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随着社会的发展，人们对于建筑的要求已经不仅限于安全性，对于舒适度的要求也在提高，这不仅是我们在住宅、学校、办公室等生活场景中的体感需求，也是存有精密设备仪器的科研、实验室建筑的实际需求。本期向大家介绍的是中元建筑工程三院与工程振动控制研究中心合作的一项地铁上盖建筑隔振/抗震工程——北京大学景观楼项目。 1 项目概况 该项目位于中关村北大街北京大学东门的东北方向，兼具教学与科研功能，北京地铁4号线沿纵向穿过项目下方，建筑内结构振动超标，无法进行正常的教学及科研工作。 结构主体为混凝土框架结构，地下1层，地上4层，基底标高-5m，筏板距地铁隧道顶5m，未做任何隔振措施。 2 减振方案 经研究，将原地下室由1层变为2层，将地下室结构柱断开设置钢质弹簧减振器，确保增设后整体建筑结构的竖向振动频率低于5Hz，实测表明原轨道交通卓越频段为10~80Hz。根据结构抗震要求和轨道交通减振要求，采用振/震合一设计，适当在地下室层间柱断开处施加阻尼器。 使用SAP2000建立分析模型，使用LINK单元建立竖向弹簧，弹簧刚度由竖向荷载下节点变形一致的原则确定。 在布置弹簧支座的基础上，加设粘滞阻尼器以减少结构受到的地震作用，同时对隔振支座起限位作用，减少隔振支座在地震作用下的水平位移。为提高阻尼器的工作效率，将阻尼器布置在结构侧向变形最大的支座处，建筑两端部区域的弹簧支座变形最大，因此，将阻尼器布置在此处。同时，将阻尼器沿建筑周边双向布置，提高结构在地震作用下的抗扭能力，共布置30个阻尼器。 罕遇地震作用下，有若干弹簧支座的变形过大，超过弹簧的设计极限变形，此情形下，弹簧刚度增加较大，在结构构件中产生较大的冲击荷载。为了减小下弹簧支座的竖向变形，使弹簧竖向变形满足设计要求，在每个限位墩上布置聚氨酯减振垫，在地震作用下，当弹簧竖向变形超过某一阈值（本设计取40mm）后，由弹簧支座和聚氨酯减振垫构成并联弹簧共同承担地震作用。 3 减振计算结果 隔振后，结构的周期对比如下，可见，竖向振动周期由10Hz变为了3.344Hz，避开了原轨道交通的卓越周期。 同时将楼板细分，输入实测的基底加速度，进行结构动力时程分析，评价楼板竖向振动加速度的变化。 隔振前后评价点的竖向加速度频谱分解后的对比结果如下，可见在主要的频段上，幅值都有明显下降，隔振效果良好。 4 抗震计算结果 该项目位于8度0.2g地区，场地类别为III类，特征周期0.55s。设计时对弹簧支座在中震和大震下的竖向和水平变形进行严格限制，同时保证钢弹簧与结构的连接螺栓强度满足抗拉、抗剪要求。 选取小震7条波（2条人工波和5条天然波）和大震7条波（2条人工波和5条天然波）进行三向输入的时程分析。弹簧支座最大变形验算结果如下： 支座变形验算结果如下：
基底剪力验算结果如下，可见，隔振结构的基底剪力小于未隔振结构的基底剪力。
小震、中震和大震下，黏滞阻尼器的出力情况如下所示，可见，阻尼器滞回曲线饱满，发挥了良好的耗能特性。
黏滞阻尼器在小震、中震、大震下的耗能情况如下图所示，小震下附加阻尼比平均值为0.023，中震下为0.02，大震下为0.015。
5 结语 随着城市化进程，越来越多的城市将发展地下轨道交通工程，今后会有更多项目毗邻或跨越地铁，不可避免地会涉及振动问题，而作为建筑结构，同时也要考虑地震作用，特别是高烈度地区。目前来说，二者兼顾是有一定技术难度的，中元建筑工程三院与工程振动控制中心通力合作，做出了富有成果的工作，希望能对相关领域的发展有所贡献。 合作咨询 |
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