(山東科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 山東 青島 266590)

1 緒論

隔振技術(shù)在全世界范圍內(nèi)的應(yīng)用是比較廣泛的，尤其是中低層建筑適用性更強(qiáng)，效果明顯。隨著建筑業(yè)的突飛猛進(jìn)，隔振技術(shù)也逐步使用在了高層建筑領(lǐng)域，其中的應(yīng)用主要涉及隔振支座的拉應(yīng)力，高層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)于普通中低層高寬比比較大，過(guò)大的高寬比致使建筑物的傾覆效應(yīng)十分明顯，需要支座提供較大的抗拉能力，這也是目前最主要的研究問(wèn)題。

1.1 傳統(tǒng)抗震加固方法

傳統(tǒng)的抗震加固方法伴隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的不斷深入以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，我們對(duì)地震的研究和其振動(dòng)原理以及對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)造成的損害都有了更新的認(rèn)識(shí)。在實(shí)際的施工過(guò)程中，相關(guān)工作人員總結(jié)出了以下幾種最常用的建筑結(jié)構(gòu)抗震施工方法:磚砌體的混凝土板墻加固法、增設(shè)抗震墻加固法、框架柱的加固方法、增設(shè)支撐加固法。

1.2 隔震加固方法

隔振和抗震在基本原理上是不同的，隔振加固的方法基本分為兩類，一是基礎(chǔ)隔振，這一方法就是將隔振加固設(shè)施安裝在建筑結(jié)構(gòu)的底部和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上層之間；另一種方法即層間隔振加固，這種方法是在原來(lái)的既有的建筑結(jié)構(gòu)的上面安裝由一定質(zhì)量和用來(lái)隔振的支座共同組成的建筑耗能裝置，在地震發(fā)生時(shí)，這一裝置可以吸收部分地震產(chǎn)生的能量，在消耗地震能量的過(guò)程中減小地震對(duì)建筑物的作用。

1.3 隔震加固方法對(duì)比傳統(tǒng)抗震加固方法的優(yōu)點(diǎn)

（1）與傳統(tǒng)抗震相比較，在強(qiáng)震的作用下，隔振加固措施比抗震加固措施更容易吸收地震能量，降低建筑物的破壞，尤其是隔振裝置可以更明顯的保持建筑物上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。所以，隔振技術(shù)在強(qiáng)震作用下有更明顯的優(yōu)勢(shì)保持建筑物的安全性。

（2）隔振加固方法可以有效降低工程造價(jià)。傳統(tǒng)的抗震加固技術(shù)是對(duì)建筑物整體，包括上部結(jié)構(gòu)很多方面都要進(jìn)行加固，而隔振技術(shù)只需要對(duì)建筑物的底部增加剛度比較小的簡(jiǎn)單隔振層或者對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)就可以保證上部建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，不僅減小了施工難度，同時(shí)節(jié)約了大部分成本，降低了工程造價(jià)。

（3）隔振加固技術(shù)所能應(yīng)用的工程技術(shù)形式更加廣泛。隔振技術(shù)相比較抗震技術(shù)具有更加廣泛的應(yīng)用空間，在建筑工程工程形式上可以應(yīng)用到一般建筑、重要性建筑等，還有建筑物的各種結(jié)構(gòu)體系磚石、鋼混、純鋼結(jié)構(gòu)都適用。

2 隔震加固的原理及性能目標(biāo)的劃分

2.1 隔震加固技術(shù)的原理

隔震方法的使用在大型地震作用時(shí)展現(xiàn)出了很好的效果,證明了隔震技術(shù)的安全性和有效性,與傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)體系上部結(jié)構(gòu)變形較大相比，隔振方法可以保持底部水平的微小運(yùn)動(dòng)，變形量較小，保持彈性或不進(jìn)入明顯的彈塑性狀態(tài),可近似地認(rèn)為地震能量和變形全部集中在隔震層并由耗能裝置耗散(吸收),因而上部結(jié)構(gòu)不需要另行采取加固措施。

2.2 基礎(chǔ)隔震體系的分類

(1)橡膠支座隔震體系

橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)由上部結(jié)構(gòu)和隔震層組成,隔震層由疊層橡膠支座組成。這種隔振設(shè)置在遇到大風(fēng)或者小型地震的時(shí)候可以較小幅度的改變水平剛度，使結(jié)構(gòu)的上部水平位移變化更小，在受到的地震強(qiáng)度較大時(shí)，隔振支座可以改變結(jié)構(gòu)體系的性質(zhì)，在建筑結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)形成半獨(dú)立的體系，從而有效的將地震作用減弱，避免建筑物受損。

(2)滑動(dòng)隔震體系

常見(jiàn)的有水平摩擦滑動(dòng)隔震系統(tǒng)、滾動(dòng)隔震系統(tǒng)和摩擦擺動(dòng)隔震系統(tǒng)。摩擦滑動(dòng)隔震裝置在一開(kāi)始就有一定的剛度值，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)滑移的時(shí)候不存在剛度增量，在遇到小程度的地震時(shí)，摩擦滑動(dòng)隔震裝置可以有效阻止上部結(jié)構(gòu)的相對(duì)滑動(dòng)，可以使建筑與地面一起發(fā)生運(yùn)動(dòng)，當(dāng)遇見(jiàn)大型地震時(shí)，摩擦滑動(dòng)隔震裝置提供的摩擦力不足以抵抗外界的地震作用力，產(chǎn)生相對(duì)滑移，此裝置這才開(kāi)始發(fā)揮作用，將地震力控制在合理的范圍內(nèi)，不會(huì)破壞上部結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

