淺談鐵路工程房建基礎(chǔ)隔震施工技術(shù)

1、<p>　　淺談鐵路工程房建基礎(chǔ)隔震施工技術(shù)</p><p>　　摘要：基礎(chǔ)隔震技術(shù)在鐵路房屋中的推廣應(yīng)用，尚需主管部門政策引導(dǎo)和業(yè)主積極支持。這將普遍提升鐵路房屋抗震防倒塌能力，促進(jìn)鐵路科技創(chuàng)新，更將使鐵路房屋建設(shè)具有傳統(tǒng)“抗震”房屋無法比擬的全壽命優(yōu)勢。為進(jìn)一步提高鐵路重要生產(chǎn)生活房屋的抗震能力，對(duì)目前房屋抗震設(shè)防所依據(jù)的地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的完善性進(jìn)行了分析。針對(duì)目前絕大多數(shù)鐵路房屋抗震方式是以依靠房

2、屋自身結(jié)構(gòu)“抗震”為主的現(xiàn)狀，分析了“抗震”房屋的缺點(diǎn)，探討了“隔震”房屋對(duì)新建和加固鐵路房屋的適宜性。提出了在鐵路重要生產(chǎn)生活房屋中積極采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)的建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：鐵路房屋；地震區(qū)劃；抗震隔震 </p><p>　　Abstract: The application of base isolation technology in railway buildin

3、g, still need to the Department in charge of policy guidance and owners actively support. This will generally promote the railway building seismic collapse prevention ability, promote the railway scientific and technolog

4、ical innovation, life advantage will make railway building construction with the traditional " seismic " housing can not match. In order to improve the seismic capacity of railway important production and li<

5、;/p><p>　　Keywords: railway building; seismic zoning; seismic isolation </p><p>　　中圖分類號(hào)：U415.6 獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：2095-2104（2013）1-0020-02 </p><p><b>　　1問題的提出 </b></p><p&

6、gt;　　我國近年來地震頻發(fā)，且震源淺、分布廣。僅汶川地震，就造成了大量鐵路生產(chǎn)生活房屋的倒塌或損壞。目前鐵路房屋抗震設(shè)防烈度主要是依據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》。汶川、玉樹等歷次大地震之后，迫切需要針對(duì)地震區(qū)劃圖的完善性，深入探討鐵路房屋抗震防倒塌的技術(shù)對(duì)策。 </p><p>　　迄今為止，我國已經(jīng)編制發(fā)布了四代地震區(qū)劃圖。幾代區(qū)劃圖的編制反映了我國地震科學(xué)發(fā)展的不同階段。編圖方法從簡單的“地震重復(fù)”、“百年尺

7、度地震預(yù)測”發(fā)展到地震危險(xiǎn)性概率分析方法；編圖參數(shù)由地震烈度發(fā)展到地震動(dòng)參數(shù)。汶川、玉樹地震倒塌的大批房屋中，許多是由于未按地震區(qū)劃設(shè)防而倒塌，例如大量的未經(jīng)正規(guī)設(shè)計(jì)的村鎮(zhèn)民居。 </p><p>　　而有些“抗震”房屋雖然已按地震區(qū)劃設(shè)防但仍未免于倒塌。這說明，現(xiàn)行地震區(qū)劃圖對(duì)許多地區(qū)的罕遇地震參數(shù)估計(jì)過低，尚不能保證房屋抗倒塌目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@些房屋遭遇的實(shí)際地震烈度，高于地震區(qū)劃設(shè)防烈度不止一度；而根據(jù)現(xiàn)行

8、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，“抗震”房屋“大震不倒”的保障前提僅限于遭遇到比設(shè)防烈度高一度的地震作用。 </p><p>　　我國鐵路建設(shè)正處在一個(gè)高速發(fā)展的歷史時(shí)期。普遍提高鐵路重要生產(chǎn)生活房屋的抗震能力，是保障公眾生命安全、減輕地震對(duì)鐵路運(yùn)輸破壞程度的前提。對(duì)于地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)鐵路房屋，例如行車調(diào)度、運(yùn)轉(zhuǎn)、通信、信號(hào)、供電、供水建筑，以及6 000人以上的旅客站房等，按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，即按高

