建筑工程隔震橡膠支座安裝施工分析

徐曉良

(廈門湖里區(qū)財(cái)政審核中心 福建廈門 361005)

0 引言

建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)在我國(guó)經(jīng)過(guò)了20余年的發(fā)展，理論研究成熟，結(jié)構(gòu)減震效果顯著，工程應(yīng)用廣泛，但目前國(guó)內(nèi)總體上隔震支座安裝施工的成熟和可參照的工法尚未形成，造成各種質(zhì)量問(wèn)題。據(jù)施工質(zhì)量分析，隔震支座安裝的難點(diǎn)和重點(diǎn)，主要在于如何控制好下預(yù)埋鋼板定位的精度和水平的精度?；?，本文擬分析、論述其施工工藝原理及其施工工藝流程及操作要點(diǎn)[1-8]。

1 建筑工程隔震橡膠支座應(yīng)用概述

隔震技術(shù)是一種被動(dòng)的振動(dòng)控制技術(shù)，其原理是延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的周期，在建筑工程上的應(yīng)用日趨成熟。建筑隔震工程中，隔震技術(shù)是通過(guò)在建筑基礎(chǔ)(或下部結(jié)構(gòu))和上部結(jié)構(gòu)之間，沿著水平向設(shè)置隔震層(柔弱軟層)，將建筑物分為上部結(jié)構(gòu)、隔震層和下部結(jié)構(gòu)3部分。隔震技術(shù)其原理是延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的周期，從理論知識(shí)可知，地震時(shí)上部結(jié)構(gòu)的地震能量大大減少，從而減輕地震作用[9]。隔震層可由各種隔震支座及其他相關(guān)構(gòu)件組成，目前隔震支座主要采用的是隔震橡膠支座(簡(jiǎn)稱隔震支座)。

隔震支座一般有LRB和LNR兩種型號(hào)，LRB是帶有鉛芯能耗能的橡膠支座，LNR是普通橡膠支座，其中LRB內(nèi)部構(gòu)造示意如圖1所示，隔震支座最重要的技術(shù)參數(shù)是水平變形性能，如：屈服前剛度、屈服后剛度、水平等效剛度和屈服力。隔震支座常用直徑介于400mm～1200mm，高度通常小于直徑的1/2。隔震支座由圓形的或方形的支座本體和上、下連接板組成，在建筑隔震工程中，通過(guò)結(jié)構(gòu)的上、下支墩預(yù)埋的鋼板及其配套的螺栓等連接而成為整體[1-3,9]，隔震支座及上下支墩現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)大樣如圖2所示。

圖1 鉛芯橡膠支座(LRB)

圖2 隔震支座及上下支墩節(jié)點(diǎn)

根據(jù)中國(guó)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)的初略統(tǒng)計(jì)，截至2017年12月，我國(guó)已建成了超過(guò)6000棟的隔震建筑，福建省已建和在建超過(guò)40棟，總建筑面積超過(guò)18萬(wàn)m2，這些隔震建筑主要是廈門市的幼兒園和中小學(xué)校舍。我國(guó)隔震建筑主要是基礎(chǔ)隔震形式，以及少部分的層間隔震形式，如圖3所示。隔震層絕大多數(shù)安裝了隔震橡膠支座[1-3,9]。隔震支座安裝施工及驗(yàn)收在國(guó)家規(guī)范JGJ360-2015《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[1]實(shí)施之前，基本按照原有的混凝土和鋼結(jié)構(gòu)有關(guān)國(guó)家技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工和驗(yàn)收，福建省也于2016年發(fā)布了DBJ/T13-252-2016《福建省建筑工程隔震橡膠支座和裝置施工及驗(yàn)收規(guī)程》[2]。

(b)層間隔震(底層柱頂)圖3 兩種結(jié)構(gòu)隔震形式

2 施工工藝原理

隔震支座上、下連接板采用對(duì)拉條鋼拉結(jié)；預(yù)埋鋼板及隔震支座連接板上合理增設(shè)吊孔，配合吊具吊運(yùn)預(yù)埋鋼板及隔震支座；測(cè)量?jī)x器精確預(yù)埋鋼板的定位；下支墩(柱)采用二次澆搗或者二次灌漿方式[1-3]，錨定架上的調(diào)節(jié)螺栓及水平尺調(diào)整下預(yù)埋鋼板水平度；下預(yù)埋鋼板增設(shè)澆筑孔及排氣孔。圖4以隔震支座安裝示意圖來(lái)表明其施工工藝原理。

