7度区某老年养护中心隔震设计及施工技术探讨.pdf
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1、10第 49 卷 第 4 期2023 年8月四川建筑科学研究Sichuan Building Science7度区某老年养护中心隔震设计及施工技术探讨许本东1,刘兢兢2(1.四川省第十一建筑有限公司,四川 宜宾 644000;2.四川省建筑科学研究院有限公司,四川 成都 610081)摘 要:以位于宜宾市的某老年养护中心项目为研究对象,对该项目的隔震设计和采用的一系列施工技术手段进行了论证和探讨。详细阐述了各项施工工艺及其流程,对施工过程中暴露出的问题做了小结和反思。为解决不规则结构扭转带来的支座受拉超限难题,项目将抗拉拔支座、天然橡胶支座及铅芯橡胶支座进行了有机结合,提出了多样化的技术路线,
2、使结构抗震效能得到了显著提升。关键词:隔震设计;施工流程;橡胶支座;抗拉拔支座DOI:10.19794 ki.1008-1933.2023.0041中图分类号:TU375 文献标志码:A 文章编号:1008-1933(2023)04-0010-10DiscussionofseismicisolationdesignandconstructiontechnologyappliedinaneldercarecenterlocatedinregionofintensitysevenXU Bendong1,LIU Jingjing2(1.Sichuan No.11 Construction Co.,L
3、td.,Yibin 644000,China;2.Sichuan Institute of Building Research,Chengdu 610081,China)Abstract:The research object of the present study is an elder care center located in Yibin City.The building s seismic isolation design and construction technology were discussed and demonstrated.Details of the cons
4、truction technology and process were described,while the problems exposed in engineering practice were summarized and reconsidered.The pull-out resistance bearing was creatively applied in combination with other seismic devices,such as nature rubber bearing and lead rubber bearing,to alleviate the t
5、ension loading acting on the isolators that were induced by the rotation of the structure.The diversity of technical routes used in the project dramatically improved the seismic performance of the structure.Keywords:seismic isolation design;construction process;rubber bearing;pull-out resistance bea
6、ring收稿日期:2023-03-10基金项目:成都市重点研发项目(2022-YF05-00767-SN);四川省国际科技创新合作项目(2021YFH0117)第一作者:许本东(1973),男,硕士,高级工程师,主要从事建筑施工、鉴定加固与改造方面的研究工作。E-mail:510155712 0 引 言地震灾害严重威胁人民生命财产安全,中国地震灾害频发,减震防灾任务极其繁重。随着中国经济的发展,人民群众对建筑物的安全性、舒适性等提出了更高的要求。2021 年 9 月 1 日 建112023 第 4 期许本东,等:7 度区某老年养护中心隔震设计及施工技术探讨设工程抗震管理条例1(以下简称 条例)
7、正式生效,减隔震技术业已成为完善中国城市减震防灾体系的重要抓手。随着研究的不断深入,作为一种结构响应控制手段,减隔震技术的有效性早已得到证实。在中国部分高烈度设防地区,减隔震技术在实际建设工程中的应用也得到稳步推进。一些应用了减隔震技术的工程经受住了“512”汶川地震、“420”芦山地震等的考验,保障了人民生命财产安全,获得了良好的社会效益。根据 条例 第十六条的有关规定,位于高烈度设防地区及地震重点监视防御区的新建医疗、养老机构等建筑应当按照国家有关规定采用隔震减震等技术,保证发生本区域设防地震时能够满足正常使用要求。此外,抗拉拔装置的发展和应用已经成为异型建筑应对扭转和受拉问题的关键。本文
