建筑隔震技術(shù)在工程中的應(yīng)用研究

林志偉

摘要：近年來地震頻繁發(fā)生，且強(qiáng)度較高。因此以往只具有單純抗震設(shè)計的建筑物越來越讓人擔(dān)憂，而隔震結(jié)構(gòu)的增加會大幅度減少地震帶來的風(fēng)險。在實際施工中，隔震層的施工，尤其是隔震支座的安裝往往會遇到瓶頸，對于一些剛接觸隔震層施工不久的施工隊伍來說，施工技術(shù)方面的不成熟將直接導(dǎo)致項目質(zhì)量目標(biāo)難以實現(xiàn)、工期目標(biāo)被延誤、成本目標(biāo)難以控制。文章先介紹了隔震結(jié)構(gòu)的發(fā)展、重要性及其簡介，而后對隔震層設(shè)計、施工以及橡膠隔震支座安裝施工工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。盡管隔震結(jié)構(gòu)施工技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展時間較短，但是其對抗地震的表現(xiàn)突出，希望能借此讓更多人了解隔震結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：隔震技術(shù)；隔震原理；基礎(chǔ)隔震層施工；橡膠隔震支座安裝

中圖分類號：TU352.12文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

地震經(jīng)常會危害人們的生命安全、財產(chǎn)安全，嚴(yán)重影響人們的生產(chǎn)活動。地震具有突發(fā)性，在我國，地震發(fā)生的頻度高、強(qiáng)度大。而傳統(tǒng)的抗震設(shè)計只是增加建筑物結(jié)構(gòu)上的抗震強(qiáng)度，對建筑物的內(nèi)部設(shè)施保護(hù)不足[1]，為了減少地震帶來的災(zāi)害，研究人員提出了建筑隔震技術(shù)。隔震技術(shù)主要由設(shè)置隔震層來實現(xiàn)，使建筑形成剛度很低的柔性底層，降低地震對建筑物上部的影響。采用隔震技術(shù)的建筑，其上部結(jié)構(gòu)的絕對位移會大幅降低[2]。目前，隔震技術(shù)已經(jīng)在中低層建筑中得到了廣泛的應(yīng)用[3]。因其具有對地震能量的隔離、吸收或者擴(kuò)散能力，減少結(jié)構(gòu)的震動反應(yīng)，從而避開地震的主頻帶范圍，保障了在地震發(fā)生時建筑物的安全。不僅如此，隔震技術(shù)施工簡單，施工費用低，相對于傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)，隔震層的安全度提高了3～10倍[4]。早在20世紀(jì)60年代，美國、日本、新西蘭等國家就對隔震技術(shù)已有系統(tǒng)研究[5]。

但是在實際施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)隔震層質(zhì)量不合格、返工等問題，直接或者間接地影響項目的目標(biāo)控制。另外，施工技術(shù)的不成熟，會直接影響項目質(zhì)量目標(biāo)，由此引起的返工則導(dǎo)致了施工成本的增加，施工工期的延長，無論對于業(yè)主還是施工方都會造成影響。所以，本論述將以甘肅省蘭州市的實際工程為例，研究隔震層的施工方案，介紹橡膠隔震支座的安裝，希望對讀者有所幫助，以便在一定程度上規(guī)避施工過程中隔震層施工帶來的風(fēng)險。

1隔震結(jié)構(gòu)概述

1.1隔震結(jié)構(gòu)基本原理

傳統(tǒng)的建筑物抗震結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，是將地震的能量作為一種外加力，然后把作用在結(jié)構(gòu)上的其他荷載綜合起來而計算出來的。而隔震結(jié)構(gòu)則增加了變形的裝置和專門消耗地震能量的裝置，即隔震支座和阻尼器。

隔震支座一般使用橡膠隔震支座，因其具有良好的變形、彈性復(fù)位能力（即橡膠隔震支座在變形之后恢復(fù)之前形狀的能力），還能提供可靠的縱向承載力。除此之外，鉛芯橡膠支座在橡膠支座的基礎(chǔ)上還能夠提供消耗地震能量的性質(zhì)。

阻尼器一般包括油阻尼器、鋼棒阻尼器和粘彈性阻尼器等[6]。它是一種提供運(yùn)動阻力的裝置，從而消減運(yùn)動能量，達(dá)到減震效果。期初阻尼器被廣泛地應(yīng)用到汽車、槍炮、軍工、航空航天等領(lǐng)域以減震和消耗能量，其被應(yīng)用到建筑領(lǐng)域是在20世紀(jì)70年代之后。

與傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)相比，在發(fā)生地震時，隔震結(jié)構(gòu)不同于抗震結(jié)構(gòu)那樣，地震震動周期基本等于建筑物震動周期，而是將建筑物的震動周期延長了2～5 s。這使得相等的能量分散在更長的周期內(nèi)，很大程度上降低了結(jié)構(gòu)的地震加速反應(yīng)，以達(dá)到隔震的功能。

