膠支座以及高阻尼橡膠支座等多種類型。其中天然橡膠構(gòu)成的支座由多種橡膠、鋼板交疊制作而成，本身具有整體性較強(qiáng)、韌性較強(qiáng)的特征，在使用過(guò)程中厚度的要求也不高，整體耐久性良好，在大多數(shù)情況下即使連續(xù)使用十年以上也不會(huì)影響到其本身的抗震性能。鉛芯支座的優(yōu)勢(shì)在于能耗較低，成本控制難度小，這是由于原材料來(lái)源相對(duì)比較廣泛。

2.2 隔震支座的布置

高層隔震支座的布置需要結(jié)合建筑物的特征，選擇合適的平面進(jìn)行布置。一般來(lái)說(shuō)，要考慮到重力載荷的特征以及速降壓力在合適的范圍內(nèi)，這個(gè)過(guò)程要結(jié)合建筑物的類型進(jìn)行參數(shù)選擇。為了提升載荷的應(yīng)對(duì)能力，增強(qiáng)抗拉能力，需要做好高抗震結(jié)構(gòu)的抗扭處理，比如說(shuō)選擇高層隔震支座的密集布置，通過(guò)剛度中心與建筑物重疊的方式可以快速完成設(shè)置任務(wù)。

2.3 隔震支座的構(gòu)造與維護(hù)

高層隔震支座設(shè)置完成后還需要定期對(duì)其進(jìn)行構(gòu)造管理以及系統(tǒng)維護(hù)，這樣才能夠確保其保持良好的工作狀態(tài)，提升抗震的效率。在構(gòu)造中涉及的內(nèi)容較多，包括有支座布置、上下結(jié)構(gòu)銜接以及防火層的控制等等，需要同時(shí)做好水平隔離以及抗震管理，這些細(xì)節(jié)對(duì)于高層的抗震性能都具有重要的作用。在維護(hù)過(guò)程中還需要借助于隔層技術(shù)來(lái)確保高層建筑的施工規(guī)范，根據(jù)技術(shù)指導(dǎo)的內(nèi)容與要求來(lái)進(jìn)行高層隔震結(jié)構(gòu)的管理，從而為順利實(shí)現(xiàn)抗震效果創(chuàng)造條件。后期的維護(hù)難度不高，但是影響卻很大，所以依然需要設(shè)立專門的維修隊(duì)伍進(jìn)行日常巡查。

3 隔震支座對(duì)某高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能影響

3.1 工程概況

本次選取某餐飲大樓作為隔震支座抗震性能的分析目標(biāo)，該大樓層高為32層，地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為8度，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)計(jì)使用年限為50年。工程的設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，主要采用后壓漿鉆孔灌注樁施工技術(shù)。本建設(shè)項(xiàng)目的占地面積較大，存在區(qū)域內(nèi)的不均勻沉降。

3.2 隔震支座的參數(shù)與布置

綜合考慮本項(xiàng)目施工特征，其底部的地下室底板具有較高的剛度，地下室的變形則相對(duì)比較小，周圍的覆土則存在一定支撐，需要在地下室的頂板部分進(jìn)行隔震設(shè)置。在制作的柱底與墻底根據(jù)尺寸以及交叉面選擇合適的支座壓力，具體的參數(shù)與布置分布情況則需要結(jié)合上述分析進(jìn)行選取。選擇的高層隔震支座型號(hào)分別為L(zhǎng)RB600、LRB700、LNR700、LNR800等。

3.3 隔震支座對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能影響分析

根據(jù)已有的區(qū)域內(nèi)地震記錄，選擇合適的地震波進(jìn)行抗震性能分析，分析的標(biāo)準(zhǔn)以多遇地震層間的位移角來(lái)作為判斷隔震性能的標(biāo)準(zhǔn)。在加入隔震支座后，可以發(fā)現(xiàn)層間的位移角減少相對(duì)比較明顯，對(duì)于上部的結(jié)構(gòu)反應(yīng)具有明顯的抑制作用，同時(shí)也可以保護(hù)地下室的結(jié)構(gòu)，提升周圍土體的安全性。根據(jù)平均的時(shí)程響應(yīng)的情況來(lái)進(jìn)行分析判斷，發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)中層間的剪力變化最大。根據(jù)隔震的效果來(lái)看，水平向的減震系數(shù)良好，對(duì)比未設(shè)置高層隔震支座的改善明顯，其中軸力部分主要涉及支座的安全性，可以顯著改善建筑物的整體抗傾覆性能。通過(guò)界面的切割分析來(lái)看，輸出層的剪力抗側(cè)力構(gòu)件以及下節(jié)點(diǎn)的指定情況都可以作為水平向減震系數(shù)的分析基數(shù)，在規(guī)范譜、平均譜的影響下，能夠直觀地看出隔震層在設(shè)置隔震支座后能夠顯著降低剪力帶來(lái)的不良影響。

從數(shù)值上來(lái)看，通過(guò)設(shè)置高層隔震支座，可以將結(jié)構(gòu)層的剪力控制在400 kN上下，而未設(shè)置高層隔震支座的結(jié)構(gòu)層的剪力則高達(dá)15 000 kN，剪力的峰值控制效果超過(guò)了80%，顯著改善了應(yīng)力條件，對(duì)于減少建筑物的變形量具有積極的作用。除此之外，在設(shè)置柔性隔震層的過(guò)程中，變形會(huì)進(jìn)一步集中在隔震層的部分，所以此時(shí)的層間位移角會(huì)具有明顯的降低趨勢(shì)，此時(shí)的下部結(jié)構(gòu)以及土體都可以得到安全保障。根據(jù)規(guī)范化的設(shè)計(jì)減震系數(shù)要求來(lái)看，隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠在下層剪力、傾覆彎矩兩個(gè)方面取得明顯的優(yōu)勢(shì)，整體為非隔震結(jié)構(gòu)效率的70%以上，所以如果參考上述條件設(shè)置了相應(yīng)高層隔震支座，就能夠根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)條件以及建筑物的特征降低地震力，從而更好的實(shí)現(xiàn)建筑物抗震穩(wěn)定性，保護(hù)人員財(cái)產(chǎn)與生命安全。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層隔震支座的應(yīng)用與推廣不僅可以解決高層建筑的基礎(chǔ)抗震問(wèn)題，通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，還可以減少高層建筑對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配置要求，從而降低自身的重量，減少投資成本，同時(shí)也能夠更好地兼顧建筑物的整體穩(wěn)定性。為了推廣技術(shù)，提升高層隔震支座的應(yīng)用規(guī)模，本文也結(jié)合實(shí)際案例分別對(duì)高層隔震支座的參數(shù)、布置以及抗震性能進(jìn)行了介紹，希望可以為技術(shù)應(yīng)用提供思路和借鑒，提升我國(guó)高層建筑的整體抗震水平。