2025IFUS精选报告丨广州地铁设计院建规院总工刘东铭
阅读：次 发布人：地下空间开发大会
2025年9月25日-26日，第十二届国际地下空间开发大会（IFUS 2025）在上海成功召开，汇聚了国内外顶尖专家，围绕主题“创新 韧性 智慧”展开深入探讨，涌现出一批具有前瞻性和实践价值的研究成果。组委会特别推出IFUS报告系列精选，分享专家精彩观点与深度洞见，持续赋能行业发展。
轨道交通快速发展，振动控制成为关键课题
刘东铭在报告中指出，当前全国轨道交通发展迅速，运营里程已超过1.2万公里。随着轨道交通线网不断加密，融合轨道交通进行地下空间和上盖开发已成为重要发展趋势。然而，与地铁结合进行开发时，地铁振动控制是一个关键问题。据刘东铭介绍，广州地铁集团审批地铁开发方案是否技术可行，主要从安全评估和振动评估两个方面进行。
地铁振动不仅可能对人体产生不舒适影响，还可能影响精密仪器的正常工作，严重时甚至会导致建筑砖墙开裂。振动主要通过轨道经土壤传导至地下空间，再传到上部结构，产生二次振动和噪声。
三种减振手段并存，建筑物减振成为重要方向
目前，地铁振动控制措施主要有三种手段：一是从振源进行减振，即轨道减振措施，包括道砟垫、减振垫、梯形轨枕等，这是最有效的手段，但代价较高且需提前实施；二是在传播路径上设置隔离屏障，如隔离桩、隔离墙、隔振沟等；三是在建筑物层面进行减振，主要采用建筑减振器、减振支座等。
刘东铭通过传导比曲线详细解释了减振原理：当频率比大于根号2时，随着频率比增加，隔振系统效率越来越高。为获得更高隔振效率，需要降低支座刚度，使频率比增大，传导比减小，从而提升隔振效果。
现有产品各有局限，高层建筑缺乏适用方案
报告调研显示，目前市面上主要有三类减隔振产品：橡胶支座、三维隔振支座和钢弹簧隔振支座。橡胶支座适用高度可达80米以上，但减振效果较差，仅为2-5分贝；三维隔振支座和钢弹簧支座减振效果较好，但主要适用于多层建筑。从应用案例来看，上海交响乐音乐厅、上海音乐学院歌剧院等项目的减振措施主要集中在2至7层的低层建筑。
刘东铭详细分析了各类支座的优缺点。橡胶支座可兼顾隔振问题，但竖向高度调整困难，减振效果差，高应力下易出现鼓包现象。三维隔振支座实现了振震双控理念，但构造复杂，适用高度仅为3至5层。传统钢弹簧支座减振效果好、刚度调整方便，但最大缺点是无法抵抗水平力，易在水平作用下失稳，地震或风荷载下可能产生建筑整体摇摆，位移较大还会引发舒适度问题，因此难以应用于高层建筑。
创新设计限位装置，突破钢弹簧支座应用瓶颈
为发挥钢弹簧减振优势并解决其安全性问题，刘东铭团队提出创新思路：正常工作状态下让钢弹簧发挥减振作用，当建筑遭遇地震和强风时，则限制钢弹簧承受水平力。基于这一思路，团队设计了限位装置。
该装置设置了水平限位，可将弹簧水平位移限制在1.5毫米以内，间隙中填充光滑高分子材料。当建筑位移达到1.5毫米时，弹簧退出工作，由水平限位装置承受水平力，确保地震和风荷载下的安全。此外还设计了竖向限位装置，包括拉伸装置和压缩限位，分别由螺栓和中间钢管承受拉力与压力，允许10毫米变形。即使弹簧断裂，限位装置也能保证结构安全。
创新安装更换技术，确保支座长期可靠使用
在支座安装方面，团队采用预压缩技术：加载上部荷载时将支座提前压缩并通过螺母拧紧，待上部结构全部施工完成后再放松螺母，有效解决施工过程中的差异变形问题。支座与预埋件间设置多道抗滑移防线，包括下端焊接挡板和上部预埋件卡槽。支座设计使用年限为50年，需要更换时可切断挡板、通过千斤顶进行操作。团队还提出了双刚度计算方法，并通过足尺试验验证，竖向加载曲线显示三次反复加载的曲线均高度吻合。
58米高层项目成功应用，创国内钢弹簧隔振支座新高度
该技术已在广州21号线科学城站项目中成功应用。21号线穿过整个地块开发，由于建设较早未预留轨道减振措施，为实现高强度开发，必须从其他途径解决振动问题。项目总高度达58米。
设计前的现场测试显示，正线最大超标5.4分贝，主要频带为30至80赫兹。地下室距离地铁水平距离仅6米，竖向距离不足10米。团队在车库顶板设置隔振层，整个建筑单次自振周期计算为3.2赫兹，未设置阻尼器。计算分析表明，未隔振前结构最大振级为70至80分贝，隔振后可控制在60分贝左右，整体降低14至20分贝，分频振动均有显著降低，可满足相关规范要求。
该项目为A级高度超限高层结构，存在五项不规则项。团队对关键构件承载力放大系数取1.3，并针对弹簧支座刚度连续变化的复杂情况，提出专门计算方法。在中振和大振作用下，计算结果均能满足预设性能目标。团队还对支座进行了气象验算和风振计算，均满足要求。
技术前景广阔，有望提升至80米应用高度
刘东铭表示，目前该结构已施工完成，该技术可适用于高层建筑，地铁振动控制效果良好，是国内应用钢弹簧隔振支座最高的建筑。项目高度为60米，后续团队希望将适用高度提升至80米，并将与同济大学合作开展大比例振动台试验。刘东铭表示，期待未来有机会继续与行业同仁进行交流和分享。
本期聚焦广州地铁设计研究院股份有限公司建筑规划设计院总工程师刘东铭的大会报告《轨道交通融合开发项目新型减隔振技术研究与应用》，系统介绍了针对地铁振动控制的前沿技术成果，一起来看↓↓↓
▲刘东铭在IFUS2025大会现场做报告
文/大会秘书处整理
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