某高层建筑双塔结构隔震设计与施工
1 工程概况
某住宅项目位于四川省西昌市，目前已主体验收。项目采用双塔结构，抗震设防烈度9度，规划总建筑面积327 555m
图1 隔震支座平面布置
Fig.1 Plan layout of seismic isolation supports
2 隔震设计分析
2.1 隔震方案分析
2.1.1 抗风承载力分析
本工程属于高烈度地区的高层建筑，根据国家规定须采用隔震或减震技术。建筑总重250 477kN，模型计算出风荷载产生的总水平力为2 814.9kN，远小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗震规范》)第12.1.3节中要求风荷载和其他非地震作用的水平荷载标准值产生的总水平力不宜超过结构总重力的10%。
根据CECS 126∶2001《叠层橡胶支座隔震技术规程》第4.3.4条规定，抗风装置应按式(1)进行验算:
式中:
本项目设计使用56个LRB隔震支座，单个LRB隔震支座的屈服力设计值为203kN。根据公式(1)计算可得:1.4×2 814.9=3 940.9kN<56×203=11 368kN，满足要求。
2.1.2 时程选择
选取5条强震记录和2条人工拟加速度时程共7条时程，如表1所示。计算出7条反应谱曲线平均反应谱与规范反应谱较接近(见图2)。
表1 时程名称
Table 1 Duration name
2.1.3 支座在设防地震下的竖向承载力和罕遇地震下的位移
《抗震规范》中要求丙类建筑的橡胶隔震支座竖向平均压应力应≤15MPa。经计算，本工程中竖向压应力最大为12.82MPa，满足要求。
罕遇地震下支座的极限水平变位应小于0.55倍支座有效直径和3倍支座厚度间的较小值。本项目中，支座有效直径为1 000mm，支座层厚度为186mm。罕遇地震下支座x,y向的位移最大值如图3所示。经计算可知，各支座位移最大为451mm，未超过min{0.55×1 000mm,3×186mm}=550mm。
图3 罕遇地震下支座x,y向位移最大值
Fig.3 The maximum displacement of bearing in x,y direction under rare earthquake
2.2 隔震支座性能分析
隔震支座性能参数以厂家提供的数据为依据，兼顾工程应用，包括:(1)竖向刚度及承载力;(2)水平剪力;(3)震中抵抗位移变形能力;(4)震后复位能力。支座力学性能参数如表2所示。
表2 支座力学性能参数
Table 2 Mechanical property parameters of supports
2.3 结构周期对比分析
添加支座后结构周期对比分析如表3所示。
表3 结构周期对比
Table 3 Structural cycle comparison
s
根据表格数据分析得出SATWE转换成ETABS格式的周期差值为5%，在可控范围内，其差值可忽略不计。周期放大系数约为2，相对较小。
相比于普通隔震的周期放大系数3，本项目隔震的周期放大系数约为2，数值模拟分析考虑有以下原因:(1)由于上部结构高宽比的影响;(2)由于设计制约，2栋建筑间支座距离<2m，支座互相碰撞导致整体隔震层刚度增加;(3)虽然双塔模型间设有抗震缝，但抗震缝能否在抗震中起到相应的作用有待考虑。
2.4 层间剪力分析
多层建筑隔震结构分析普遍采用水平地震影响系数最大值，根据《抗震规范》第12.2.5条规定:
式中:αmax1为采用隔震后水平地震影响系数最大值;αmax为非隔震的水平地震影响系数最大值，取0.34;ψ为调整系数，取0.85。经计算，本项目最大水平减震系数β=0.42，则由公式(2)可得，采用隔震后上部结构水平地震影响系数最大值αmax1=0.42×0.34/0.85=0.168。
在抗震结构构造设计中，工程可以降:半度，一度以及一度半。本工程上部结构可降一度进行设计。
应在保证经济性的前提下，采取相应隔震措施，并且在上部建筑结构设置相应的减震措施(BRB、软钢、黏弹和黏滞阻尼器)来保证建筑整体稳定。
2.5 层间倾覆力矩分析
隔震与非隔震倾覆力矩对比如图4所示。相比于非隔震系统，采用隔震系统在x,y方向弯矩都有明显降低。
图4 隔震与非隔震倾覆力矩对比
Fig.4 Comparison of overturning moment between isolated and non-isolated
3 隔震层支座受力分析与施工安装
《抗震规范》第12.2.9条规定:与隔震层连接的下部构件(如地下室、支座下的墩柱等)的地震作用和抗震验算，应采用罕遇地震下隔震支座的竖向力、水平力和力矩进行计算。如图5所示，P为在罕遇地震时设计组合工况下产生的轴向力;Vx,Vy为罕遇地震时设计组合工况下产生的x和y向水平剪力。Ux,Uy为罕遇地震作用下隔震支座产生的水平位移;hb为隔震支座高度，H为隔震支墩的高度。
隔震支座下支墩顶部产生的弯矩，用于支座连接件的承载力设计。
隔震支座下支墩底部产生的弯矩，用于下支墩的设计。
3.1 下支墩预埋件安装
预埋板及预埋锚筋初步定位完毕后，将预埋锚筋与下支墩主筋用电焊点焊固定。注意保持预埋套筒铅直且与预埋板接触部位无明显缝隙。安装完毕应进行预埋板标高及水平度复核，允许偏差如表4所示。下支敦预埋件结构如图6所示。
表4 隔震支座安装时允许偏差
Table 4 Allowable deviation during installation of isolation supports
3.2 下支墩模板支护与混凝土浇筑
下支墩模板可采用层板现场制作，加以木方、钢管，用对拉螺栓拉紧加固。
浇筑时可将混凝土装入漏斗内，塔式起重机提至浇筑位置进行浇筑，同时配以振捣棒进行振捣。
当出现泡坑、水印甚至裂纹时应对支墩表面采取措施进行二次找平处理。
尽量使用塔式起重机进行混凝土浇筑、隔震支座吊装。特殊部位配门式起重机+手动葫芦辅助施工。填封的材料用稀水泥浆即可。
3.3 支座顶部施工安装
进行隔震层安装与拼接。施工完毕隔震层如图7所示。
图7 隔震层
Fig.7 Isolation layer
4 结语
本工程实例表明，采用隔震设计满足结构整体的抗震要求并符合验算结果。合理布置隔震支座，可以有效解决高层双塔模型在高烈度地区的抗震要求，为今后下一步隔震分析及施工提供有效的指导方案。
[2]广州大学，中国建筑科学研究院．叠层橡胶支座隔震技术规程:CECS 126∶2001[S].2001.
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