一种用于软弱地基的新型隔震组合结构

本发明属于混合被动控制领域，涉及一种新型隔震结构，具体而言，涉及一种用于软弱地基的新型隔震组合结构。

背景技术：

1、近年来，重大灾害频发，引发了社会各界对结构安全性的关注，尤其对医院、学校、水工大坝、核电站的极限抗震能力日益重视。科技能力的提升促使人们对这些结构的抗震能力提出更高要求。而某些重要结构甚至要求在万年一遇的地震下保持功能完整性。在这一背景下，隔减震技术备受关注。

2、当前的隔震技术包括基础隔震、层间隔震、岩土隔震、周期隔震等，但各自又存在着一定的不足：基础隔震水平位移较大、层间隔震可能导致结构失效、岩土隔震的承载力低且技术性要求高、周期隔震减震作用有限。特别是在软基遭遇强震时，这些问题更加明显，因此需要采用先进技术进一步减小地震响应。

3、本发明创新地采用了封闭式地下隔震墙与基础隔震相结合，以解决上述问题。封闭式地下隔震墙对主体结构扰动小，年久失效后可在外围重新构建，可以提高地基承载力。与传统隔震垫组合使用，可以显著提升上部结构的抗震安全性。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种用于软弱地基的新型隔震组合结构，通过封闭式地下隔震墙与基础隔震的有效结合，实现对软弱地基承载力的有效提高，并进一步提升了上部结构的抗震能力。

2、本发明的技术方案：

3、一种用于软弱地基的新型隔震组合结构，包括筏板基础13、隔震支座4、封闭式地下隔震墙水平部分5、封闭式地下隔震墙墙倾斜部分7、外侧导墙6、内侧导墙9和设置在安全壳1下的底板3，安全壳底板3与筏板基础13通过隔震支座4连接，筏板基础13与封闭式地下隔震墙的水平部分5通过连接卡槽16刚性固接，封闭式地下隔震墙的水平部分5外端连接封闭式地下隔震墙的倾斜部分7；安全壳1位于安全壳底板3上，其外部设置屏蔽厂房2。

4、所述封闭式地下隔震墙的水平部分5水平设置于地面下侧，封闭式地下隔震墙的水平部分5内侧与筏板基础13的侧边通过连接卡槽16固接；地下隔震墙的水平部分5外侧与地下隔震墙的倾斜部分7通过混凝土结构胶10相连，构成截面为三角形，整体呈锥型的封闭式地下隔震墙结构框架；导墙包括两种，均为l型导墙；第一种导墙6设置在地下墙框架外保留土体12一侧，位于地面与地下隔震墙的倾斜部分7的夹角处，保证导墙6的两面分别贴合地面下侧与地下隔震墙的倾斜部分7的外表面且导墙两面夹角为钝角；第二种导墙9设置在地下墙框架内基础施工土体11一侧，位于地下墙的水平部分5与地下隔震墙的倾斜部分7的夹角处，保证导墙9的两面分别贴合地下隔震墙的水平部分5下表面与地下隔震墙的倾斜部分7的内表面且导墙两面夹角为锐角。

5、所述封闭式地下隔震墙结构倾斜部分设置有两层，分别为混凝土层14和土工防渗塑膜层15；土工防渗塑膜层15位于内侧，紧临外侧混凝土层15。

6、所述混凝土层14内设有钢筋笼8。

7、筏板基础13与封闭式地下隔震墙共同形成锥型的封闭式结构，地下隔震墙的倾斜部分在地下相交汇连通。

8、所述隔震支座4为叠层橡胶支座，设置于安全壳底板3与筏板基础13之间，呈等间距分布。

9、所述隔震支座4的设计通过场地特性和安全壳质量来匹配刚度阻尼和数量等相关设计参数。

10、所述安全壳底板3与筏板基础13舍弃了传统的固接方式。借助隔震设计,通过设置隔震支座4调整安全壳的阻尼动力特性，减小了筏板基础传递到安全壳的震动能量。

11、本发明的有益效果：

12、(1)封闭式地下隔震墙设置于结构外围，在减震同时兼具防渗的作用：在有效减小筏板基础部分地震动响应的基础上，也能避免结构在地震与地下水综合作用下基础受地下水渗流等影响产生结构沉降而破坏。根据数值仿真的实际算例验证，倾斜设置地下墙相比传统的竖直设置的地下墙能更有效的发挥隔震作用，且封闭口的倾斜式地下墙隔震效果尤为显著。

