房屋基礎隔震技術(shù)應用的探究
論文關(guān)鍵詞：房屋基礎隔震 原理 技術(shù)要點(diǎn) 優(yōu)勢 現狀
論文摘要：筆者經(jīng)過(guò)實(shí)踐并進(jìn)行理論總結后，在本文中就房屋基礎隔震技術(shù)的原理和施工技術(shù)要點(diǎn)做了詳細和系統的介紹，并且通過(guò)比較將房屋基礎隔震技術(shù)抗震性能好和節約成本等優(yōu)越性展現出來(lái)。最后筆者還就目前該技術(shù)的應用情況做出了總結。
2008年的5·12汶川地震在給我們帶來(lái)傷痛的同時(shí)也引起了各界對房屋建設的關(guān)注，對于每一名房屋設計和建設者來(lái)說(shuō)如何提高房屋的抗震能力成了必須思考和探索的問(wèn)題。廣木線(xiàn)穿心店站的貨運樓在其周?chē)课莼镜顾那闆r下仍然可以保持房屋上部結構的基本完整性這一特殊的現象為我們有效提高房屋抗震性能提供了一種可能。經(jīng)過(guò)調查發(fā)現該樓房在修建過(guò)程中應用房屋基礎隔震技術(shù)，這就提示我們房屋基礎隔震技術(shù)能有效提供房屋抗震性能，而這一點(diǎn)在國家現行的GB 50011．2001建筑抗震設計規范中得到證明。下面就介紹一下房屋基礎隔震技術(shù)的基本原理和優(yōu)越性，并且探討一下其應用的方法。
1 房屋基礎隔震技術(shù)的基本原理
房屋基礎隔震技術(shù)的基本原理就是在房屋的上部結構同地基之間實(shí)現柔性連接——一般是在上下結構的中間增加水平剛度低且具有適當的隔震和增加結構系統的柔性，使上部結構得以同可能造成破壞的地面運動(dòng)分離，以達到降低房屋上部結構的地震能量加速，且提高房屋對于地震的抵抗能力的目的�？梢哉f(shuō)基礎隔震技術(shù)通過(guò)“以柔克剛”的方式使得房屋的抗震性能大大提高。當地震破壞程度較小時(shí)，“隔震裝置的初始剛度足以使房屋屹立不動(dòng)”[1]，在遇到破壞性大的地震時(shí)這種設計就可以保持房屋的基本結構讓房屋不至完全倒塌，就像5·12地震中的廣木線(xiàn)穿心店站的貨運樓。
房屋結構應用基礎隔震措施后,其周期是沒(méi)有應用基礎隔震結構的2～3倍，依據反應譜理論可知較長(cháng)的隔震建筑的周期可以使地震對房屋的影響大幅度減小。但就傳統對原理的解釋來(lái)看，這種隔震設計一般多用于層數較少的樓房，而目前我國在高層建筑中也開(kāi)始了基礎隔震技術(shù)的使用。雖然，這用傳統的理論很難解釋其合理性，但是從實(shí)際運用中來(lái)看，我們仍舊可以發(fā)現其合理因素所在，即就隔震能力本身而言基礎隔震技術(shù)降低房屋上部結構的地震能量加速。
2 房屋基礎隔震設計的優(yōu)越性
無(wú)論是從理論上還是實(shí)踐中基礎抗震設計較傳統抗震設計在抗震能力和節約成本方面都有很大的優(yōu)勢。
2.1 抗震能力更好 明顯有效地提高了地震對房屋結構的影響�；A隔震技術(shù)使得房屋結構的加速度降低60%左右，也就是相當于沒(méi)有運用基礎抗震技術(shù)結構的1／10～1／4。如此一來(lái)房屋上部結構的地震反應也剛體平動(dòng)十分類(lèi)似，從而能讓房屋的整體結構得到有效的保護，同時(shí)也因結構的震動(dòng)得以保持在較為輕微的水品內而讓房屋的內部設施。同時(shí)在地震時(shí)，應用了基礎抗震設計的房屋能夠保持上部結構的彈性工作狀態(tài)的正常運作，這可以給某些重要的建筑物以可靠的保護。
2.2 節約成本 從目前國內的房屋建設實(shí)例來(lái)看，采用了基礎隔震設計的房屋在初始造價(jià)上往往較非基礎隔震設計的房屋高，但是我們在計算隔震設計的經(jīng)濟性時(shí)不能只考慮初始的工程費用，而應該從其抗震性能、抗震安全性、震后維護等方面來(lái)進(jìn)行評估。首先，房屋基礎隔震可以有效的保護房屋內部的浮放設備，防止內部物品的破損，減少了受災群眾的經(jīng)濟損失和次生災害的發(fā)生。其次，抗震措施簡(jiǎn)單明了，隔震設計僅考慮隔震裝置，“這樣就可以把設計、試驗、制造的注意力集中到這些構件上”[2]，因此建筑結構的設計與施工得以簡(jiǎn)化。最后，地震后無(wú)需對隔震建筑進(jìn)行過(guò)多的維修。
