谈层间隔震在加层建筑中的应用

刘 芳

(中核新能核工业工程有限责任公司，山西 太原 030012)

谈层间隔震在加层建筑中的应用

刘 芳

(中核新能核工业工程有限责任公司，山西 太原 030012)

介绍了层间隔震在加层建筑的作用及意义，主要从安全性、经济性、灵活性三方面阐述了加层隔震结构具有的优势，最后对加层隔震技术的发展趋势进行了展望，为建筑抗震设计的研究奠定了基础。

加层，层间隔震，基础隔震

1 概述

我国是一个地震多发国家，在建筑结构抗震研究方面做了大量工作，人们对地震破坏机制的研究、抗震设计理论的应用日趋成熟。20世纪后期，工程界出现了一种新的抵抗地震技术即隔震，该技术与传统抗震方法有很大的不同，它通过设置隔震装置来吸收和消耗输入的地震能量以减小结构地震反应，对地震由“抗”变“导”，是一种积极主动的减震方法。人们对基础隔震技术的研究已经形成一套完整的理论并在实际工程中得到了广泛的应用，层间隔震是在基础隔震的工程实践中发展起来的一种新型隔震形式，在旧建筑物加层改造中应用较多，拓宽了隔震技术应用范围。层间隔震技术是将隔震装置设置在建筑物某层柱子和楼板之间进行结构地震反应控制，可以解决基础隔震的某些缺陷，如近海建筑海水涨潮对橡胶隔震支座的侵蚀[1，2]。祁皑[4]对层间隔震结构的适用范围、优点以及其在实际工程中的应用情况进行了综述[4]。

层间隔震在加层建筑中的应用：1)对于建筑基底和柱承载力有较大的富余时，当给旧的建筑物加层的时候可以在旧建筑物顶部增加隔震设计。这种做法不仅增强了建筑物的减震效果，同时简单方便，很容易实施。2)对于上下结构不同的建筑物使用普通的基础隔震在建筑物发生变化的楼层在地震的作用下很容易遭到破坏，这时候就可以使用层间隔震框架结构在发生变化的楼层部位设置隔震层。有效地加固了建筑，降低地震时发生的损坏。国内已建成了一定数量的层间隔震建筑，如北京的通惠家园小区，广州地震监测中心楼等[5]。

2 研究加层隔震技术的意义

加层隔震结构具有以下优势：

1)安全性：我国有170多个城市的抗震设防烈度位于7度以上，20世纪70年代以前的房屋限于当时的经济实力和对城市发展速度的估计不足，新建楼房大都是低层的且未考虑抗震设计，因此可将加层改造与抗震设计结合起来，既解决了城市对房屋住房面积需求的问题，又增强了房屋的安全性，获得事半功倍的效果。

隔震可以明显减轻结构的地震反应，结构的加速度反应只有传统抗震结构加速度反应的1/2～1/8，相应结构的安全性提高2倍～8倍。隔震结构遭遇罕遇地震时,隔震支座上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。这对于一般民用建筑结构可以确保人们在强地震中的安全；对某些重要构筑物、生命线工程、内部有重要设备的建筑物等,确保其在强地震中正常使用[7]。设置隔震支座可以使建筑在发生强烈地震时从强烈的摆动变为相对平缓的平动，从而达到有效降低建筑物内部物品地震时的移动、翻倒、摔碎概率的目的，减少了火灾等次生灾害的发生。这对于存有文物、精密仪器、有毒气体、放射性物质等物品的博物馆、科技馆、军工厂、化工厂、核工业在地震时的安全性至关重要。

2)经济性：进入21世纪以来，我国随着城市化进程加快，土地供应紧张，地价日渐飞涨，如何利用紧缺的土地资源，解决土地供求矛盾，保护我们赖以生存的耕地，实现土地更大化的综合利用已经成为我国建筑领域关注的问题之一。一种不用新占土地、避免旧楼大拆大建造成的资源浪费、建筑垃圾、环境污染及拆迁的“抗震低层楼房加层结构”技术已渐渐步入建筑领域，破解了以往推倒再建的改造模式，引领旧楼改造的新亮点。

