[分享]隔震层不计算建筑面积有依靠了!

发表于2018-01-30    1132人浏览    1人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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近期,云南某公司收到了住房和城乡建设部标准定额硏究所关于隔震层是否算入建筑面积的答复: 参照《建筑工程建筑面积计算规范》(GB/T 5053-2013)3.0.27条第一款,“与建筑物内 不相连通的建筑部件”不应计算建筑面积,隔震层不计算建筑面积 。
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规范条文:
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什么是隔震层,隔震结构?
1、隔震层
建筑结构分析和设计中,“层”是一个极其重要的特征。所谓隔震结构,是指在原有N层结构中增加一个“隔震层”,形成N+1层新结构。在隔震层中,结构工程师可以设置特殊元器件,以改变整体结构的基本振动特性。
隔震层可以设置在任意楼层。某建筑结构为地上3层,层参数分别为m1、K1、c1,m2、K2、c2,m3、K3、c3;相当于三个质点的串联体系。
如图1-1(a),在结构底层设置隔震层,参数为m0、K0、c0,形成四个质点的串联体系,隔震层质点在第一个位置。
如图1-1(b),在结构中间层设置隔震层,参数为m0、K0、c0,形成四个质点的串联体系,隔震层质点在第二个位置。
如图1-1(c),在结构顶层设置隔震层,参数为m0、K0、c0,形成四个质点的串联体系,隔震层质点在第三个位置。
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▲图1-1 隔震层位置
隔震层处于不同位置,对结构整体振动特征的影响不同,对层位移影响尤其不同。当前应用较多的是底层隔震,隔震层结构也常常称为“基底隔震结构”。
中间层隔震建筑也具有可行性。图1-2(a)为日本东京都文京区First-Building大厦,地下2层,地上14层,局部裙房1层。结构下部为钢骨钢筋混凝土,上部为钢筋混凝土;采用天然积层橡胶+铅芯阻尼。隔震层设置在结构中部。图1-2(b)为日本东京都丰岛区鹿岛公寓某建筑,该建筑地上5层,在中间层设置铅芯积层橡胶隔震和滑动支撑耗能。
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▲图1-2 (a) First-Building大厦
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▲图1-2 (b) 鹿岛公寓某建筑
对于体育场馆等大跨建筑,在屋架下设置隔震层也是可行做法。
在传统“抗震”结构内增加“隔震层”即称为隔震结构,因此隔震结构的设计重点就是“隔震层”设计。
2、隔震结构提高设计自由度
众所周知,结构体系的动力微分方程为:
mu+cu+ku=p(t)
式中,m为质量,c为阻尼,k为刚度,u为位移,p(t)为地震(振)动。对于确定的建筑功能,上述参数几乎没有调整空间,即获得的地震作用较为确定。
如:建筑为多层住宅,那么结构通常采用多层砖砌体,这时每层荷载为15~18kPa,阻尼c取砖砌体阻尼,层抗侧刚度较大,周期较短,对应的反应谱曲线为平台段;此时地震作用可假定为倒三角分布。
隔震层则为结构工程师提供了广阔的发挥空间,工程师可以做以下工作:
(1) 根据结构而不是建筑特点,设置隔震层的“层抗侧刚度” k。
(2) 根据结构而不是建筑特点,设置隔震层的“层阻尼”c。
(3) 根据结构而不是建筑特点,设置隔震层的位移需求u。
由于可在隔震层对结构整体参数进行调整,因此大大扩展了结构工程师设计的自由度。工程师可以运用自身的专业素养灵活设计,而不是被动接受某种结构形式。当然,这要求工程师还能回忆起必要的结构动力学知识。
隔震功能可用于一些子结构。
如北京当代MOMA工程,位于北京东城区香河园路1号,于2007年竣工,地上由9个最高达21层的塔楼通过空中走廊联结构成,空中走廊采用摩擦摆式隔震支座与主楼连接。由中国建筑科学研究院设计隔震系统。
3、几个关键指标
隔震结构的本质是“隔离地震”,最彻底的办法是将建筑物悬浮于空中,比如热气球、飞机等,当地面振动时,建筑物不受影响,完全隔震。但建筑物与热气球功能不同,它需要保持在原地不动,如图3-1(a)所示,如果“风吹屋动”,那么建筑物会产生极大的水平位移,人们会感觉极不安全。
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图3-1 (a) 悬浮结构隔震