1.2建筑隔震層

隔震層的構(gòu)造一般由三部分組成：下支墩、隔震支座、上支墩。下支墩與基礎(chǔ)承臺相連，上支墩與上部結(jié)構(gòu)的梁柱相連，上、下支墩中間設(shè)置隔震支座。隔震支座具有多種類型，并且各具優(yōu)勢，應(yīng)視情況應(yīng)用在不同的建筑、構(gòu)筑物中。總體而言，隔震橡膠支座有足夠高的縱向剛度，滿足建筑承載力要求；水平方向的剛度較小，能夠滿足建筑物在地震時震動周期的延長，有效地吸收地震能量。具有非常穩(wěn)定的彈性恢復(fù)功能，能保證在多次地震后仍能自動復(fù)位。就其施工而言，隔震支座的使用，減少了上部結(jié)構(gòu)配筋，對總體工期來說沒有較大影響。所以安裝和修復(fù)相對便捷。且隔震橡膠支座工作環(huán)境中無陽光照射，一般情況下，隔震橡膠支座的抗老化性能超過80 a。

2施工工藝

2.1隔震層構(gòu)造

橡膠隔震支座通過預(yù)埋鋼板與上下支墩相連。橡膠隔震支座及預(yù)埋鋼板由專業(yè)廠家配套提供，其中橡膠隔震支座由橡膠隔震墊與上下連接鋼板組成，連接采用高強(qiáng)螺栓。

2.2本工程隔震工程施工

2.2.1隔震層結(jié)構(gòu)關(guān)系

隔震層結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示。

2.2.2具體施工流程

（1）定位放線：以建設(shè)單位提供的原始基準(zhǔn)點為依據(jù)，應(yīng)用經(jīng)緯儀和卷尺測繪出建筑軸線和下支墩邊框線，并在基礎(chǔ)上通長測繪出隔震支座的定位軸線。

（2）綁扎下支墩鋼筋：綁扎下支墩水平向鋼筋，在綁扎過程中使用PVC管（PVC管粗為預(yù)埋鋼板螺栓套筒的2倍）做預(yù)埋鋼板螺栓套筒模型，提前安置于鋼筋籠上，及時調(diào)整鋼筋位置，防止預(yù)埋鋼板安裝時破壞主筋。

（3）下支墩模支設(shè)：按照下支墩邊框線，安裝下支墩邊模，鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)滿足規(guī)范要求。模板側(cè)壁應(yīng)固定長300 mm、寬100 mm輔助用木條，高出下支墩混凝土澆筑面，木條應(yīng)固定牢靠，不得發(fā)生變形、位移等情況。

（4）標(biāo)高及定位控制線：待下支墩邊模校核并加固后，使用水準(zhǔn)儀將預(yù)埋鋼板的標(biāo)高控制線測繪在輔助用木條，使用經(jīng)緯儀將建筑軸線測繪在下支墩邊模頂上，用于預(yù)埋鋼板的標(biāo)高與軸向定位。

（5）安放預(yù)埋鋼板：在安裝預(yù)埋鋼板前，使用輕制預(yù)埋鋼板模型（同預(yù)埋鋼板厚度、尺寸的竹膠板）上放置機(jī)械水平尺。下方用L型直徑12螺紋鋼扎于下支墩鋼筋上，用來調(diào)整預(yù)埋鋼板的標(biāo)高位置及平整度。待預(yù)埋位置確定后，將L型螺紋鋼綁扎牢固后撤掉預(yù)埋鋼板模型，并將L型鋼筋與下支墩鋼筋焊接牢固后（采用單面搭接焊，搭接長度為10D），將預(yù)埋鋼板放入下支墩鋼筋。預(yù)埋鋼板高度及水平度確定后，在鋼板正面畫出軸線位置的十字線，將激光水準(zhǔn)儀十字紅外線開啟，放置鋼板十字線交點處，使激光與十字線重疊，然后微調(diào)預(yù)埋鋼板，使激光與建筑軸線重疊，此時預(yù)埋鋼板軸線位置確定。

（6）預(yù)埋板標(biāo)高及定位復(fù)合：在預(yù)埋鋼板安裝完成后，應(yīng)使用經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀對預(yù)埋鋼板的定位及標(biāo)高進(jìn)行全數(shù)復(fù)合，確保每個預(yù)埋鋼板的標(biāo)高、定位均復(fù)合規(guī)范要求。

（7）預(yù)埋板固定：預(yù)埋鋼板標(biāo)高、定位復(fù)合完畢后，通過L型直徑12的連接短筋把四根預(yù)埋鋼板套筒底座與下支墩鋼筋籠焊接固定，使用單面搭接焊，搭接長度為10D，確保下預(yù)埋鋼板在混凝土澆筑過程中不發(fā)生偏移。

