CN1827936A - 一种既有建筑物隔震改造的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种既有建筑物隔震改造的方法和装置，可使在传统刚性抗震理论与规范下形成的大量既有建筑物方便、经济地改造成为符合柔性隔震理论和技术的隔震建筑物，在地震发生时，设置在隔震建筑物底部的橡胶支座或滑移面发生水平位移，隔断或减缓了地震附加力在建筑物中的传递，大大降低了地震能量对隔震建筑物造成的破坏，从而保证了隔震建筑物在地震时的安全。

Description

一种既有建筑物隔震改造的方法与装置

技术领域：

本发明涉及一种建筑物隔震的方法与装置，特别是涉及一种既有建筑物隔震改造的方法与装置。

背景技术：

我国是世界上地震灾害严重的国家之一，本世纪以来发生的破坏性地震达数千次，尤其是1976年发生的唐山大地震，死伤人数达数十万，教训是极其沉痛的。进入新的世纪，世界上大地震频繁发生，如我国新疆巴楚地区5级以上的地震每年达数百次，最近的一次大地震已造成了数千人伤亡，数十万间民房毁坏。

为了减轻地震灾害，国内外学术界、工程界已形成了一套传统的抗震设计的理论和规范。这种传统的抗震设计的理论和规范致力于保证结构本身具有足够的强度、刚度和稳定性，使设计的结构物在地震中能做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”，以达到减轻地震灾害的目的。这种刚性的抗震设计思想在经济上所付出的代价是巨大的，在理论上也未必是十分科学的，在抗震实践中也不能杜绝大地震造成的灾难性后果，上述的唐山、巴楚大地震就是例证。因为目前人类还不能预测地震发生的地点、时间和级别，一个地区的抗震最高级别是依据有限的资料利用概率理论进行的推测，比如，一个地区抗震烈度规范规定8级，这是该地区所有建筑物抗震设计的依据，那末，地震烈度超过8级呢？没有答案，事实上是听天由命。

鉴于传统刚性抗震理论和设计存在的问题，国内外学者针对性的提出一种柔性隔震理论，其基本思想是在建筑物与地震波作用面的基础间设置一个柔性隔震层，在建筑物遭遇到大地震袭击时，柔性隔震层有效地消耗了地震能量并阻止大部分能量向建筑物传播，增大建筑物的固有周期，避开了地震的卓越周期，从而避免建筑物与地震波形成共振，大大减少建筑物上部的加速度和层间变形以及由此造成的建筑物的内部破坏。

柔性隔震理论已在国内外进行了大量的研究与工程实践，已经被工程界认可，许多国家已将柔性隔震技术列为建筑规范。目前柔性隔震技术有两种形式：一种是橡胶钢板支座，以日本为代表，在抗震建筑物中大量采用，效果良好，造价高，我国也在推广应用并列为建筑规范；另一种是在建筑物与基础间设滑移层，以我国为代表，造价低，适合我国大量的多层砖混建筑结构，目前我国正在研究并建了几栋试验楼。

柔性隔震理论的先进性和柔性隔震技术的优异效果是没有异议的，但目前这种先进的理论和技术仅能用于新的建筑物，如何应用这种先进的理论和技术对大量的既有建筑物、尤其是需尽快摆脱强大地震的威胁的重要建筑物如：多层砖混结构住宅和农村大量民居、学校、幼儿园、医院、办公楼、古建筑等进行隔震改造，还未见先例。

