摘要：层间隔震是由基础隔震演变而来的一种新型的减震控制技术，隔震技术的采用使结构的抗震受力性能得到较大的改善。本文将隔震应用于地铁上盖建筑物结构中，对其抗震性能进行了分析。层间隔震技术是一种有效改善地铁上盖建筑物结构抗震性能、减小地震响应的一种有效方法，使结构的自振周期明显增加，结构剪力显著减小，地震对结构的破坏作用明显降低，更好地保护了建筑的结构安全。本文对隔震技术在地铁上盖建筑物结构中的应用进行了分析。
关键词：层间隔震，地铁上盖建筑物；结构；应用
引言
层间隔震是由基础隔震演变而来的一种新型的减震控制技术，隔震技术的采用使结构的抗震受力性能得到较大的改善，本文将这一技术应用于上盖建筑物结构中，对其抗震性能进行了分析。层间隔震技术是一种有效改善地铁上盖建筑物结构抗震性能、减小地震响应的一种有效方法，使结构的自振周期明显增加，结构剪力显著减小，地震对结构的破坏作用明显降低，更好地保护了建筑的结构安全。本文对隔震技术在地铁上盖建筑物结构中的应用进行了分析。
1地铁上盖建筑物概述
随着城市化进程的不断加快和轨道交通的不断发展，为更好满足城市发展和人们出行需要，地铁建设发展的步伐不断加快。因为城市寸土寸金，逐渐出现了在地铁上建超高层建筑的实践，在轨道站点周边建立超大规模综合性建筑成为一种趋势，逐渐形成了公共交通产业和房地产产业相互相融共同发展相互促进的地铁建筑的发展模式，成为一种全新的建筑形态——地铁上盖建筑物。层间隔震技术的应用不仅可以有效节约土地资源，还可以减轻地铁噪声带来的干扰。随着超高层建筑的结构体系和施工技术水平和隔震技术的日益完善，已经出现很多地铁上盖超高层建设的工程。隔震技术的引进，使结构的自振周期明显增加，结构剪力显著减小，地震对结构的破坏作用明显降低，还可以使居民免受地铁震动和噪声干扰之苦。但是目前我国地铁上盖的隔震设计技术还没有完全成熟，仍处于发展探索不断完善的阶段。
2工程概况
该地铁上盖建筑物为框架结构，建筑总高度为18.35m，地上四层，地下一层，建筑场地类别为II类，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，地震加速度0.1g，50年一遇基本风压0.65kN/m，地面粗糙度属于B类。为有效降低轻地铁运行振动对建筑造成的噪声干扰，在基础上方设计了隔震层。设防目标为设防地震时结构能保持完好，隔震支座表现抗震性能为多遇地震时充分运行，设防地震时基本运行，罕遇地震时保证安全。
3计算流程
3.1隔震层支座选型。本工程采取墙下布置隔震支座，采用铅芯橡胶支座和普通橡胶支座两种类型。选取隔震支座直径考虑隔震层以上结构的预期水平减震系数，根据公式预估隔震结构第 1周期，再根据公式 T iso = 2σD/GS计算出隔震支座直径 D，σ 表示支座压缩应力; G 表示支座剪切模量; S 2 为支座第二形状系数。还要根据隔震支座受力特点，确保隔震层内各个隔震支座的竖向平均压应力不超过15MPa;罕遇地震时隔震支座不能出现拉应力，变形应不能超过支座直径的0.5倍和支座橡胶厚度的 3倍。
3.2隔震支座软件分析
该工程通过 ETABS 软件分析，在ETABS和 PKPM 软件中建立非隔震结构弹性模型，并对结构前 3 阶周期和基底剪力进行对比，对 ETABS软件计算结果进行判断。对于隔震支座，其抗拉刚度和抗压刚度不一致，抗拉刚度只有抗压刚度的 1/10 — 1/5。目前模拟时，一般仅采用 ETABS 软件中的 Isolator1 隔震单元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了更好地模拟隔震支座，本项目采用 Isolator1 隔震单元和 Gap 缝单元并联的方法，其中 Isolator1 隔震单元的竖向刚度取支座实际竖向刚度的 1/7，Gap 缝单元的竖向刚度取实际刚度的6/7 ，缝间隙取0。计算时隔震支座的抗拉刚度即为 Isolator1 隔震单元的刚度; 隔震支座的抗压刚度为 Isolator1 隔震单元的刚度加上 Gap 缝单元的刚度，就是隔震支座的真实竖向刚度。将建筑模型输入后，通过对重力荷载代表值的工况进行定义，计算得出各个隔震支座的压应力。对于这种隔震层位于结构下部的隔震结构，延长其自振周期，可以有效错开地震能量相对集中时段，使结构的地震反应大大降低。