13、(2)封闭式地下隔震墙结构与隔震垫的隔震方式组合应用于本发明，对结构上方重要建筑产生双重保护效果：通过在基础外围设置倾斜式隔震墙，起到类似夯土地基的体系式减震效果，隔离了基础与外界土体，同时使内侧土体更密实，能有效加强散粒状土等承载能力较弱的松散土体；在筏板基础处降低加速度响应幅值，有效起到隔减震作用；又通过隔震支座调整安全壳的自振频率和阻尼动力特性，隔离或减轻地震作用在安全壳与基础之间作用的传递和影响，对安全壳进一步起到隔减震作用。在二者叠加使用下能大幅减少其在地震条件下的最大振动响应加速度值，减隔震效果相比传统基础隔震方式更好。

14、(3)外围封闭式地下隔震墙倾斜部分对主体结构的扰动较小，在不改变原有主体结构的情况下就能实现；年久失效后可以在外围重新构建，而不需要将整个抗震结构进行维护，从而减少了围护所需的经济成本；本发明适用于抗震、防渗性能都有一定要求的建筑结构，同时适用于对承载力不足的地基，如非岩性地基，带有软弱覆盖层等进行加固处理，尤其适用于三代大型压水堆型核电站结构的抗震设计。

15、(4)封闭式地下隔震墙的倾斜部分自身重力与其所受外侧土体压力平衡且相互抵消，有效减小了由于筏板基础施工，内部土方开挖时地下连续墙由于外侧土体侧压力而造成的形变，降低安全隐患。

技术特征：

1.一种用于软弱地基的新型隔震组合结构，其特征在于，该新型隔震组合结构包括筏板基础(13)、隔震支座(4)、封闭式地下隔震墙水平部分(5)、封闭式地下隔震墙墙倾斜部分(7)、外侧导墙(6)、内侧导墙(9)和设置在安全壳(1)下的底板(3)，安全壳底板(3)与筏板基础(13)通过隔震支座(4)连接，筏板基础(13)与倾斜式地下墙的水平部分(5)通过连接卡槽(16)刚性固接；安全壳(1)位于安全壳底板(3)上，其外部设置的屏蔽厂房(2)与筏板基础(13)相连。

2.根据权利要求1所述的用于软弱地基的新型隔震组合结构，其特征在于，所述封闭式地下隔震墙的水平部分(5)平行设置于地面下侧，地下隔震墙的水平部分(5)内侧与筏板基础(13)的外侧通过连接卡槽(16)连接；地下隔震墙的水平部分(5)外端与地下隔震墙的倾斜部分(7)通过混凝土结构胶(10)相连，构成截面为三角形，整体呈锥型的封闭式地下隔震墙结构框架；导墙有两种，均呈l字型；外侧导墙(6)设置在外部框架内保留土体(12)一侧，位于封闭式地下隔震墙的水平部分(5)与封闭式地下隔震墙的倾斜部分(7)的连接处，保证导墙(6)的两面分别贴合保留土体(5)表面与地下隔震墙的倾斜部分(7)的外表面且两面夹角为钝角；内侧导墙(9)设置在外部框架外开挖土体(11)一侧，位于封闭式地下隔震墙的水平部分(5)与封闭式地下隔震墙的倾斜部分(7)的连接处，保证导墙(9)的两面分别贴合地下隔震墙的水平部分(5)下侧与地下隔震墙的倾斜部分(7)的内表面且两面夹角为锐角。

3.根据权利要求1所述的用于软弱地基的新型隔震组合结构，其特征在于，所述组合倾斜式地下墙结构设置有两层，分别为混凝土层(14)和土工防渗塑膜层(15)；混凝土层(14)位于外侧，其紧压土工防渗塑膜层(15)。

4.根据权利要求1所述的用于软弱地基的新型隔震组合结构，其特征在于，所述混凝土层(14)内设钢筋笼(8)。

5.根据权利要求1所述的用于软弱地基的新型隔震组合结构，其特征在于，筏板基础(13)两侧的封闭式地下隔震墙结构在地下贯通连接，为封闭结构。

6.根据权利要求1所述的用于软弱地基的新型隔震组合结构，其特征在于，所述隔震支座(4)为叠层橡胶支座，设置于安全壳底板(3)与筏板基础(13)之间，呈等间距分布。

技术总结本发明属于被动控制领域，公开了一种用于软弱地基的新型隔震组合结构，包括筏板基础、屏蔽厂房、隔震支座、安全壳和封闭式地下隔震墙，安全壳底板与筏板基础通过隔震支座连接，封闭式地下隔震墙布置在筏板基础下部，可以有效提高基础隔震结构的抗震性能和软土地基的承载能力。本发明借助成熟的水工帷幕技术构筑封闭式地下隔震墙，其特色在于同时解决了强震作用下结构的抗震需求与软土地基承载力不足的问题。适用于软土地基条件下对抗震具有较高要求的建筑结构，尤其适用于三代核电站的隔减震设计，显著地提高了使用结构的体系式抗震安全。技术研发人员：李建波,陈柯桦,刘宇受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2