发明内容：

本发明的目的是提供一种建筑物隔震改造的方法，已使在传统刚性抗震理论与规范下形成的建筑物可以改造成为符合柔性隔震理论的隔震建筑物。

本发明的另一个目的是提供一种建筑物隔震改造的装置，已使在传统刚性抗震理论与规范下形成的重要建筑物如：多层砖混结构住宅和农村大量民居、学校、幼儿园、医院、办公楼、古建筑等，可以经济、方便地改造成为符合柔性隔震理论和技术的隔震建筑物，以使它们尽快摆脱、消除强大地震的造成的潜在威胁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1、确定隔震改造建筑物柔性隔震层的位置和净高度；一般柔性隔震层设置在隔震改造建筑物地平面附近，以减少地震波对隔震改造建筑物产生的附加应力，其净高度根据设计承重、商品橡胶支座的规格型号、隔震方式、墙体和混凝土柱切断的工艺要求确定，一般不少于12厘米，即两匹砖厚。2、隔震改造建筑物室内外地平线下开挖至原地基底平面。3、在隔震改造建筑物墙体上开挖下滑梁的联系梁洞，洞间距离小于2米，并浇筑钢筋混凝土。4、隔震改造建筑物的原基础两侧扩大基础并在扩大基础上浇筑钢筋混凝土下滑梁至柔性隔震层下平面。5、在下滑梁上面设置柔性隔震层；橡胶支座柔性隔震层由间隔放置的橡胶垫板组成，一般重要建筑物可购置商品橡胶垫板，普通建筑物的隔震橡胶垫板可用废轮胎、铁路废橡胶垫板代替，以降低隔震改造的成本。6、在隔震改造建筑物墙体上开挖上滑梁的联系梁洞，洞间距离小于2米，并浇筑钢筋混凝土。7、墙体和混凝土柱面凿毛，浇筑钢筋混凝土上滑梁，其尺寸由承重、上滑梁的联系梁洞的间距、橡胶支座间距计算确定；当橡胶支座的厚度小于12厘米时，为保证墙体切断的最小工作空间，可在橡胶支座上方对应的钢筋混凝土上滑梁下面设置略大于橡胶支座面积并与钢筋混凝土上滑梁浇筑在一齐的的钢筋或钢纤维混凝土支座。8、钢筋混凝土上滑梁养生28天后，人工凿除或机具切断上、下滑梁间的墙体和混凝土柱，则建筑物自重通过分布的橡胶支座传给基础。9、在上滑梁上面悬空浇筑、铺设浇筑钢筋混凝土地面板或铺设木地板，恢复室内外地坪，并使建筑物保持自由状态。10、在地震波的作用下，柔性隔震层即橡胶支座或滑移面发生水平位移，切段了地震附加力在建筑物中的传递，从而保证了隔震改造建筑物在大地震时的安全。

隔震改造建筑物的柔性隔震层不采用橡胶支座时，其步骤与上述同，区别在于柔性隔震层由上滑面、滑移面、下滑面组成。上、下滑面由钢板、钢筋混凝土板、塑料板、复合材料板、石板等材料组成。上、下滑面间设置滑移面，滑移面可铺设油脂、油毡、油膏等膏状减摩材料，或滑石粉、石墨粉、塑料粉等粉状减摩材料、或砾沙、铁沙、人造球体等球状减摩材料以及石腊等固状减摩材料。上滑面板下间隔布置支座，支座与上滑面板连为一体，支座的高度5--25厘米，其作用是与上滑道梁一起，为凿除支座高度内的墙体提供作业空间；支座、上滑道梁、上滑面板组成的空间由模板或砖、油毡支撑；支座与上滑道梁通过布筋、浇筑混凝土连成一个整体；隔震改造建筑物墙体两侧的支座相对或相错而设；待支座与上滑道梁混凝土达到一定强度，拆除支座、上滑道梁、上滑面板组成的空间，凿透隔震改造建筑物上、下滑道梁间的墙体，或砖石，或混凝土，或钢筋混凝土，则隔震改造建筑物沿滑移面以上就成了一个活动体，在地震力的作用下，可沿滑移面滑动。上述的技术方案中，下滑道滑面板必需是连续的，而且要考虑最大地震位移量所要求的加宽；上滑道滑面板可以是连续的，也可以是仅在支座下间隔布置的；室外地坪自然地面与滑移面平齐，室外可不用再悬空铺设地面板，需将室外地坪线上支座间的空洞进行美化处理，并对滑移面作防护处理。

在我国大规模城市化的进程中，许多重要的古建筑、有价值的建筑物不可避免地要进行拆迁和改造，建筑平移技术应运而生，目前我国已应用该项技术对数十栋建筑物进行了移位，设计依据仍然是传统的刚性抗震理论与规范。上述的既有建筑物隔震改造的方法与装置，同样适用于新建或进行平移改造的建筑物，而且既有建筑物进行平移改造的同时兼顾进行隔震改造，技术上更为合理，经济上更为划算。

