王云波 崔 桐

(1.平凉市建筑管理局，甘肃 平凉 744000; 2.浙江工业大学，浙江 杭州 310000)

建筑基础隔震设计是建筑物减隔震技术的一项主要技术措施之一，其重要意义在于能有效减轻建筑物的地震作用，提高建筑物的抗震能力并有效抵御地震灾害的破坏能力，提高建筑物的抗震设防水平，最大限度的减轻地震灾害损失，有效保障人民群众的生命安全，避免地震灾害给国家和人民造成巨大财产损失，体现了“以人为本”的设计指导思想，变被动救灾为主动防灾减灾。

1 工程概况

某教学楼工程位于甘肃省榆中县，结构形式为钢筋混凝土框架结构，地下1层，地上4层。地下1层为隔震检修层，地上4层建筑功能为普通教室、教师办公室、广播室、卫生保健室、体育器材室、功能教室、卫生间等。教学楼总长48.3 m，总宽16.8 m，建筑面积为3 793 m2。地下1层层高为2.1 m，1层～4层层高为3.6 m，楼梯间、水箱间出屋面，层高为3.6 m。室内外高差0.75 m，建筑高度为15.15 m。本工程抗震设防烈度8度，建筑耐火等级为二级，填充墙砌体施工质量控制等级为B级，结构安全等级为二级，建筑设计使用年限为50年。教学楼结构采用基础隔震设计，教学楼基础形式为桩基础。

2 结构隔震目标及隔震设计参数

2.1 结构隔震目标

在可能发生的罕遇地震的情况下，使上部结构的水平地震作用减小，降低主体结构主要构件发生塑性损伤的概率，使结构的地震反应能被控制在安全的范围内，确保人员安全，减轻地震灾害对建筑物的破坏程度。

2.2 结构隔震设计参数

根据《中国地震动参数区划图》及《建筑抗震设计规范》可知，该教学楼的抗震设防类别为乙类(重点设防类)，抗震设防烈度为8度，设计地震基本加速度0.20g，设计地震分组为第三组，结构阻尼比为0.05，场地特征周期为0.45 s。

该教学楼若按一般框架结构设计，其主要结构设计参数如下：多遇地震水平地震影响系数最大值为0.16，罕遇地震水平地震影响系数最大值为0.9，框架抗震等级为一级，框架柱轴压比限值为0.65。

依据该教学楼的隔震分析报告提供的主要分析内容及参数如下：该结构的水平向减震系数β=0.324 6，依据DB 62/T25—3055—2011甘肃省建筑抗震设计规程，结构的水平向减震系数小于0.4，抗震设防烈度为8度，抗震设防类别为乙类建筑，建筑高度为15.15 m<24 m，隔震后上部结构的抗震措施可降低，因此，上部结构的框架抗震等级可降为二级，但框架柱的轴压比限值仍按一级框架考虑，即轴压比限值仍为0.65。隔震后的水平地震影响系数αmax1=0.064 9。在罕遇地震作用下，隔震支座拉应力不应大于1 MPa，压应力不应大于2倍的设计压应力限值。

依据《建筑抗震设计规范》第12.2.7.2条“水平向减震系数不大于0.4时(设置阻尼器时为0.38)，可适当降低本规范有关章节对非隔震建筑的要求，但烈度降低不得超过1度，与抵抗竖向地震作用有关的抗震构造措施不应降低。”，在对该教学楼结构采用PKPM结构软件进行计算时，其隔震后的水平地震影响系数αmax1=0.064 9进行调整，按抗震设防烈度降低半度进行设计，故隔震后的水平地震影响系数α取值为0.08，按抗震设防烈度降低半度进行上部结构计算。

故该教学楼结构隔震设计的主要参数如下：隔震后的水平地震影响系数最大值为0.08，罕遇地震水平地震影响系数最大值为0.9，框架抗震等级为二级，框架柱轴压比限值为0.65。

罕遇地震下各隔震支座的最大位移为195 mm。根据建筑抗震设计规范12.2.7的规定：隔震结构应采取不阻碍隔震层在罕遇地震下发生大变形的构造措施，建筑上部结构周边应设置竖向隔离缝，缝宽不宜小于各隔震支座在罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍，且不小于200 mm。本工程各隔震支座在罕遇地震下的最大位移为195 mm，其1.2倍为234 mm，取整后为250 mm。故竖向隔离缝净宽应不小于a=250 mm。上部结构与下部结构之间还应设置完全贯通的水平隔离缝，缝高20 mm，并用柔性材料填充。

3 隔震层结构构造设计

3.1 隔震层的层高

该教学楼地下1层为隔震检修层，该层再无其他建筑功能，隔震层的层高应以预留隔震支座基本的检修空间为主要因素确定，层高过高工程造价相应增大，不经济；层高过低不利于施工人员进入隔震层对隔震支座进行维护检修。隔震层的梁下净高控制在1.2 m～1.5 m左右为宜，隔震层层高控制在1.8 m～2.1 m左右为宜。该教学楼的隔震层层高为2.1 m，梁高分别为0.7 m,0.6 m,0.5 m，板厚为160 mm，梁下最小净高为1.4 m，板下净高约为1.9 m，隔震检修层的净空高度合理。