8、研究对象为川南地区率先采用隔震技术的某公共建设项目。项目系康养设施,设施使用者主要为老年人等需要特殊养护的弱势人群,对震时建筑物的舒适性和安全性要求相对较高;再者,作为泛医疗类项目,项目设施在震灾发生后可能作为临时救治场所,故需要保证建筑物在罕遇地震下仍能维持正常使用。虽然项目地处 7 度 区,使用隔震技术在经济性上不占优势,但考虑到上述原因,项目还是决定采用隔震技术。条例 实施以来,隔震技术的应用呈爆发式增长。其中,高烈度即 8 度、9 度地区的减隔震工程案例占绝大多数,在 7 度区的工程则略显不足,导致此类工程在设计、施工过程中可借鉴的经验不多。本文将对该项目的隔震设计和施工过程中抗拉拔装
9、置等技术手段的应用进行论证和探讨,以期为 7 度区隔震技术的工程实践提供参考。1 工程概况本项目位于宜宾市三江新区,抗震设防烈度为 7 度,设计基本地震加速度为 0.10g,根据宜府办函 2010 163 号文件2,将设计基本地震加速度值提高至 0.15g。设计地震分组为第二组,建筑场地类别为1类,特征周期 Tg为 0.30 s,结构阻尼比为 0.05。水平地震影响系数最大值max:多遇地震为 0.12(50 年内超越概率约为 63)、设防地震为 0.34(50 年内超越概率约为 10)、罕遇地震为0.72(50年内超越概率为23)。场地的勘察结果显示,场地稳定,为建筑抗震一 般地段。本项目建
10、筑使用功能为公共养老医疗建筑,抗震设防类别为重点设防类(简称乙类),包括老年养护中心、康养住院楼、公共活动用房、社区卫生服务中心医技部、地下车库。本项目建筑面积地上约 2.77 万 m2,地下约 2.6 万 m2。老年养护中心为全现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,其余部分均采用全现浇钢筋混凝土框架结构。基础采用独立基础、筏板基础,基础持力层为中风化砂质泥岩。整体效果如图所示。图 1 整体效果Fig.1 Overalleffect本项目为避免出现结构规则性超限,设置隔离缝将主体分为了 AB、C、D、E、F 等 5 个塔楼,工程概况及结构单元分区如表 1 和图 2 所示。其中:AB、C、D、E 塔楼
11、采用基底隔震设计;F 塔楼建筑使用功能为地下车库,采用传统抗震设计。老年养护中心(AB 塔楼)为地上 11 层,结构高度为 46.75 m;康养住院楼(C 塔楼)为地上 7 层,结构高度为 32.05 m;公共活动、医疗保健用房(D12第 49 卷四川建筑科学研究塔楼)和社区卫生服务中心医技部(E 塔楼)为地上 4 层,结构高度为 19.75 m;地下车库(F 塔楼)为地下 2 层,结构高度为 7.90 m,地下车库未采用减隔震技术。表 1 工程概况Table1 Projectoverview子项结构高度 m层数 层建筑功能AB 塔楼46.7511+1老年养护中心C 塔楼32.057+1康养住
12、院楼D 塔楼19.754+1公共活动、医疗保健用房E 塔楼19.754+1社区卫生服务中心医技部F 塔楼7.902地下车库注:楼层“+1”为隔震层,无建筑使用功能。图 2 结构单元分区Fig.2 Structuralunitdivision根据 建筑工程抗震设防分类标准(GB 502232008)3的规定,本项目属乙类建筑,应按高于本地区抗震设防烈度 1 度的要求(8 度0.2g)确定其抗震措施。因采用隔震技术,计算结果中底部剪力比小于 0.5,根据 建筑隔震设计标准(GB T 514082021)4(以下简称 隔 标),本项目按照抗震设防烈度降低 1 度确定隔震层上部结构抗震措施。2 建筑隔
13、震设计由于各单体隔震设计方法类似,本文选取结构不规则、设计难度大、局部布置抗拉拔支座、最具代表性的 AB 塔楼为例,对其隔震设计进行深入讨论。AB塔楼结构平面呈“L”形,为地下0层,地上 11 层,结构高度为 46.75 m。项目采用的隔震形式为基础隔震,隔震层设置于地下室底板之上。隔震层层高为 1.90 m,上部结构层高为 1 层5.25 m、2 3 层 4.20 m、4 11 层 3.80 m。采用PKPM(V1.3)-GZ 软件对整体结构进行反应谱计算分析,采用 SAUSAGE 2022 结构非线性设计分析软件进行非线性时程分析。2.1 隔震设计步骤设计步骤参照论文 建筑隔震设计标准 下