1-錨筋；2-上預(yù)埋螺套；3-連接螺栓；4-上預(yù)埋板；5-上連接板；6-螺母；7-螺柱；8-支座本體；9-對(duì)拉條鋼；10-下連接板；11-下支墩(柱)；12-下預(yù)埋板；13-下預(yù)埋螺套；14-高度調(diào)節(jié)螺栓；15-端板；16-錨定架圖4 隔震支座安裝示意

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

施工工藝流程可分為7個(gè)主要步驟，具體為：①安裝準(zhǔn)備；②下支墩(柱)混凝土施工；③下預(yù)埋板定位和安裝；④下支墩(柱)混凝土二次施工；⑤隔震支座安裝；⑥上預(yù)埋板定位和安裝；⑦隔震層混凝土施工。其中常規(guī)的混凝土工程施工就不再做詳細(xì)介紹。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1安裝準(zhǔn)備

(1)施工單位在企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人的組織下編制隔震施工技術(shù)方案，經(jīng)過(guò)監(jiān)理單位項(xiàng)目總監(jiān)理工程師審批后才可開展施工；對(duì)施工圖及相關(guān)規(guī)范提前熟悉，參加圖紙會(huì)審；邀請(qǐng)隔震技術(shù)咨詢單位對(duì)所有參與該項(xiàng)目建設(shè)的相關(guān)人員進(jìn)行隔震技術(shù)的培訓(xùn)[1-2]。

(2)提前向國(guó)內(nèi)隔震支座國(guó)有生產(chǎn)企業(yè)訂貨，簽訂供貨合同；配合業(yè)主方或代建單位對(duì)隔震支座進(jìn)行第三方抽樣檢驗(yàn)。

(3)隔震支座的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，應(yīng)提供質(zhì)量證明文件：原材料及其連接件檢測(cè)報(bào)告、產(chǎn)品合格證(附上具體生產(chǎn)日期)、出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)報(bào)告、其他必要相關(guān)資料。

(4)隔震支座安裝前，建筑設(shè)計(jì)單位(隔震技術(shù)咨詢單位)應(yīng)向施工單位進(jìn)行隔震支座安裝和隔震構(gòu)造等方面的技術(shù)交底。

(5)隔震支座及其預(yù)埋板的進(jìn)場(chǎng)存放直至工程竣工前，應(yīng)平放且碼置整齊牢固，遠(yuǎn)離熱源、酸堿、油類和化學(xué)品等。隔震支座進(jìn)場(chǎng)堆放如圖5所示。

圖5 隔震支座堆放

3.2.2下支墩(柱)混凝土施工

下支墩(柱)混凝土工程施工同常規(guī)的鋼筋混凝土工程施工。為確保下預(yù)埋板的安裝精度，下支墩(柱)混凝土宜采取二次澆筑的方式，也可以采用二次灌漿的方式[2-4]。如果采用二次澆筑的方式，首次澆筑至距下預(yù)埋板標(biāo)高500mm～1000mm(即大于錨筋的直線長(zhǎng)度)，澆筑完成后再綁扎加密的網(wǎng)片鋼筋，如圖6(a)所示。如果采用二次灌漿的方式，那么混凝土澆筑至距下預(yù)埋板標(biāo)高30mm～50mm，再用專用的灌漿料填充密實(shí)。

3.2.3下預(yù)埋板定位和安裝

為保證下預(yù)埋鋼板能夠精確定位，保證豎向荷載作用位置不發(fā)生改變，下預(yù)埋板安裝質(zhì)量的關(guān)鍵所在是水平位置精度的誤差控制[5-8]。當(dāng)混凝土達(dá)到初凝后，利用測(cè)量?jī)x器(全站儀)在下支墩(柱)混凝土表面標(biāo)示出下預(yù)埋板中心和邊界4點(diǎn)的位置及預(yù)埋板板頂標(biāo)高，在下支墩(柱)邊設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)，對(duì)下預(yù)埋板的水平定位、標(biāo)高和平整度進(jìn)行校核檢查。

錨定架的固定，首先利用鉛錘將其垂直插入支座四邊中間(每邊不少于一個(gè))，并用短鋼筋將其固定在柱鋼筋上[4]。錨定架螺桿(直徑≥18mm)預(yù)留出一定的長(zhǎng)度，利用儀器復(fù)核其標(biāo)高，保證各個(gè)錨定架上的調(diào)節(jié)螺桿標(biāo)高一致。錨定架構(gòu)造如圖6(b)所示。

