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9个城市抗震技术应用案例

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:震区内有2座隔震建筑均未遭受破坏。在汶川“5·12”大地震的灾后恢复重建工作中,建筑结构隔震技术作为技术援建的重要内容之一得到推广应用。与隔震技术应用的产品标准、设计规范都已颁布执行,国内已建成至少300万m2采用隔震技术的建筑。国内隔震技术的应用以新建工程为主,在上海和杭州等地也有少量加固工程应用。河北省地震工程研究中心是一典型的框架结构应用隔震技术的工程。图9.30隔震器施工安装现场

9个城市抗震技术应用案例

(1)1921年,冠以最早的隔震建筑名称的帝国饭店在东京建成,该建筑用密集的短桩穿过表层硬土,插到软泥土层底部,利用软泥土层作为“防止灾难性冲击的隔震垫”。在1923年的关东大地震中该建筑保持完好,经受了地震的考验。

(2)1981年,第一栋采用铅芯橡胶垫隔震的建筑新西兰惠灵顿市的William Clayton大楼建成。

(3)1985年,美国建成的加州圣丁司法事务中心是美国的第一栋隔震建筑,也是世界上第一座采用高阻尼橡胶隔震支座的建筑。

(4)1994年,美国北岭地震中经受了峰值加速度0.5g的强烈地震,震后照常履行医疗救护任务。当时在激震区内共有8座医院,其余7座均因地震破坏而关闭停诊,震后的修复费用高达数亿美元。

(5)1995年,日本阪神地震中隔震建筑的反应良好。震区内有2座隔震建筑均未遭受破坏。

(6)隔震技术也应用在旧的具有历史意义的建筑物加固中,如美国76m高的盐湖城市政大楼、28层的洛杉矶市政大楼、意大利的圣彼得教堂、新西兰的旧议会大厦等。

(7)在汶川“5·12”大地震的灾后恢复重建工作中,建筑结构隔震技术作为技术援建的重要内容之一得到推广应用。为了提高结构的地震安全性和经济性,以汶川第一幼儿园、汶川第二小学、映秀小学、汶川疾病预防控制中心、映秀安置房、七盘沟安置房为代表的一批学校、医疗机构和安置房等重要建筑物均采用了隔震设计。

(8)昆明新国际机场位于云南省昆明市东北部,是我国重要的航空枢纽。昆明新国际机场临近南北走向的小江地震带,地震风险很大,采用基础隔震技术甚有必要。隔震层设置在地下室以下,既不影响建筑功能又具有良好的隔震效果。

(9)北京新机场位于北京市南部永定河北岸,北京市大兴区礼贤镇、榆垡镇和河北省廊坊市广阳区之间,设计时采用了隔震技术。

我国的隔震结构研究开始于20世纪60年代,进行了理论和试验方面的探索,从20世纪70年代末到80年代开始摩擦滑动隔震的工程试点。进入20世纪90年代,在“八五”期间我国在房屋基础隔震减震技术的研究、开发和工程试点方面已取得长足的进步,应用重点也从摩擦滑移隔震机构转到叠层橡胶支座机构。与隔震技术应用的产品标准、设计规范都已颁布执行,国内已建成至少300万m2采用隔震技术的建筑。国内隔震技术的应用以新建工程为主,在上海杭州等地也有少量加固工程应用。

下面以近年国内的工程实例来说明隔震技术的应用。

河北省地震工程研究中心是一典型的框架结构应用隔震技术的工程。该建筑为四层框架结构,包括地下室。在上部结构和地下室之间设置隔震层,如图9.22所示。

图9.22 河北省地震工程研究中心全景

该建筑采用了隔震技术以后,地震作用大大降低,上部结构可达到“大震不坏”,可以保证当强震发生时继续发挥地震数据收集和处理等工作,为震后救灾发挥重大作用,其隔震技术细节如图9.23~图9.26所示。

图9.23 隔震建筑室内的水平隔震带

图9.24 隔震支座节点(www.xing528.com)

图9.25 封闭后的隔震缝

图9.26 室外台阶水平缝处理

隔震技术发挥作用的关键是隔震器,隔震器的安装对于其作用的发挥是极其重要的。因此在施工过程中,为确保隔震器的安装精度,施工单位预先确定合理的施工方案,并在安装施工时严格按照要求,确保施工质量。其中施工时,隔震器下的混凝土需振捣密实,使之不出现蜂窝麻面,并保证水平平整。隔震器的安装时,隔震器的平面位置应准确定位;并在安装隔震器之前把混凝土表面清扫干净;安装找平时保证隔震器在钢板内的设计嵌固深度;安装过程中设专人进行监督检测,安装完成后进行复检及验收。图9.27和图9.28为相关的施工图片。

图9.27 隔震支座就位

图9.28 上螺栓就位的隔震支座

北京某国际大厦连廊也应用了隔震技术(图9.29)。该连廊为3层钢结构,用于连接大厦的主楼和副楼。主楼为现浇框架 -剪力墙结构,地下2层,地上22层(部分23层),总高度(从室外地坪到筒顶的高度)为95.5m;副楼为现浇框架 -剪力墙结构,地下2层,地上10层,斜屋面,总高度为36.9~45.0m;连廊两端支座分别位于主楼和副楼第5层顶板,连接主楼和副楼的第7、8和9层。连廊底层标高为26.1m,三层的层高分别为:3.9m、3.9m和4.0m。原设计采用传统方式,连廊与主楼和副楼固结连接,连廊横断面近似为环形。

在地震作用下尤其是罕遇地震作用下,该连廊与主楼、副楼的相互作用很大,连廊的可靠性难以保证,同时对主楼、副楼也产生过大的反力。因此,经过讨论分析,采用隔震消能复合技术,用隔震器来隔离减小主楼、副楼和连廊的相互作用,同时设置阻尼器和钢拉索,以提供侧向支撑和附加阻尼力。在连廊箱梁支座处设置了橡胶隔震支座,同时在连廊每层楼层处设置了黏滞阻尼器。

图9.29 整体计算模型

该工程中隔震器采用建筑橡胶隔震支座,最大设计位移按规范要求取剪切变形300%和0.55D的较小值,经计算为270mm。阻尼器最大允许轴力500k N,最大允许位移200mm。通过对整体模型在双向多遇、罕遇地震作用下连廊和主楼防震缝处的变形的计算[分析所选用的地震波为:El Centro(N-S)和El Centro(E-W)波],得到以下结论:

(1)隔震支座在罕遇地震作用下的最大水平位移为162mm,大大小于其最大设计位移270mm,满足设计要求。

(2)阻尼器在多遇地震作用下的最大轴力为499k N,最大轴向位移为25.7mm,在罕遇地震作用下的最大轴向位移为153.9mm,满足设计要求。

(3)连廊和主楼防震缝在多遇地震作用下的最大变形为35.3mm,罕遇地震作用下最大变形为204.3mm,设计预留缝宽为200mm,基本满足设计要求。

从反应分析结果看,隔震器的最大变形不超过17cm,本工程的隔震器选型合理,具有较大的安全储备。阻尼器的最大出力和行程也符合设计要求。本工程采用减震隔震复合技术是完全适宜的。该项目的隔震器安装于2004年6月完成。图9.30所示为隔震器施工安装现场。

图9.30 隔震器施工安装现场

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