建筑结构丨清华大学教授潘鹏：地铁周边建筑三维隔振技术研究

清华大学教授潘鹏在“第四届工程结构减隔震与高效抗震技术交流会”上做了题为《地铁周边建筑三维隔振技术研究》的精彩报告！

报告主要分为五个部分：技术背景；三维隔震（振）装置开发；三维隔震（振）结构振动台试验；建筑三维隔震（振）技术的工程应用；总结。

开篇介绍了研究背景和意义。中国地铁全面建设，40多个城市开始修建地铁， 未来十年中国轨道交通市场将建7395公里地铁线，总价值达3万8千亿。地铁运行引起的环境振动已成为城市重要的环境污染源。

地铁运行激励所导致的周边结构振动，特别是竖向振动不容忽视。建筑应对地铁环境振动的综合解决方案主要有三种：轨道隔振、传播途径隔振、建筑物隔振。

一、技术背景

该部分主要介绍了建筑三维隔震（振）技术的定义。

二、三维隔震（振）装置开发

本节介绍了橡胶-双摩擦摆三维隔震（振）支座的定义、支座性能试验、支座试件竖向刚度、支座试件极限承载力、支座水平性能、支座性能试验的结果。

通过支座性能试验主要结论如下：1）竖向压力变化的幅值增大时，表现出的等效竖向刚度减小，因此区分竖向单调刚度（大幅值）和竖向循环刚度（小幅值），分别为296kN/mm和458kN/mm。预计在轨道交通振动隔振中支座表现的自振频率为8.8Hz。2）支座试件极限受压承载力不小于7倍基准竖向承载力，受压稳定性强。3）支座试件的水平性能特性和常规摩擦摆隔震支座基本一致。

三、三维隔震（振）结构振动台试验

本节介绍了三维隔震（振）结构振动台的试验概况、振动台竖向振动试验、振动台地震试验。

通过一钢框架结构进行三维振动台试验，主要结论如下：1）安装竖向自振频率9Hz的3D-RFPS后，上部结构在轨道交通竖向振动下的响应显著减小，楼板测点Z振级减小5.2~16.7dB。楼板自振频率和支座竖向自振频率相差较大时隔振效果更显著。2） 3D-RFPS的上部结构水平向地震响应减小约70%，而竖向地震响应增大约15%。3） 三维隔震（振）支座通过水平滑动可以有效降低结构在地震作用下可能出现的摇摆响应。

四、建筑三维隔震（振）技术的工程应用

本节介绍了建筑三维隔震（振）技术的具体工程案例。案例为北京地铁16号线北安河车辆段上盖项目。主要讲述了项目概况、支座的布置应用、竖向振动检测、非隔振情况模拟对比等。

五、总结

结论如下：

1、 三维隔震（振）支座开发。开发了橡胶-双摩擦摆三维隔震（振）支座（ 3D-RFPS ），以厚叠层橡胶单元进行竖向隔振，双曲面摩擦摆单元进行水平隔震。具有承载力大，变形能力强和竖向与水平解耦的特点。

2、 竖向隔振性能。使用3D-RFPS 支座的三维隔震（振）结构，在轨道交通竖向振动作用下，上部结构的竖向振动加速度Z振级减小5.2~16.7dB。竖向隔振性能良好。

3、 水平隔震性能。使用3D-RFPS 支座的三维隔震（振）结构，在三向罕遇地震作用下，上部水平向峰值加速度减小约70%。水平隔震性能良好。三维隔震（振）结构的竖向地震响应被放大约15%。三维隔震（振）支座通过水平滑动可以有效降低结构在地震作用下可能出现的摇摆响应。

4、工程应用。3D-RFPS 支座已应用于北京地铁16号线北安河车辆段上盖项目中。采用三维隔震（振）技术的办公楼经实测，楼内全部10个测点的平均Z振级在63~69dB，均不超过72dB，满足相关规范的舒适性要求。

责任编辑：左丹丹

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