(3)混合隔震體系

混合隔振體系指的就是將上述兩種支座的使用方式相結(jié)合，更全面、安全的發(fā)揮隔振的優(yōu)勢(shì)，主要有并聯(lián)和串聯(lián)兩種形式的鏈接，克服了前兩種隔振裝置在單獨(dú)作用下的缺點(diǎn)。實(shí)際的工程應(yīng)用中較多的是采用疊加層的鋼板橡膠隔振類型支座與滑動(dòng)摩擦類型的支座相互串聯(lián)。進(jìn)一步地可以分為復(fù)合式、分離式兩種形式的串聯(lián)機(jī)構(gòu)。這種串聯(lián)機(jī)構(gòu)可以更有效的傳遞地震作用下的水平剪力，對(duì)上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性維持有更好的效果。

2.3 基于性能的隔震加固性能水準(zhǔn)的劃分

一般結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的劃分。結(jié)構(gòu)的目標(biāo)性能是指在一定超越概率的地震發(fā)生時(shí),結(jié)構(gòu)期望的最大破壞程度。在基于性能的建筑物結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中,一般情況下隔振加固結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的劃分分為兩種：一種是在現(xiàn)有的規(guī)范中所給出的各種結(jié)構(gòu)的目標(biāo)性能，一般體現(xiàn)的是建筑結(jié)構(gòu)抗震的通用點(diǎn)，是在抗震設(shè)計(jì)中必須遵守的也是最低的要求；另外一種就是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)不同的用途，還有其他的特殊要求所訂立的，不同的結(jié)構(gòu)不同要求，針對(duì)的是具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)結(jié)構(gòu)所需要的來(lái)訂立新的要求。

3 隔震加固的施工方案

3.1 混凝土柱的隔震改造加固

(1)隔震支座的安裝

按照隔震設(shè)計(jì)對(duì)隔震層以下柱子的要求和放置隔震支座施工需要,原來(lái)的柱子要將四周用來(lái)安裝隔振支座的區(qū)段去掉，重新澆筑新的外包柱子，用以加固、支撐。外包鋼筋混凝土下段的底部應(yīng)座落在原有混凝土柱的基礎(chǔ)上,并將原基礎(chǔ)擴(kuò)大,頂部做成牛腿型。外包混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之后,在短支墩之間打入楔形鋼墊塊,使短支墩有能力穩(wěn)固地支撐上部結(jié)構(gòu),之后切除高度為b的原混凝土柱段。

(2)支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)

支撐結(jié)構(gòu)的上部外面包混凝土的高度要滿足相應(yīng)建筑接合面的抵抗剪力要求，在原柱截?cái)嗪笾谓Y(jié)構(gòu)必須承擔(dān)原柱的全部豎向荷載,新老混凝土結(jié)合面的抗剪承載力應(yīng)大于該柱的軸向壓力。為了更好體現(xiàn)新舊混凝土結(jié)合粘結(jié)力，提高抵抗剪力的能力，一般在外包混凝土中埋設(shè)U形或者全封閉式的鋼筋。

3.2 剪力墻的隔震改造加固

安裝剪力墻下隔震支座的支撐結(jié)構(gòu)與柱子有所不同。首先要在已有剪力墻的內(nèi)部和外部現(xiàn)澆四根梁用于結(jié)構(gòu)支撐，還要在剪力墻下部隔振支座處現(xiàn)澆混凝土構(gòu)造柱，構(gòu)造柱的支撐力源自原來(lái)的剪力墻結(jié)構(gòu)。最后，不同的構(gòu)件類型要按照不同的受力條件計(jì)算確定。

4 結(jié)論

近年來(lái),高層建筑結(jié)構(gòu)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),高層隔震技術(shù)也在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。隔震措施可以使上部結(jié)構(gòu)在大地震情況下呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，使上部結(jié)構(gòu)不至被破壞，然而在大震、特別在超大震作用下隔震層位移、結(jié)構(gòu)整體的抗傾覆安全都需要特別研究。本文通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出了基于設(shè)計(jì)理論研究的建筑結(jié)構(gòu)抗震、隔振的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)這些方法就行了理論研究，對(duì)比分析，相關(guān)人員依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)和具體的工程實(shí)例具體問(wèn)題具體分析，隔振技術(shù)的應(yīng)用和方法都還需要更進(jìn)一步的深入研究。

[1]薛素鐸,趙均,高向宇.建筑抗震設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社,2003

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部,國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2001

[3]樓楊,潘金生.既有建筑結(jié)構(gòu)隔震加固原理與應(yīng)用現(xiàn)狀.特種結(jié)構(gòu), 2003

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[5]王曙光，杜東升，劉偉慶.高層建筑結(jié)構(gòu)隔震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009