3.2 隔震层的顶板楼盖

隔震层顶部楼盖应设计为钢筋混凝土现浇梁板式楼盖，现浇板厚度不应小于160 mm，隔震层顶部框架梁、板的刚度和承载力宜大于上部一般框架梁、板的刚度和承载力。隔震层顶部框架梁、板的混凝土强度达到100%时，方可拆除模板。

3.3 隔震层外墙

隔震层地面设置钢筋混凝土构造底板，板厚不宜小于200 mm，构造底板沿隔震层四周外侧上柱墩外边悬挑形成隔震层外墙，隔震层外墙与悬挑的构造底板浇筑为整体，隔震层外墙应按能够抵抗地下室外侧土压力的钢筋混凝土悬臂外墙设计。隔震层外墙与四周上支墩的净距不应小于250 mm，隔震层外墙与四周下支墩的净距应考虑隔震支座的检修空间，其净间距不小于600 mm，两者取较大值进行控制。隔震层外墙与隔震层顶板之间设置完全贯通的水平隔离缝，缝高20 mm，并用柔性材料填充。隔震层底板、外墙、顶板的设计以及外墙与下支墩的间距如图1所示。

3.4 隔震支座的上支墩、下支墩

该教学楼的基础形式为桩基础，为了便于预埋隔震橡胶支座的锚栓，需在桩基础顶部设置下支墩(即钢筋混凝土承台)，桩头锚入下支墩长度为100 mm。下支墩顶面安装隔震橡胶支座，隔震橡胶支座上部为上支墩(截面较大的钢筋混凝土框架柱)，上支墩顶部为上部结构的框架柱。考虑到上支墩作为框架柱的嵌固支墩，其截面高度及宽度宜不小于框架柱截面高度及宽度+200 mm。下支墩(承台)作为隔震支座的锚固支墩，其平面的宽度及长度宜不小于上支墩截面宽度及高度+300 mm～400 mm，下支墩(承台)平面的宽度及长度应满足桩基承台的构造要求，下支墩(承台)的高度h不应小于100 mm+基础梁最大高度+500 mm，500 mm为下支墩露出隔震层地面的最小高度，便于隔震支座的检修维护及更换。下支墩、隔震支座、上支墩的设置如图1所示。

4 隔震支座的选型与布置

依据该教学楼的隔震分析报告，本工程的隔震支座均采用橡胶隔震支座，橡胶隔震支座分为两种类型，一种为铅芯橡胶支座(有阻尼装置，编号为LRB)，一种为无铅芯橡胶支座(编号为LNR)。橡胶隔震支座的类型及型号(有效直径)均根据隔震报告的隔震计算分析出的结构位移及框架柱柱底内力确定。铅芯橡胶支座一般布置于周边框架柱下，无铅芯橡胶支座一般布置于中部框架柱下，根据结构位移控制需要，部分中部框架柱下也会布置铅芯橡胶支座。在结构设计中，橡胶隔震支座的选型与布置应严格按照隔震分析报告提供的参数进行设计。橡胶隔震支座与上、下支墩的连接采用预埋螺杆套筒，预埋螺杆套筒的直径、锚固长度及孔位均应以隔震分析报告提供的参数进行设计，并应满足《建筑抗震设计规范》第12.2.8.2条的要求。

该教学楼在隔震层内每根框架柱的上、下支墩之间设置一个橡胶隔震支座。各橡胶隔震支座底标高(即下支墩顶标高)相同，由于橡胶隔震支座的型号(有效直径)不同，其高度也不同，故需根据橡胶隔震支座高度推算橡胶隔震支座顶标高(即上支墩底标高)。隔震支座上支墩、隔震支座形心和下支墩的截面形心应重合。该教学楼选用的橡胶隔震支座为LRB400支座22个、LNR400支座12个、LRB500支座12个。

橡胶隔震支座与上、下支墩的连接采用预埋螺杆套筒，在下支墩的顶面预埋螺杆套筒及钢板，橡胶隔震支座吊装就位后安装固定螺栓，在橡胶隔震支座上部钢板顶部支模板、绑扎钢筋并预埋上支墩底部的螺杆套筒及钢板，安装上支墩底部的固定螺栓，然后浇筑上支墩混凝土。在结构设计时尚应说明橡胶隔震支座产品的质量外观、力学性能、耐久性能的复试检验要求和橡胶隔震支座的安装偏差要求。

5 结语

通过对某框架结构教学楼基础隔震设计中上部结构隔震目标的确定、上部结构隔震设计参数的确定进行分析，对如何提取、运用隔震分析报告中的主要参数提供一些经验参考，并对隔震层结构构造、隔震支座的选型与布置的重点进行剖析，为高烈度区教育、医疗类多层公共建筑的基础隔震设计、施工提供一些经验性的参考。