(a)下支墩(柱)施工和錨定架安裝

(b)錨定架圖6 下支墩(柱)混凝土澆搗和錨定架安裝

(1)下支墩(柱)通常配筋量較大，當(dāng)獨(dú)立柱柱頂帶有拉梁時(shí)，拉梁鋼筋也伸入下支墩(柱)中錨固，所以節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋交叉密集。鋼筋工程應(yīng)當(dāng)先制定好鋼筋布置綁扎順序，并調(diào)整好各種鋼筋的位置，必要時(shí)應(yīng)用BIM技術(shù)，減少鋼筋打架[1-4]。圖7所示為某工程柱頂帶有拉梁的節(jié)點(diǎn)配筋構(gòu)造。

圖7 下支墩(柱)節(jié)點(diǎn)配筋構(gòu)造(柱頂帶有拉梁)

(2)利用下預(yù)埋鋼板上的吊孔將螺桿固定，通過(guò)吊具(輪胎式汽車吊或現(xiàn)場(chǎng)塔吊)起吊，吊運(yùn)送至支墩(柱)上方時(shí)緩慢下放。下預(yù)埋板開孔大樣及安裝如圖8和圖9所示。

1-澆注孔；2-起吊孔；3-螺栓孔；4-排氣孔；5-錨筋圖8 下預(yù)埋板開孔大樣

圖9 下預(yù)埋鋼板安裝和水平度復(fù)核

(3)為保證下預(yù)埋鋼板定位后的水平精度，通過(guò)錨定架上的高度調(diào)節(jié)螺栓及水平尺調(diào)整下預(yù)埋鋼板水平度。利用高精度水平尺對(duì)預(yù)埋鋼板水平度進(jìn)行雙向復(fù)核，下預(yù)埋板水平度誤差應(yīng)滿足小于JGJ360-2015《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中1/300[1]的規(guī)定，下預(yù)埋鋼板安裝水平度復(fù)核如圖9所示。

(4)下預(yù)埋鋼板安裝結(jié)束并復(fù)核標(biāo)高等工序合格后，才可以進(jìn)行下支墩(柱)支模施工。

3.2.4下支墩(柱)混凝土二次施工

(1)當(dāng)下支墩(柱)混凝土采用二次澆筑時(shí)，混凝土澆筑前需再次校核下預(yù)埋板的標(biāo)高、軸線及平整度。對(duì)套筒螺栓孔進(jìn)行封閉保護(hù)，混凝土宜通過(guò)專用漏斗從澆注孔注入，可以防止混凝土澆入到螺栓孔中。預(yù)埋板的澆注孔和混凝土專用漏斗，如圖10所示。

圖10 澆注孔和混凝土專用漏斗

(2)二次澆筑的混凝土應(yīng)提高一級(jí)強(qiáng)度等級(jí)，混凝土應(yīng)具有流動(dòng)性高和收縮小的特性。預(yù)埋板上的2個(gè)直徑25mm排氣孔能將混凝土中的氣體排出，充分保證混凝土的密實(shí)度?；炷翝仓暝?2h后及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)不少于14d。

(3)混凝土采用小型振搗棒振搗；澆筑中定時(shí)測(cè)量下預(yù)埋鋼板標(biāo)高和平整度等；隔震支座標(biāo)高差小于±3mm[1]，混凝土澆完后及時(shí)將預(yù)埋板面的殘余混凝土清理干凈。

3.2.5隔震支座安裝

(1)隔震支座安裝條件是下支墩(柱)混凝土必須達(dá)到強(qiáng)度的75%[2-3]，安裝前需對(duì)隔震支座的定位復(fù)測(cè)并做好記錄存檔。

(2)做好下支墩(柱)上表面的清理工作后，根據(jù)平面布置圖，將隔震支座的規(guī)格及型號(hào)在相應(yīng)的下支墩(柱)上表面標(biāo)示出來(lái)。

(3)隔震支座吊運(yùn)設(shè)備，利用現(xiàn)場(chǎng)塔吊來(lái)吊運(yùn)，若無(wú)則采用汽車吊進(jìn)行吊運(yùn)。