9、于區(qū)劃設(shè)防烈度一度的要求加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施，確實(shí)能提高抗震能力，但其提高效果是很有限的。因此建議，對(duì)于建在硬土場地的此類鐵路重要房屋，宜積極采用國內(nèi)外較為成熟的基礎(chǔ)隔震先進(jìn)技術(shù)。國內(nèi)外大量試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)表明，基礎(chǔ)隔震房屋的抗震能力高于同條件下的傳統(tǒng)“抗震”房屋。 </p><p>　　2鐵路房屋采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)的進(jìn)一步探討 </p><p>　　2.1“抗震”房屋與“基礎(chǔ)隔震”房屋 <

10、;/p><p>　　“抗震”房屋是用房屋結(jié)構(gòu)自身的承載力和塑性變形能力直接抗震，立足于“抗”。其缺點(diǎn)是：當(dāng)房屋遭遇高于設(shè)防烈度一度的“大震”時(shí)，即使能夠“大震不倒”，但結(jié)構(gòu)構(gòu)件在利用自身承載力和塑性變形能力耗散地震能量的同時(shí)，構(gòu)件本身也遭到損壞，使房屋喪失了使用功能，且房屋內(nèi)部設(shè)備或物品難免被震壞。而且，即使通過“超規(guī)范”設(shè)計(jì)，能提高房屋的抗震能力，但由于房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面加大，質(zhì)量放大，不僅造價(jià)上升，所受到的地震作用

11、也必然增大，形成了不良循環(huán)。 </p><p>　　區(qū)別于“抗震”房屋，“基礎(chǔ)隔震”房屋立足于“隔”：當(dāng)?shù)卣饋硪u，基礎(chǔ)隔震層能阻隔地震能量向上部結(jié)構(gòu)的傳遞，因而能保護(hù)房屋上部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)備免遭大的損壞。 </p><p>　　2.2國內(nèi)外基礎(chǔ)隔震房屋的應(yīng)用情況 </p><p>　　我國古建筑營造技術(shù)已體現(xiàn)出房屋基礎(chǔ)隔震理念的樸素雛形，譬如北京故宮上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間

12、的糯米石灰墊層等。 </p><p>　　現(xiàn)代的建筑基礎(chǔ)隔震理念是19世紀(jì)末由日本提出并且在日本、美國等國家獲得快速發(fā)展，較為成熟的是采用橡膠隔震支座。應(yīng)用范圍從橋梁到住宅，包括政府大樓、醫(yī)院、學(xué)校、體育場館、博物館等。在1994年美國洛杉磯6.8級(jí)地震和1995年日本阪神7.2級(jí)大地震中，與常規(guī)“抗震”房屋相比，隔震房屋顯示了令人驚嘆的優(yōu)越性。 </p><p>　　20世紀(jì)80年代以來

13、，基礎(chǔ)隔震技術(shù)在我國開始得到關(guān)注并采用。1994年臺(tái)灣海峽發(fā)生7.3級(jí)地震并波及汕頭地區(qū)時(shí)，汕頭市區(qū)同地段的傳統(tǒng)“抗震”房屋發(fā)生了較為劇烈的晃動(dòng)，而“隔震”房屋的住戶們卻沒有震感。目前我國已建造了超過200萬?的隔震房屋，其中絕大多數(shù)采用的是疊層橡膠隔震裝置。 </p><p>　　目前，房屋隔震技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)日趨完善。美國、日本、新西蘭等國家相繼頒布了建筑隔震設(shè)計(jì)規(guī)程。我國也在2001年頒布了《疊層橡膠支座隔震技術(shù)規(guī)

14、程》（GECS126：2001）。 </p><p>　　在國內(nèi)鐵路房屋建設(shè)中，基礎(chǔ)隔震技術(shù)已在“橋建合一”鐵路客站等極少量工程中被采用；而眾多的設(shè)計(jì)使用年限為50年的鐵路重要生產(chǎn)生活房屋，仍以“抗震”方式為主。 </p><p>　　2.3新建鐵路房屋 </p><p>　　為滿足鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)工藝布局等多因素綜合需求，混凝土框架、剪力墻和多層砌體結(jié)構(gòu)類型在鐵路房屋