本发明的有益效果是：利用本发明提供的建筑物隔震改造的方法和装置，可使在传统刚性抗震理论与规范下建成的大量既有建筑物方便、经济地改造成为符合柔性隔震理论和技术的隔震建筑物，可使它们尽快摆脱、消除强大地震的造成的潜在威胁，从而保证了这些建筑物在强大地震时的安全。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1、3是本发明的剖面图；

图2、4是本发明的立面图；

在上述图中：1上滑梁；2下滑梁；3上滑梁面板；4下滑梁面板；5滑移面及减摩材料；6支座；7上滑梁、上滑梁面板与支座组成的空间；8上滑梁连系梁；9下滑梁连系梁；10上滑梁、下滑梁间墙体；11建筑物墙体；12建筑物基础；13室外地坪面；14室内棚架的地面板；15室内地坪面；16橡胶支座或橡胶垫板。

具体实施方式：

实施例1：参见图1、图2。确定隔震改造建筑物柔性隔震层的位置和高度；选择商品橡胶支座(16)为隔震层。隔震改造建筑物室内外地坪(13、14)线下开挖至原地基(12)上面。在隔震改造建筑物墙体(11)上开挖下滑梁的联系梁(9)洞，并浇筑钢筋混凝土。隔震改造建筑物的原基础(12)两侧扩大基础并在扩大基础上浇筑钢筋混凝土下滑梁(2)至柔性隔震层下平面。在下滑梁(2)上面设置橡胶支座(16)。在隔震改造建筑物墙体(11)上开挖上滑梁(1)的联系梁(8)洞，并浇筑钢筋混凝土。凿毛墙体(11)表面，浇筑钢筋混凝土上滑梁(1)，上滑梁(1)与橡胶支座(16)对应处设略大于橡胶支座面积并与上滑梁(1)浇筑在一齐的的钢筋混凝土支座(6)。钢筋混凝土上滑梁(1)养生28天后，凿除上、下滑梁(1、2)间的墙体(10)，则建筑物自重通过分布的橡胶支座(16)传给基础(12)。在室内上滑梁(1)上悬空铺设钢筋混凝土地面板(14)，恢复室外地坪(13)。在发生地震时，橡胶支座(16)发生水平位移，切段了地震附加力在建筑物中的传递，从而保证了隔震改造建筑物在地震时的安全。

实施例2：参见图3、图4。确定隔震改造建筑物柔性隔震层的位置和高度；选择滑移面(3、4、5)为柔性隔震层。隔震改造建筑物室内外地坪(13、15)线下开挖至原地基(12)上面。在隔震改造建筑物墙体(11)上开挖下滑梁的联系梁(9)洞，并浇筑钢筋混凝土。隔震改造建筑物的原基础(12)两侧扩大基础并在扩大基础上浇筑钢筋混凝土下滑梁(2)至柔性隔震层下平面。考虑最高级别地震时隔震改造建筑物最大的滑移量，下滑梁(2)两侧分别加宽10厘米。在下滑梁(2)上面铺设钢板作为下滑梁滑面板(4)。在下滑梁滑面板(4)铺设石墨粉作为滑移面减摩材料(5)。又在石墨粉减摩材料(5)上铺设钢板作为上滑道滑面板(3)。在隔震改造建筑物墙体(11)上开挖上滑梁(1)的联系梁(8)洞，并浇筑钢筋混凝土。凿毛墙体(11)表面，立模板并围出空间(7)，浇筑钢筋混凝土支座(6)和钢筋混凝土上滑梁(1)。养生28天后，凿除上、下滑梁(1、2)间的墙体(10)，用砖砌密实空间(7)，则建筑物自重通过分布的滑移面(3、4、5)传给基础(12)。恢复室内外地坪(13、15)，并对滑移面(3、4、5)作防护处理。在发生大地震时，滑移面(3、4、5)发生水平位移，减缓了地震附加力在建筑物中传递，大大降低了地震能量对隔震改造建筑物造成的破坏，从而保证人员和财产在大地震时的安全。

