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万科天空之城采用减隔震技术

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万科天空之城项目位于西虹桥商务区,距离虹桥核心商务区5.5公里,距离国家会展中心约4.0公里,是上海市轨道交通17号线徐泾车辆基地上盖项目,集商业、办公、住宅等业态,于轨道交通车辆基地的顶板上一体化实现,是复杂系统、多方统筹、综合性极高的项目类型。

从2015年下半年项目启动,万科天空之城结构设计的第一个探索是采用隔震转换还是全框支硬转换。采用隔震转换,盖上住宅高宽比较大,存在抗倾覆的问题;采用硬转换,当时国内车辆段项目还未像现在这般如火如荼,已有的全框支剪力墙项目较少,且都位于低烈度区。2015年11月,邀请包括汪大绥大师在内的多位专家为项目把脉,专家认为做隔震转换较为合适,后来项目按此推进。

第二个探索是隔震支座和转换结构布置的方式。初始方案计划在柱顶布置支座、支座上方设置转换梁。这种方式受下部柱网影响较大,在咽喉区(柱网较为杂乱)或其他大跨位置难以应用。转换方式逐渐演变为“三明治”式,在箱型转换上方布置支座,支座上方设置厚板作为上部住宅的“基础”。对于同样的房型,下部隔震支座的布置比较接近。

第三个探索是隔震结构要怎么设计。虽然抗规中有关于隔震结构设计的条文,但是内部讨论过程中,大家认为抗规中分部设计法是在计算软件不够成熟、设计人员对隔震结构不够了解的阶段采用的一种简化设计方法。认识到这个问题,和隔震结构的抗风设计有关。隔震橡胶支座的铅芯屈服力不能太小,因为要满足抗风要求;屈服力也不能太大,否则减震效果不佳。本项目盖上住宅为14~17层,风荷载作用较大,又要满足降1度设计的要求,最终留给隔震层刚度布置的“窗口”非常小。这样,很自然的会考虑,是否可以在隔震层满足抗风和大震位移要求的前提下,采用整体模型进行隔震计算。恰巧《建筑隔震设计标准》的征求意见稿颁布,设计思路和我们非常接近,之后就按照隔震标准的整体设计法推进。结构超限评审会于2019年7月举行,彼时隔震标准还未正式发布,但是上海市的超限评审专家本着实事求是的原则,对我们采用整体设计法也是认可的。

第四个探索是对地震波的阻尼比调整。隔震结构阻尼比较大,可以达到0.15~0.30,用阻尼比为0.05的规范反应谱为目标谱的地震波进行时程计算,造成地震响应偏小。采用傅里叶变换和逆变换的方法,对地震波的幅值谱进行调整,相位谱不变;通过迭代,使得新的地震波的反应谱与大阻尼比的规范谱较为接近。以上海大震波为例,经过调整的地震波,波形基本不变,但是与阻尼比为0.15的反应谱吻合的很好。阻尼比调整后的上海大震波计算得到的隔震支座位移大于未调整的地震波,但幅度不大。这个探索是个很好的尝试,对隔震结构受地震波阻尼比的影响有了一个较为定量的认识。

最后一个探索是建筑师的贡献,对地库顶板隔离缝的处理。隔震结构的应用推广中,隔离缝可能产生的坠落和漏水风险一直是个绕不过去的问题。建筑师巧妙的在地库顶板的隔离缝下设置排水沟,同时解决了这两个问题。

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