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智慧建造全国最大“抗震医院”

来源:光明网2021-12-09 10:27
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  四川西昌位于川西高原安宁河-则木河地震带,海拔1500米以上。

  近日,中建一局总承包公司在这里建设的一座抗震烈度9度的全国在建最大“抗震医院”——川投西昌医院项目主体全面封顶。他们是怎样创新建造工艺,智慧建造了全国在建最大“抗震医院”项目的呢?

  川投西昌医院占地面积202亩,总建筑面积约29.79万平方米,系全国最大建筑面积的“抗震医院”。项目总投资约35亿元,由三级综合医院、国际医养服务中心、教育与就业培训中心3部分组成。

智慧建造全国最大“抗震医院”

  智慧数据提升抗震结构建造精度

  川投西昌医院项目距离安宁河地震断裂带不到200米,属于9度高烈度设防区、可建乙类高层建筑区域,其结构设计属于超A级高度的超限高层建筑。

  9度高烈度的概念是什么?项目经理杜飞解释说,要说清这个问题,要先讲清什么是地震烈度?“地震烈度,简称烈度,就是发生地震时,波及范围内地面振动的激烈程度,也就是地震影响和破坏的程度。7度以上就是高烈度地震,9烈度地震时,地面破坏严重,出现普遍性楼房房倒屋塌,最明显的情况就是铁路上的铁轨会扭曲变形。”

  项目于2019年3月经二次通过全国超限审查及结构安评工作。在设计阶段,项目开始利用BIM技术模拟综合医院的地震作用力逬行了分析。BIM模拟计算地震作用力,分别获得了重要的减震系数、反应谱分析系数。获得这两种数据,对项目抗震建造成功与否,关系重大。

  在多种组合结构形式的对比中,项目最终决定采用基础隔震的钢筋混凝土框架-剪力墙结构,并设置隔震层黏滞阻尼器、上部结构BRB屈曲约束支撑、核心筒型钢劲性柱和钢板剪力墙等多项减隔震措施,

  这样的“组合拳”建造的“抗震医院”项目,有效地抵抗了罕见的地震破坏力。

  项目总工程师曹波说:“从BIM技术模拟受力分析明显看出,采用非隔震建筑结构形式,在罕见的地震破坏力作用下,可将建筑造成整体倒塌式破坏,而采用减隔震结构形式在同样等级的地震力模拟作用下,未见损伤或有较小损伤,这充分说明了基于BIM技术的减隔震设计,不仅是项目一大亮点,也是建筑结构安全可靠的重要保障。”

  铅芯隔震橡胶变身“定楼神器”

  项目技术人员获得了重要的“抗震医院”抗震的理论数据,那么怎样让理论数据应用到项目建造实践中呢?

  针对项目所在的特殊地质情况,项目采用工程基础整体隔震建造方式,即在隔震层设置517个超大直径铅芯隔震橡胶支座,稳稳支撑起整个医院的上部结构。

  铅芯隔震橡胶支座是建造抗震工程的重要设施,那么它是怎样让如此重的工程结构,抵抗住强烈的地震破坏力的呢?

  曹波说,铅芯隔震橡胶支座由支承荷载的层状橡胶、钢板及吸收耗能的铅芯组合而成,铅芯提供了地震下的耗能和静力荷载下所必须的屈服强度与刚度,具有较强的初始刚度,在地震作用力下变形较小。这种隔震支座将建筑的水平变形集中于隔震层,使80%以上的地震能量不能传递至隔震层上部,可将上部结构从激烈的摆动转化为缓慢的平动,以达到震时“地动,楼不动”或“地大动,楼小动”的目的,这样整个大楼就像是建在隔震层上的一座建筑。

  川投西昌医院项目采用的铅芯橡胶隔震支座最大直径达到1.4米,自重高达4.5吨,上下安装板宽度达到1.5米,支座高度到达0.52米,上下安装板预留孔有12个,安装工序复杂精度要求高,在安装过程中极易出现偏位问题。

  针对这项建造难题,项目釆用“避让式四点定位微调节技术”“隔震支座与下支墩高精度贴合安装技术”、“三角形中心定位试穿安装技术”等多项创新建造工艺。在缩减工期的同时,达到隔震支座精准安装的效果,保证了隔震支座支墩浇筑质量,形成了一套部级优秀工法《超大直径铅芯橡胶隔震支座安装施工工法》。

  粘滞阻尼器化作阻风“大气囊”

  为让项目更好地抵御和消减地震对工程的破坏力,项目技术人员还在工程隔震层内的高矮支墩之间,设置了80个水平速度型粘滞阻尼器,犹如给项目装上了“安全气囊”,可最大限度消耗地震破坏力。

  粘滞阻尼器是个耗能减震装置,也是抵御和消减地震破坏力的神器,它的工作原理是利用阻尼介质粘性,提供阻尼来耗散地震的振动能量,是一种应用极为广泛且非常有效的减震技术。

  地震来袭之际,粘滞阻尼器是怎样工作的呢?看看它的内部结构就知道了。

  它的内部犹如一个汽车发动机,由缸体、活塞、阻尼介质、端盖、导杆及连接体组成。活塞可在缸体内进行往复作用,活塞上开有适量小孔与缸体间留有空隙。当建筑结构产生轻微变形后,活塞与缸体发生相对运动,迫使阻尼介质从小孔或空隙中流动,从而产生阻尼力,将振动能量通过粘滞耗能消掉,以减少建筑结构的形变。

  要在工程中安装好粘滞阻尼器较为困难,主要的难点就是这个项目的隔震层较矮,在狭小空间内,运输和吊装阻尼器较为困难。对此,项目专门设计了阻尼器运输小车,其功能可同时满足阻尼器运输及竖向吊装,解决了这个棘手赃题,最终粘滞阻尼器全部成功安装,给大楼又加了一道抗震的安全阀。(中建一局 罗雪柏)

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