实施例3：参见图1、图2。在对建筑物进行平移设计时同时进行隔震改造设计。确定平移建筑物滑移或滚移面以及柔性隔震层的位置和高度；平移建筑物选择商品橡胶支座(16)或滑移面减摩材料(5)为隔震层。平移建筑物原址室内外地坪(13、14)线下开挖至原地基(12)上面。在平移建筑物墙体(11)上开挖下滑梁的联系梁(9)洞，并浇筑钢筋混凝土。平移建筑物的原基础(12)两侧扩大基础并在扩大基础上浇筑钢筋混凝土下滑梁(2)至滑移或滚移面以及柔性隔震层下平面。以同样的基础形式修建平移建筑物的下滑道和新址基础。在下滑梁(2)上面设置滑移面(3、4、5)，或滑移支座，或滑块，或辊轴。在平移建筑物墙体(11)上开挖上滑梁(1)的联系梁(8)洞，并浇筑钢筋混凝土。凿毛墙体(11)表面，在上滑梁面板(3)上浇筑钢筋混凝土上滑梁(1)。钢筋混凝土上滑梁(1)养生28天后，凿除上、下滑梁(1、2)间的墙体(10)，则建筑物自重通过分布的滑移面(3、4、5)、或滑移支座、或滑块、或辊轴传给基础(12)。在外力作用下平移建筑物沿下滑道滑移或滚移至新址基础上就位。在上滑梁面板(3)和下滑梁面板(4)间设置均匀布置的橡胶支座(16)或滑移面减摩材料(5)。当设置橡胶支座(16)时，在室内上滑梁(1)上悬空铺设钢筋混凝土地面板(14)，恢复室外地坪(13)。在发生地震时，橡胶支座(16)或滑移面减摩材料(5)发生水平位移，切段或减缓了地震附加力在建筑物中的传递，大大降低了地震能量对隔震改造建筑物造成的破坏，从而保证了隔震改造建筑物在地震时的安全。

Claims (5)

1、一种既有建筑物隔震改造的方法，其特征在于，隔震的既有建筑物是按照下述的工序步骤施工完成的：(1)确定柔性隔震层的位置和净高度，(2)室内外地坪挖至原地基平面，(3)制作下滑梁联系梁，(4)凿毛墙体制作下滑梁及基础，(5)在下滑梁面板上设置柔性隔震层，(6)制作上滑梁联系梁，(7)凿毛墙体制作上滑梁，(8)上滑梁养生期后凿除上、下滑梁间的墙或柱使建筑物自重通过柔性隔震层传给基础，(9)整理、恢复室内外地坪，并使建筑物保持自由状态。

2、实现权利要求1所述的既有建筑物隔震改造方法的装置，其特征在于：下滑梁与其联系梁、基础、墙体、面板浇筑在一起，下滑梁面板上设置钢板橡胶支座或废轮胎支座或橡胶板支座组成的柔性隔震层，其上是上滑梁面板，上滑梁与其联系梁、墙体、面板浇筑在一起，上、下滑梁面板间的墙、柱是人工或机具切断的。

3、实现权利要求1所述的既有建筑物隔震改造方法的装置，其特征在于：下滑梁与其联系梁、基础、墙体、面板浇筑在一起，下滑梁面板上设置油脂、油毡、油膏等膏状减摩材料或滑石粉、石墨粉、塑料粉等粉状减摩材料或砾沙、铁沙、人造球体等球状减摩材料或石腊等固状减摩材料组成的柔性隔震层，其上是上滑梁面板与上滑梁支座，上滑梁与其支座、联系梁、墙体、面板浇筑在一起，下滑梁面板与上滑梁支座高度内的墙、柱是人工或机具切断的。

4、实现权利要求1所述的既有建筑物隔震改造方法的装置，其特征在于：下滑梁面板以下的部分包括下滑梁、联系梁、基础是新建的一个整体，上滑梁面板以上的建筑物是新建或整体从他处平移过来的，上、下滑梁面板间设置钢板橡胶支座或废轮胎支座或橡胶板支座组成的柔性隔震层。

5、实现权利要求1所述的既有建筑物隔震改造方法的装置，其特征在于：下滑梁面板以下的部分包括下滑梁、联系梁、基础是新建的一个整体，上滑梁面板以上的建筑物是新建或整体从他处平移过来的，上、下滑梁面板间设置油脂、油毡、油膏等膏状减摩材料或滑石粉、石墨粉、塑料粉等粉状减摩材料或砾沙、铁沙、人造球体等球状减摩材料或石腊等固状减摩材料组成的柔性隔震层。

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