14、高烈度地区某小学隔震设计5。2.1.1 建立隔震模型首先,采用 PKPM(V1.3)-GZ 软件建立 AB塔楼整体模型,将下支墩、隔震支座层、上支墩及上部结构整合为一个模型。AB 塔楼整体模型如图 3 所示。图 3 AB 塔楼整体模型Fig.3 OverallmodelofABtower下支墩和上支墩截面相对应且中心对齐,尺寸均为 1 300 mm1 300 mm,本工程部分采用双支座,PK 模型中建立双支柱并采用刚性细杆(100 mm100 mm)连接,隔震支座布置于柱墩上。根据 隔标 要求,上支墩层现浇板厚不得小于 160 mm。参照 建筑结构隔震构造详图(03SG610-1)6以及云南省
15、 隔震构造详图地方标准图集(征求意见稿)7关于隔震层净空高132023 第 4 期许本东,等:7 度区某老年养护中心隔震设计及施工技术探讨表 2 AB 塔楼支座参数Table2 ParametersofbearingsappliedinABtower类别有效直径 mm数量 套竖向刚度(kNmm-1)水平等效刚度(kNmm-1)等效阻尼 屈服前刚度(kNmm-1)屈服后刚度(kNmm-1)屈服力 kNLNB800-80032 6001.32LRB800-800132 8002.022317.01.30106LNB900-900233 1001.50LRB900-900143 4002.30221
16、9.21.48141LNB1000-1 00074 0001.65LRB1000-1 00084 4002.702321.21.64203注:LNB 为天然橡胶支座;LRB 为铅芯橡胶支座。图 4 橡胶支座布置Fig.4 Arrangementofrubberbearings图 5 抗拉拔支座布置Fig.5 Arrangementofpull-outresistancebearings度的要求(国标图集要求大于等于 600 mm,地方图集则要求大于等于 1 200 mm),为方便隔震层的例行检查和维修,隔震层总高度设计为 1.90 m(净高 1.20 m)。2.1.2 隔震层布置1)支座大小选
17、型。AB 塔楼支座参数详见 2)支座布置。总共采用 II 型支座 261 套,其中,铅芯橡胶支座共 93 套,天然橡胶支座共 168套。AB 塔楼使用的支座配置如下:铅芯橡胶支座 34 套,天然橡胶支座 34 套(共计使用橡胶支座 68套),抗拉拔支座(KLB)7 套。橡胶支座布置如图4 所示。在计算过程中发现,部分橡胶支座拉应力可能超限,为使支座拉应力满足规范要求,局部使用抗拉拔支座控制隔震支座拉应力,抗拉拔支座布置如图 5 所示。图 6 为抗拉拔支座构造示意图,其性能参数见表 3。抗拉拔支座主要由滑轨、滑块、橡胶垫以及连接部件等组成。滑块紧扣在滑轨上但仍可以在滑轨上自由滑动,在保证隔震层水
18、平位移能力的同时帮助结构抵抗上拔力。图 7 为加装抗拉拔支座前、后的部分橡胶支座拉应力对比,图中展示的编号为 3、48、60、61的支座位置标注在图 4 中。观察图 7 可知,如不采用抗拉拔支座,橡胶支座所受拉应力将超过 1 MPa 的使用限值。叠层橡胶支座在受拉状态下抗剪性能大幅下降,由此可能产生的支座剪断破坏将对结构本身的安全造成巨大威胁。计算结果表表 2。支座选型根据 1 倍恒载加上 0.5 倍活载的重力荷载代表值下支座竖向基准压应力确定,以确保支座在长期荷载作用下不产生蠕变变形并能够保持性能稳定。因养老建筑为重点设防类,根据 隔标 针对重点设防类项目的有关规定,隔震支座压应力限值被确定
19、为 12 MPa。明,抗拉拔支座的应用可极大缓解这一问题。3)支座布置原则。为减小扭转效应并提升耗14第 49 卷四川建筑科学研究图 7 加装抗拉拔支座前、后的部分橡胶支座拉应力对比Fig.7 Comparisonofrubberbearingtensilestressbeforeandafterinstallationofpull-outresistancebearing2.2 AB塔楼计算结果将 AB 塔楼计算结果统计如下:1)隔震层 X 向偏心率为 0.048 5,Y向偏心率为 0.390 5,满足 3限值要求。2)建筑隔震前、后基本周期详见表 4。从表中可看出,隔震设计大大延长了结构基
20、本周期,有效降低了地震作用对上部结构的影响。表 4 AB 塔楼隔震前、后基本周期Table4 FundamentalperiodsofABtowerbeforeandafterseismicisolations振型隔震前隔震后11.7522.99021.6892.96131.3702.5793)隔震层必须具备足够的屈服前刚度和屈服承载力,以满足结构对抗风荷载和微振动的要求。在风荷载分项系数取 1.5 时,风荷载作用下X、Y 方向隔震层水平剪力标准值分别为 789.9、1 987.0 kN,均小于限值 2 050.8 kN,满足要求。4)隔震支座产生的水平恢复力要大于隔震支座水平屈服荷载,即隔震
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