浅析隔震技术在民航空管工程建设中的分析及应用论文_陈赟

中国民用航空局空中交通管理局 北京 100022

摘要:空管工程建筑一般为功能性建筑,主要包含区域管制中心、终端区、塔台、雷达塔(站)等,结构安全等级多为一级,抗震设防类别多为乙级,遍布在全国各地,具有点多面广线长的特点。这些空管建筑中的空管设备提供全国民航空中交通管制和通信导航监视、航行情报、航空气象服务,对保障空中交通安全起着至关重要的作用。自汶川特大地震以来,我国西南、西北地区发生过多次大甚至特大型地震,对部分空管设备设施安全带了严峻的考验。

关键词:空管建筑 隔震技术 隔震支座 结构安全

1、抗震结构分类

我国将地震作用在7度(0.15g)及其以上地区被称为高烈度地震区,全国有31%的主要城市处于高烈度地震区,见图1,主要分布在西南地区、西北地区及中部地区,北京设防烈度为8度(0.2g)。

图1 中国地震动峰值加速度区划图

现行的抗震结构主要分为三类:刚性抗震结构、延性抗震结构、减震和隔震结构。减隔震技术主要分为粘滞阻尼技术和隔震技术。2014年2月住建部发布《关于房屋建筑工程推广应用减隔振技术的若干应用(暂行)》,明确高烈度地震区重点设防类建筑、安全性要求较高的建筑,需要应用减隔振技术。

2、项目概况

本次以建设地点为北京的空管建设项目——民航运行管理中心和气象中心工程及民航情报管理中心工程(以下简称“民航三中心工程”)为例,分析隔振技术在空管建设工程中的应用。

“民航三中心工程”在建于北京市朝阳区,是列入“民航十三五规划”的两个重点基础设施建设项目,建成后将完善民航流量管理体系,增强民航空管运行保障能力,加强航空公司、机场和空中交通管理部门之间的运行协调。该项目抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度峰值为0.20g,设计地震分组第二组,III类建筑场地,设计特征周期值0.55s。建设项目总用地面积84000㎡,总建筑面积74985㎡,其中地上69727㎡,地下5258㎡,为多层民用建筑,设置多处A级数据机房,结构安全等级为一级,抗震设防类别为乙级,同时震后兼有应急救援职能,使用功能不能中断。综合分析考虑安全等级、功能类别等多方面因素,“民航三中心工程”按照9度、一级地基基础进行设计,采用减隔振技术,以保证大震中结构安全,空管设备能安全可靠不中断运行。

3、隔震原理及本项目隔震设计

隔震是在建筑物的基础或者下部的结构与上部的结构中间加一个多层的橡胶隔震支座,共同组成隔震层,可将上部结构自振周期延长2~3倍以上已达到延长自振周期的作用,减小地震影响系数,地震中以柔克刚,有效减少地震作用带来的危害。以隔震层为界,可以将结构划分为上部结构、隔震层、下支墩及基础三个部分。

图3动力时程分析

本项目隔震支座采用铅芯隔震橡胶支座LRB1000、LRB800及天然橡胶隔震支座LNR1000、LNR900、LNR700,五种共计94个,为控制扭转周期比,刚度较大的LRB1000和LRB800布置在周边柱柱底,刚度较小的LNR700布置在结构中间区域。

隔震层构造措施同样是隔震技术设计中的一项重点,本项目的隔震层设置在地面以下,为确保上部结构在地震时有足够的变形空间,上部结构和下部结构之间设置了完全贯通的水平隔离缝,缝高取20mm,并用柔性材料填充。隔震沟的宽度不小于地震时水平变形的1.2倍,参考北京地区罕遇地震最大水平变形为389mm,隔震沟宽度即选取500mm。隔震建筑与相邻建筑之间应预留足够的间距,以满足隔震建筑变形的需要。隔震层与外界的连接管线均采用了柔性连接,以满足隔震层在地震作用下的水平位移。

图5 隔震支座连接大样图

隔震支座的产品质量直接影响整个结构安全,在出厂需100%检验,并附带有效检验报告,在安装使用前需要完成第三方专业检测机构力学性能试验,出具的《检测报告》,且同一类型、同一规格的产品,抽取总数的2%且不少于3个进行力学性能试验,同时检查总数的每3个支座随机抽取一个进行水平大变形剪切试验。

在本项目中隔震层施工前制定详细的流程流程:定位放线→绑扎下柱墩钢筋→弹放隔震支座标高及定位控制线→安放定位板→定位板标高校平→定位板固定→浇筑下柱墩混凝土→柱墩模板拆除→符合定位板标高及表面平整度→安装隔震支座→绑扎上柱墩钢筋笼→吊装钢筋笼→安装并固定模板→浇筑上柱墩混凝土。安装施工过程中需严格控制施工精度,既保证下柱墩混凝土浇筑振捣密实,又避免混凝土施工过程中引起的定位板偏移。施工过程中对下支墩顶面、隔震支座顶面水平度、隔震支座中心位置和竖向变形做观测并记录。

5、隔震支座的管理与维护

橡胶支座对防火要求较高,本项目隔震支座采用防火耐高温橡胶制作,钢板油漆采用防火涂料,隔震支座及其连接件能满足3h耐火极限,并整体使用耐火板进行包封保护。在隔震装置侧表面设置耐磨损隔震支座专项标识,内容包含了厂家名字、企业商标、支座类型、产品序列号、支座产品尺寸及生产日期等重要信息。

后期维护对于隔震支座的安全及耐久同样重要,需制订隔震支座检查和维护计划,包括隔震建筑的定期检查和应急检查工作,定期检查委托专门技术人员进行检查,在竣工后第1年、第3年、第5年各检查一次,10年以后每10年检查一次,当遇到地震、火灾、水灾等异常情况时,应立即进行应急检查。

6、结论

本项目中采用隔震技术作为结构的抗震措施,使结构和构造措施的抗震设防烈度由9度(0.2)降至7度(0.1),能减小上部结构截面积和配筋量20%-40%,减小上部大跨钢结构用钢量,增强结构对中震大震的抵抗能力,保障内部的重要空管设备安全持续运行,本项目对隔震技术的成功应用,为处于西南地区、西北地区等高烈度地震区的重要空管建筑提供借鉴,适度推广,进一步提高空管设备的航行安全保障能力。

参考文献:

【1】中华人民共和国住房和城乡建设部. 住房城乡建设部关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见(暂行). 2014-02-21

【2】马新宇. 浅谈高层建筑结构中的基础隔震技术. 文摘版:工程技术

论文作者:陈赟

论文发表刊物:《建筑细部》2019年第7期

论文发表时间:2019/10/14

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