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图3-1 (b) 基底滑移隔震
如图3-1(b)所示,隔震建筑物搁置在地面,在风荷载作用下不能移动,基底最大静摩擦力应大于风荷载。传统的建筑物将基础埋置在地下,在风荷载作用下稳如磐石,但是这种做法使地震动将很大的能量传递到建筑物上。为了能抵抗风荷载同时也隔离地震,可将隔震建筑的基底最大静摩擦力设置在一定范围,这个范围要大于风荷载但是小于地震产生的基底剪力。当基底剪力达到一定限值后,建筑物发生水平滑移,传递到建筑物上的能量不再增加。可见隔震建筑的代价是在基底产生水平位移。为了保证建筑物震后能继续使用,水平位移不能过大,因此基底摩擦系数不宜过小。
隔震结构一方面要在强震下产生较大水平位移,以切断地震能量的传输通道;另一方面,又要通过基底摩擦或其他增加阻尼的方式使位移不致过大,这样必然又形成能量传输通道,可见隔震结构并不是“完全隔震结构”。完全隔震,则隔震层位移过大(理论上是无限大位移);为限制位移,则应增加阻尼;但增加阻尼会削弱隔震效果,因此设计隔震结构,就是在“位移控制”与“能量传输”二者之间找到平衡。
总结起来,隔震结构应该具备以下关键指标:
(1)具有足够的初始刚度,风荷载下不能水平移动。《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第12.2.1条指出,“隔震设计应……选择适当的抗风装置……”。
(2)地震作用下要有较大水平位移,即“隔震”;
(3)水平位移最大值应能控制并不断衰减,即“阻尼衰减”。
(4)水平位移应能恢复到平衡位置,即“复位”。
为达到上述目标,隔震结构在隔震层总是同时设置叠层橡胶隔震支座和阻尼器,二者功能可单独设置,也可合二为一(如当前广泛使用的“铅芯阻尼橡胶”产品)。即使采用铅芯阻尼橡胶,某些特定结构为了有效控制位移,常常也需要额外设置阻尼器。
4、隔震结构适用范围
在隔震结构使用较多的日本于20世纪90年代提出,下列情况不得采用隔震结构:
(1)基础土层不稳定,如软弱地基或者液化场地。这时可能使建筑物局部倾斜,对隔震垫产生附加弯曲、剪切和扭转,对隔震垫产生不良影响,
(2)结构柔性较大,固有周期较长。如高层建筑、高柱墩桥梁等,原结构周期过长,水平地震影响系数在反应谱曲线上已经处于尾部,增加隔震延长结构周期,对于减少地震力并不明显。
(3)软弱场地,延长结构周期可能产生共振。
(4)支座中出现拉应力。
事实上,任何“抗震”建筑均可改建为“隔震建筑”。工程师要做的工作不是“限制”隔震建筑的适用范围,而是发展隔震技术,使得原本难以建造的“抗震建筑”通过“隔震建筑”能轻易实现。工程师需要把握以下要点:
(1)落实场地特征周期,最好应做现场测试,避免隔震建筑周期与之接近。2003 年9 月26 日日本十冲胜发生了M8 级的地震,强震持时约40s ,距震中266.4km 的札幌市内震度为4度(大概相当于中国的7 度) 地区的一栋高64.2m 的隔震结构,其隔震层加速度较大,隔震效果不明显。这是因为,该结构基础处的地面运动加速度时程对应的卓越周期约为3.0~4.0s ,与隔震结构的隔震层发生50 %应变时对应的结构周期3.0s非常接近。
(2)提高隔震器件的变形能力,增大隔震建筑周围移动空间。
(3)增大阻尼值,提高能量衰减能力,降低建筑物振幅。
来源:网络,土木吧,建筑结构综合整理


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 发表于2018-01-30  | 只看该作者      筑龙币+10

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