旧房加层改造,可充分利用地基在原建筑物长期荷载作用下承载力的增长值,通常不需处理或略加处理直接进行旧房加层改造,其经济效益十分显著。根据工程实践,新增建部分的造价比拆除重建可节省资金30%～60%，比大拆大建缩短工期30%～50%。随着我国城镇化战略的深化和经济的不断发展，人们对建筑安全性的要求逐步提高，传统的直接加层并不能减轻结构在地震下的反应，而采用加层隔震能很好控制结构地震响应。

通过统计分析，隔震对房屋造价提高不明显，隔震支座阻断了地震力的直接传递，大幅度降低其上部结构承受的地震力,可以减小上部结构截面，节省材料。虽然隔震支座要使预算增加约5%,但对工程总造价提高不明显,在高烈度区(8度，9度区)还能节省工程造价(见表1)。

3)灵活性：经加层与改造,可重新进行建筑平面及立面调整、适当装修,改善房屋的使用功能,使旧房焕然一新，既保持了原建筑的特色和风貌，又美化了城市市容。由于不用搬迁不拆除原建筑,可尽量做到在不停止原有建筑使用的条件下进行施工,不误生产、教学与工作。

表1 隔震结构经济性对比

3 展望

我国在基础隔震研究方面取得了较大的研究成果，在工程领域有了广泛的应用，新版抗震规范已经包含了隔震设计内容。层间隔震相对基础隔震，起步较晚，目前还处于初级阶段，尚处于不断发展和完善之中。在工程中已经有了应用，但是还没有大面积推广。还有诸多问题有待进一步研究和解决，仍需在以下几个方面进一步加强研究和开发：1)层间隔震施工工艺的制定；2)层间隔震建筑多向地震响应分析；3)剪力墙结构加层隔震设计；4)隔震结构混合控制研究；5)高层建筑层间隔震的抗风设计；6)大高宽比隔震结构性能研究和设计方法。

[1] 苏经宇，曾德民，田 杰.隔震建筑概论[M].北京：冶金工业出版社,2012.

[2] 徐忠根,胡敏茵,周福霖.房屋建筑中间层隔震研究[J].工程抗震与加固改造，2004(5)：23-28.

[3] 谢军龙,周福霖.多层房屋结构TMD“加层减震”试验研究和应用[J].世界地震工程,1998,14(4):57-60.

[4] 祁 皑.层间隔震技术评述[J].地震工程与工程振动,2004,24(6):114-120.

[5] 周福霖，张 颖，谭 平.层间隔震体系的理论研究[J].土木工程学报,2009(7)：22-23.

[6] 董 有,鞠树森.既有建筑砌体结构、混凝土结构加层技术浅析[J].中国勘察设计,2012(3):19-23.

[7] 苏经宇,曾德民.我国建筑结构隔震技术的研究与应用[J].地震工程与工程振动,2001,21(4):77-80.

[8] 谭 平,周福霖.隔震技术的研究与工程应用[J].施工技术,2008,37(10):55-57.

[9] 许航莉，祁 皑，范宏伟.钢筋混凝土框架加层隔震设计方法与应用研究[J].工程抗震与加固改造，2010，32(2):7-10.

[10] 奉 鹏.层间隔震框架结构地震反应动力分析[D].长沙:中南大学，2010.

On the story isolation applications in adding-story architecture

Liu Fang

(CNNCXinnengNuclearEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

The paper introduces the role and meaning of story isolation in adding-story building, describes advantages of adding-story structure from three aspects of safety, economy and flexibility, and finally makes a prospect for the development trend of adding-story isolating technology, which has laid a foundation for studying building seismic-resisting design.

adding-story, story isolation, foundation isolation

2015-06-13

刘 芳(1986- )，男，硕士，助理工程师

1009-6825(2015)25-0054-02

TU352.12

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