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裝配式建筑 | 實例分析超高層裝配式建筑如何抗震

廣東建筑工業化展     2018-01-11     1061

 

裝配式的建筑,柱子和梁都是現場拼裝而成,遇到大地震到底安全嗎?日本地震頻發,一般的小地震,老百姓早已習以為常,即使是2011年3月11日的9級大地震,居然有房子沒被震倒,房屋真正成為人們安全堅固的壁壘。他們是怎么做到的呢,他們的裝配式建筑與隔震減震措施是怎樣完美交圈的呢? 以下是東京本八幡的一棟超高層全預制結構的實例分析。


本八幡超高層建筑的抗震利器

 

一、基本結構

 

框架結構,結構高度144.2米。地上42層,標準層層高3.3米,一層地下室,管樁基礎。

 

 

二、平面與體型

 

1、體型對稱,外框投影邊長41.4米,高寬比3.48。規整的平面與體型,較小的高寬比,是結構利于抗震的第一步。


2、內筒與外圈均為PC框架(PC柱、PC梁)。在內筒內側有一榀鋼框架(見圖示),由鋼柱鋼梁建造(僅作為機械升降停車庫,基本不作為抗側力體系)。

 


日本高層建筑普遍使用框架結構,剪力墻只在低、多層中使用,是因為日本人認為剪力墻相比框架而言抗震性能不明確;更重要的是,框架相比剪力墻更加“柔”,能夠承受更大的變形,在日本的規范中,框架結構的層間位移角(就是樓層的水平位移除以層高)可以允許做到1/120,而國內為1/550,即日本認為地震時讓建筑“適當搖擺以釋放能量”要好過“硬扛”。配合以隔震減震技術,日本的框架結構可以做到200米高。

 

三、減震柱的使用

 

減震原理:當地震來臨,柔性建筑就開始晃動,所產生的能量就要全部被減震柱吸收掉,保護關鍵的柱子、梁不被破壞。
布置位置:內筒三跨PC柱的左右兩跨,四周各2根,每層8根;從1層布置至29層,共計232根。

 

▲內筒三跨PC柱的左右兩跨

 


▲從1層布置至29層


內筒框架因剛度較大,將分配較大的水平作用(約60%~80%的地震、風荷載)。尤其是內筒角部變形較大,故將減震柱布置于此,可最大限度發揮其吸收能量、保護主體的功能。而只布置3/4高,是因為結構底部承擔了主要的水平剪力與傾覆力矩。頂部雖然位移較大,但位移角參數能控制在有效范圍,安全無影響,加上底部3/4已有減震器參與工作,頂部加速度也能得到有效控制。

 

減震柱構造:上下兩塊對稱的帶翼緣鋼板,與梁可靠連接,中間是相對較軟(屈服點低)的鋼材。

 

對于高層彎剪型結構,水平剪力最大一般出現在樓層中部,此處設置較低屈服點的鋼材,可以充分發揮其承擔剪力、變形耗能作用。可通過計算調整軟鋼厚度及尺寸,使其符合大震下的往復受剪變形性能。

 

減震柱施工圖:首層至6層各減震柱型號有差別,而7~29層則統一一種型號,區別在于軟鋼板厚以及上下板端的連接節點。



▲7~29層減震柱布置圖

 

減震柱凈高2800,分為三段,上下兩段(紅色所圈)位安裝加勁板,中間為軟鋼。

 

上下兩端安裝加勁板通過錨桿固定于上下梁之間,梁為PC大梁,已預留錨孔,將加勁板的錨桿穿過錨孔用錨板螺釘擰緊固定。


▲錨桿與梁的連接 

 


▲減震柱與梁的連接

 

不僅僅技術上完全實現,樓書上也將減震柱作為抗震安全的重點進行宣傳,圖片讓客戶簡單易懂。


 

四、其他防震安全措施

 

門框與門之間的變形空間:地震時即使門框變形,人們也能打開門逃生。

 


▲門框空隙變形示意

 

電梯防震感應控制:當監測到先行到達的地震縱波,電梯防震感應立即啟動,正在行駛的轎廂將停在就近的樓層,并開門停止運行。


▲電梯防震感應控制


全預制的關鍵:強節點

除了采用高大上的減震技術,預制結構本身的節點也是關鍵,只有做好了“強節點”連接,才能保證裝配建筑抗震性能不低于現澆。


▲梁套筒連接 



▲預制柱柱頭鋼筋


萬科的應用


北京萬科的金域緹香是國內第一個工業化隔震項目,采用18層的裝配式剪力墻+隔震支座,在8度設防的北京,略顯偏剛的裝配式剪力墻通過隔震層與基礎“隔開”,有效降低70%的地震作用。

 


▲隔震層施工


▲隔震支座

來源:筑龍BIM

 

組委會聯系方式 

項目一組

盧毅                                        殷鋒  

座機:020-61198842        座機:020-62139606 

手機:137 1143 0398        手機:185 6528 2359    

Q  Q:323201814               Q  Q:1684672007 

 

江彩霞                               黃祺

座機:020-62139617      座機:020-62139602

手機:159 1574 4203      手機:138 2547 5605

Q  Q:3197096891          Q Q: 2724397436

 

項目二組 

李健銘                              梁建林  

座機:020-61198891     座機:020-62139604

手機:158 1708 8364    手機:155 2139 4660

Q  Q:3544579318        Q  Q:516165433


項國澳

座機:020-62139624

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Q  Q:3275574349

 

市場部·媒體合作

郭穗豐                              鄧海蓮

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