15、中所占比例很大。而此類房屋結(jié)構(gòu)類型正是國內(nèi)外基礎(chǔ)隔震技術(shù)應(yīng)用較早、較成熟的房屋結(jié)構(gòu)類型。 </p><p>　　按照《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，到2020年，全國鐵路網(wǎng)營業(yè)里程將達(dá)到12×104km以上，這必將引發(fā)各類鐵路重要生產(chǎn)生活房屋的建設(shè)高峰。而這些新建房屋無論其建筑規(guī)模的大小，都將和房屋內(nèi)部的工藝設(shè)備結(jié)合為一體，成為鐵路運(yùn)輸?shù)纳窠?jīng)樞紐，牽一點(diǎn)而動(dòng)全局。因此，房屋和設(shè)備均不喪失使用功能才是地震后鐵路運(yùn)輸

16、系統(tǒng)快速恢復(fù)的關(guān)鍵。 </p><p>　　若按基礎(chǔ)隔震理念設(shè)計(jì)這些新建鐵路房屋，不僅將使房屋本身少受震害，同時(shí)將能很好地防護(hù)房屋內(nèi)部工藝復(fù)雜的設(shè)備。同條件下，新建鐵路房屋“抗震”與“隔震”兩種方式宏觀性能預(yù)測對(duì)比見表1。 </p><p>　　表1新建鐵路房屋“抗震”與“隔震”兩種方式宏觀性能預(yù)測對(duì)比 </p><p>　　2.4既有鐵路房屋 </p>

17、<p>　　在既有線改擴(kuò)建中，對(duì)于需要抗震加固利舊的房屋，用傳統(tǒng)的“抗震”加固方式（即加固后靠房屋結(jié)構(gòu)自身承載、變形能力來抵抗地震作用）較難達(dá)到強(qiáng)度和延性的合理匹配。若采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)對(duì)房屋進(jìn)行加固利舊，不僅加固后抗震能力高于“抗震”房屋，對(duì)于鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的暢行更具獨(dú)特益處。同條件下，“抗震”與“隔震”兩種加固方式的宏觀性能預(yù)測對(duì)比見表2。 </p><p>　　表2既有鐵路房屋“抗震”與“隔震”兩

18、種加固方式宏觀性能預(yù)測對(duì)比 </p><p>　　2.5基礎(chǔ)隔震支座的耐久性 </p><p>　　按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，大部分鐵路重要生產(chǎn)生活房屋設(shè)計(jì)使用年限為50年。實(shí)踐表明，隔震支座的工作壽命可超過50年。如澳大利亞墨爾本某鐵路橋使用橡膠支座，于1889年建成，已使用100多年，老化深度僅為5 mm。目前的橡膠隔震支座產(chǎn)品，大都采用了外圍保護(hù)層以及抗老化劑、阻燃劑等措施，壽命可達(dá)到或超過房屋設(shè)

19、計(jì)使用年限。即使隔震層部件在房屋設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)需要改裝、更換，其施工也是不難操作的。 </p><p>　　2.6基礎(chǔ)隔震房屋的宏觀造價(jià) </p><p>　　從表1和表2還可以看出，和“抗震”房屋相比，由于地震動(dòng)本身主要由隔震層承擔(dān)而不完全需要上部房屋結(jié)構(gòu)本身“硬抗”，因而房屋上部結(jié)構(gòu)的土建造價(jià)會(huì)降低很多，可用于抵消隔震層造價(jià)。有文獻(xiàn)認(rèn)為，隔震技術(shù)是在增加不多的投資情況下來提高建筑物的抗

20、震目標(biāo)。近年來一些隔震房屋工程實(shí)例的宏觀評(píng)估認(rèn)為，同等造價(jià)條件下或造價(jià)略有增、減的條件下，“隔震”房屋的抗震設(shè)防目標(biāo)高于傳統(tǒng)“抗震”房屋的目標(biāo)。 </p><p>　　如果再考慮與“抗震”房屋相比，基礎(chǔ)隔震房屋在地震時(shí)減輕了房屋結(jié)構(gòu)的破壞、減輕了內(nèi)部設(shè)備的損失、減輕了人員傷亡、減輕了鐵路運(yùn)營停工停產(chǎn)損失和震后修復(fù)費(fèi)用等，可見隔震房屋全壽命造價(jià)明顯降低。 </p><p><b>

21、　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 文佳,魏世宏,朱浪濤.隔震技術(shù)原理及存在問題分析[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(02) </p><p>　　[2] 樓楊,潘金生.既有建筑結(jié)構(gòu)隔震加固原理與應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 特種結(jié)構(gòu). 2003(01) </p><p>　　[3] 郭健,劉偉慶,王曙光,洪俊青.隔震技術(shù)在砌體