(4)隔震支座上下連接板通過(guò)對(duì)拉條鋼連接，如圖11所示。吊具和隔震支座上、下連接板上的的起吊螺桿固定好隔震支座后，使用符合規(guī)定的鋼絲繩(麻繩芯)捆縛好支座，轉(zhuǎn)角處應(yīng)墊好包角墊，防止鋼絲繩受損。用吊鉤將鋼絲繩鉤好，并注意鎖上保險(xiǎn)銷。吊點(diǎn)選擇U形卸扣卡環(huán)作為吊具，并采用雙支吊索起吊。需要說(shuō)明的是，隔震支座上下連接板通過(guò)對(duì)拉條鋼連接的目的，是防止施工過(guò)程中隔震支座產(chǎn)生不必要的水平變形，不是每個(gè)隔震支座都需要安裝，通常是沿著建筑物的兩個(gè)主軸方向布置不少于1/3的數(shù)量，對(duì)拉條鋼的規(guī)格不小于扁鋼40mm×4mm。

圖11 對(duì)拉條鋼

(5)為使隔震支座螺栓孔與下預(yù)埋鋼板螺栓孔對(duì)應(yīng)，將隔震支座吊運(yùn)至目標(biāo)位置后，應(yīng)平穩(wěn)下放，并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)。隔震支座就位后，應(yīng)由兩名技術(shù)工人相互配合進(jìn)行安裝，并派一名技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)。在支座的連接鋼板和預(yù)埋鋼板的螺栓孔全部校準(zhǔn)對(duì)齊后，緩慢下放隔震支座，確認(rèn)螺栓完全精準(zhǔn)插入后，此時(shí)便將支座放在下預(yù)埋板上。為保證每個(gè)連接螺栓都具有一定的鎖緊力矩(初擰力矩為75%)[1]，連接下預(yù)埋板與隔震支座的螺栓應(yīng)對(duì)稱擰緊(對(duì)角線上或?qū)吷?。

(6)隔震支座安裝完后，復(fù)測(cè)隔震支座標(biāo)高及平面位置并記錄存檔。

3.2.6上預(yù)埋板定位和安裝

(1)隔震支座安裝后，將上預(yù)埋鋼板吊裝放置在隔震支座頂面，螺栓孔與隔震支座用螺栓對(duì)應(yīng)擰入連接。上預(yù)埋板安裝如圖12所示。

(2)上預(yù)埋板與隔震支座的連接螺栓應(yīng)對(duì)稱擰緊，每個(gè)螺栓初擰力矩為75%，同樣，待卸去對(duì)拉條鋼后螺栓進(jìn)行終擰。上預(yù)埋板安裝后，復(fù)測(cè)其標(biāo)高及平面軸線位置并記錄。

圖12 上預(yù)埋板安裝

3.2.7隔震層混凝土施工

隔震層混凝土工程施工包含上支墩，施工方法同常規(guī)的鋼筋混凝土，但是施工中以下措施應(yīng)特別注意。

(1)上支墩混凝土澆筑時(shí)，需防止因模板安裝封閉不嚴(yán)密引起混凝土漏漿對(duì)其底面平整度的影響。上支墩混凝土澆筑的質(zhì)量是控制要點(diǎn)，保證上支墩混凝土澆筑質(zhì)量。

(2)上支墩節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集，這時(shí)常與上預(yù)埋板套筒或錨筋位置沖突，該部位的鋼筋非常密集，注意隔震層梁板受力鋼筋與套筒位置關(guān)系。

4 結(jié)論

(1)預(yù)埋板及隔震支座連接板上增設(shè)吊孔，并配合吊裝工具吊運(yùn)，可以減少其在吊運(yùn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的不利變形。

(2)采用對(duì)拉條鋼固定隔震支座的上下連接鋼板，直到工程竣工交付使用階段，可以防止隔震支座產(chǎn)生不利的水平變形。布置對(duì)拉條鋼固定隔震支座，其隔震支座數(shù)量沿著兩個(gè)主軸布置不少于1/3個(gè)數(shù)，對(duì)拉條鋼的規(guī)格不小于扁鋼40mm×4mm。

(3)增設(shè)預(yù)埋了錨定架，利用錨定架上的高度調(diào)節(jié)螺栓調(diào)整下預(yù)埋鋼板標(biāo)高，能提高下預(yù)埋鋼板安裝的水平精度。

(4)下支墩(柱)通常配筋量較大，節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋交叉密集。應(yīng)當(dāng)先制定好鋼筋布置綁扎順序和調(diào)整好鋼筋位置，應(yīng)用BIM技術(shù)減少鋼筋交叉矛盾。

(5)下預(yù)埋板增設(shè)大直徑的澆注孔與2個(gè)排氣孔，可以充分確保下支墩混凝土密實(shí)度。