4地震反应分析
4.1对普通结构和隔震结构进行反应谱分析。采用ETABS软件建立模型，对比其抗震性能，对结构进行动力分析。模型中梁、柱取杆单元、楼板取膜单元、橡胶隔震支座采用塑性连接单元模拟，反应谱计算只能在弹性范围内进行，所以隔震支座在计算模型中只提供水平方向和等效线性阻尼，根据《建筑抗震设计规范》和《叠层橡胶支座隔震技术规程》中的计算公式，即可得出隔震层的等效阻尼比。
4.2在时程分析中科学选取地震波。要充分考虑建筑结构的场地条件和设防烈度，科学调整地震波的加速峰值，地震波的选取要按照场地类别和设计地震分组选用。进行弹性分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值，都要高于振型分解反应谱法计算结构的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值，都要高于振型分解反应谱法计算结构的80%。通过对比和计算，普通结构和隔震结构在设防地震作用下的层剪力比最大值为0.35。隔震后结构地震影响系数最大值可以通过公式：αmax1=βα/Ф=0.34×0.08/0.8=0.034,也就是说采用隔震设计后上部结构构造措施max可按降低后的6度执行。结构在大震作用下隔震层最大位移为12厘米，结构隔震缝宽度为20厘米。隔震支座位移也要满足容许位移公式要求：[U]=0.55d=0.55×500=275mm3tr=3×96=288mm，其中d为隔震支座直径，tr为隔震支座橡胶层总厚度。
5隔震技术的优点
一是在发生地震时，上部结构处于正常弹性工作阶段，使建筑在强地震中能有效减震、正常使用、安全可靠。二是抗震设计时，从整个结构物的不明确的抗震设计转变为单独考虑上、下部结构和隔震装备的设计，简化了设计，减少了施工时复杂的抗震节点处理。并且科学合理的隔震装置布置简化了施工，降低了成本造价。三是采用隔震或减震控制装置减轻了建筑结构本身所承受的地震作用，可以突破传统设计的束缚，方便、灵活的设计成大跨度、大开间、超高砖混结构，使建筑结构的抗震能力增强。四是隔震建筑受地震破坏时，破坏和变形主要在隔震层，可以自动复位和更换隔震装置，维修更加方便快捷。
6结语
随着建筑领域的不断发展，人们对建筑结构的抗震设计提出了更为严格的要求，特别是隔震技术在地铁上盖建筑物结构中的应用，使得结构的安全性和适用性得到了提升，地铁上盖建筑因地铁运行产生的振动噪音的干扰不断减小。随着隔震技术的不断改进和不断完善，将进一步增强建筑结构的竖向承载能力、弹性能力和抗变形能力，促进地铁上盖建筑物建筑质量和品质的不断提升。
参考文献：
[1]尚泽宇,吴垠龙,张晓丹,周云. 层间隔震在地铁车辆基地上盖开发中的应用[J]. 建筑结构,2017,(08):98-101.
[2]周颖,陈鹏,陆道渊,王经雨. 地铁上盖多塔楼隔震与减振设计研究[J]. 土木工程学报,2016,(S1):84-89.
[3]丁永君,赵明阳,李进军. 地铁上盖开发的层间隔震结构设计[J]. 建筑结构,2015,(16):77-81.
[4]陈斌,谢伟平,姚春桥. 地铁车辆段上盖物业开发的关键工程问题[J]. 土木工程与管理学报,2014,(01):57-63.
[5]樊长龙,丁剑豪,梁金桐. 某大型综合交通枢纽上盖开发项目结构设计[J]. 建筑结构,2012,(10):18-22+27.
论文作者:林阳
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
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