3 房屋基礎隔震設計的應用方法
3.1 隔震裝置的選擇 現階段常用的隔震裝置有：加鉛芯的多層橡膠支座、橡膠隔震支座、摩擦滑動(dòng)層隔震裝置、阻尼器。這些隔震裝置都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，具體什么選擇還得按照房屋的總體設計需要來(lái)，但總的來(lái)講要想隔震裝置在地震中發(fā)揮作用，保證房屋整體的抗震性能和安全性，就必須就有適當的阻尼及消能能力基礎隔震裝置必須具有一定的阻尼、消能能力和豎向承載能力。下面我們就以疊層橡膠隔震支座為例。疊層橡膠隔震支座一般用天然橡膠或者人工合成橡膠制作，呈圓柱形，直徑在300mm以上1000mm以下，單個(gè)可以承重500KN到700KN。其有點(diǎn)是有很好的自復能力。其缺點(diǎn)是“由于上部結構的粱是由疊層橡膠支座為其豎向支座的，為了減小梁的跨度，就需要放置比較多的疊層橡膠支座，那么就提高了整個(gè)隔震體系的成本�！盵3]
3.2 確定水平向減震系數 水平向減震系數取值必須大于等于0.25，而且隔震作用發(fā)揮后，地震作用的總水平應該是隔震結構相對的減震系數的百分之七十。為了更加合理化水平向減震系數，我們要根據具體情況配合相應的防烈度，具體來(lái)說(shuō)可看下表：
水平向減震系數 防裂度
0.25 6-7
0.38 6-8
0.5 6-8
0.75 7-9
3.3 基礎設計要點(diǎn) 當我們進(jìn)行抗震設計的基礎設計時(shí)可以不考慮隔震產(chǎn)生的減震效果，只需按原設防烈度著(zhù)手設計即可。
3.4 隔震層設計要點(diǎn) 隔震層能在地震中起到應有作用是設計的根本，因而就必須確保整體隔震結構得以協(xié)調工作，這樣一來(lái)我們在將具有合適剛度的梁板體系安排在隔震結構的項部的同時(shí)要做到讓該層隔震裝置的兩種負荷——永久、可變負荷的“豎向平均壓應力限值不超過(guò)相關(guān)規范規定，且在罕遇地震下不出現拉應力�！盵4]還有一點(diǎn)需要我們注意，就是雖然在前面已經(jīng)列出了防烈度的相應系數，但是考慮到在遇到豎向地震是隔震層的相對無(wú)力，在上部結構設計是我們有必要把水平向換算烈度提高�；A隔震設計不是單靠哪一個(gè)部分就能夠完成的，要想使得隔震設計的性能得到良好的發(fā)揮，就必須保證設計的每個(gè)部分都不能脫節，要重視連接點(diǎn)的重要性，從全局出發(fā)著(zhù)手設計。
3.5 隔震層設計注意事項 隔震層的抗震性能還收其以下結構的影響，因此我們要注意一下的設計要點(diǎn)：①對于支柱、支墩等地相連且有相當大的承重任務(wù)的結構，在設計時(shí)要以高標注也就是罕見(jiàn)破壞性地震作為隔震底部相關(guān)力如豎向力和水平力的計算依據。②要具體問(wèn)題具體分析，不同的地區對于隔震建筑地基有這不同的要求和標準，所以我們在作出精確計算和設計時(shí)不能忽略相應地區抗震防烈度。
4 房屋基礎隔震設計在我國的應用情況和前景展望
基礎隔震的概念早在1881年就已提出，但其真正開(kāi)始在工程上運用是到上世紀20年代才開(kāi)始。而我國卻是到了60年代才開(kāi)始有學(xué)者關(guān)注這一技術(shù)，所以該技術(shù)的應用在我國起步較晚，不過(guò)經(jīng)過(guò)不斷的推廣，目前國內已經(jīng)有包括北京、天津、汕頭、西安、南京、深圳等在內的地方進(jìn)行了基礎隔震技術(shù)工程的試點(diǎn)建設和推廣。但是我們發(fā)現在西部，這一技術(shù)的應用并不充分，而我國西部一些人口密集的城市地處地震帶，汶川、玉樹(shù)的地震給我們提了個(gè)醒，我們應該重視推廣該技術(shù)的應用輻射地區，特別是西部地區。
參考文獻：
[1]張文福.房屋基礎隔震的概念與設計方法.石油規劃設計.1998年第3期
[2]岑巍.淺述房屋基礎隔震技術(shù)的應用.山西建筑.2010年第20期
[3]張立濤.橡膠隔震支座與滑移隔震支座并聯(lián)的基礎隔震體系研究.碩士論文.2005年3月
[4]倪文軍. 房屋建筑基礎隔震結構設計初探.管理觀(guān)察.2010年第12期
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