（8）澆筑下支墩混凝土：在下預(yù)埋鋼板進(jìn)料口鋪放竹膠板溜槽，混凝土下落到溜槽上，通過溜槽再流入下支墩模板內(nèi)，采用30 mm棒頭振搗，保證下支墩混凝土密實，無積存氣囊、氣泡澆筑。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)安排專人及時進(jìn)行支座縱橫向位置觀測以及清理支座上混凝土污染。并在混凝土初凝前再次復(fù)驗調(diào)整下預(yù)埋鋼板的軸線位置以及水平高差，不得大于規(guī)范要求的50%，確保預(yù)埋鋼板的平整度。

（9）下支墩模拆除：混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75%，模板方可進(jìn)行拆除。

（10）下支墩混凝土養(yǎng)護(hù)：在下支墩模板拆除后，進(jìn)行表面灑水，之后使用塑料薄膜將支墩四周包裹嚴(yán)密，養(yǎng)護(hù)混凝土。

（11）下支墩放線：使用經(jīng)緯儀將基礎(chǔ)上的定位中軸線引測到下支墩頂部，作為隔震橡膠支座以及上支墩的控制線。

（12）預(yù)埋鋼板面層清理：在橡膠支座安裝前，使用毛刷將鋼板面層清理干凈，確保與連接鋼板接觸嚴(yán)密。

（13）連接橡膠隔震支座：將預(yù)埋鋼板螺孔清理干凈，涂上黃油。為了不破壞橡膠隔震支座橡膠面，吊裝時使用同橡膠隔震支座固定高強(qiáng)螺栓同直徑“O”型花籃螺栓，固定在連接鋼板上吊裝。吊裝完成后，用高強(qiáng)螺栓將下連接鋼板與下預(yù)埋鋼板連接。連接鋼板上的螺栓應(yīng)采用2人對擰，以防止連接板與橡膠墊疊合不好而發(fā)生翹曲，并在同一天完成。

（14）橡膠支座臨時固定：在上預(yù)埋鋼板安裝前，用4根直徑12的HRB400螺紋鋼點焊在上下連接鋼板的四角處，做臨時固定，防止因混凝土沖擊荷載使橡膠支座發(fā)生傾斜。

（15）連接上預(yù)埋鋼板：隔震支座固定完畢后，將上預(yù)埋鋼板對齊放置于隔震支座上，并用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接固定，待預(yù)埋鋼板全部安裝完畢后，對高強(qiáng)螺栓進(jìn)行最終固定，所有螺栓均用力矩扳手逐個檢測。

（16）上支墩鋼筋加工及吊裝：上支墩鋼筋應(yīng)在平整場地上進(jìn)行綁扎，綁扎完成后吊至支座上方，從上而下垂直放入上預(yù)埋鋼板，并根據(jù)控制軸線進(jìn)行調(diào)整。

（17）上支墩結(jié)構(gòu)施工：上支墩底模下表面與上預(yù)埋鋼板下表面平齊，接縫處貼5 mm厚10 mm寬自粘性海綿條，防止漏漿。底模外側(cè)下方用短木方水平加固，并與豎向模板相固定（同梁底），豎向模板下端包至下支墩（同柱模板），框架梁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時方可拆除模板。

（18）隔震層頂板混凝土澆筑：在混凝土澆筑前，在擋土墻處鋪設(shè)400 mm厚擠塑板，使擋土墻與頂板相分離，作為滑動間隙。拆模后，保持滑動間隙外漏明顯。

（19）豎向變形觀測：上支墩與下支墩施工過程中，各預(yù)埋一根直徑12螺紋鋼間距100 mm相互搭接，搭接長度50 mm。上支墩混凝土澆筑完成后，將預(yù)埋鋼筋露出部分涂防銹漆，并在搭接部位同一水平高度割一細(xì)窄凹槽，上部結(jié)構(gòu)施工過程中，每完成一層后用游標(biāo)卡尺測量兩鋼筋凹槽的錯位情況，作為橡膠隔震支座豎向變形觀測。

3質(zhì)量控制

3.1橡膠隔震支座質(zhì)量要求

（1）材料標(biāo)志齊全、清晰，表面清潔、無油污、泥沙、破損等；

（2）高強(qiáng)螺栓絲扣應(yīng)無裂紋損毀，在復(fù)擰1 h后48 h內(nèi)進(jìn)行終擰檢驗，螺栓應(yīng)對稱擰緊；

（3）防腐涂層均勻、光潔、無漏刷現(xiàn)象。

（4）允許偏差值，各允許偏差值見表1所列。

3.2模板工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

（1）模板及其支架必須滿足施工方案要求，基礎(chǔ)應(yīng)堅實可靠，并設(shè)有排水措施。

（2）模板工程應(yīng)符合相關(guān)設(shè)計和施工規(guī)范要求。

3.3鋼筋加工及安裝質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)

（1）鋼筋和焊接用材料，應(yīng)有出廠合格證和復(fù)試報告單。

（2）鋼筋進(jìn)場后應(yīng)對觀感進(jìn)行驗收，表面應(yīng)潔凈，無損傷、油漬、漆污和鐵銹。

（3）鋼筋綁扎時根據(jù)設(shè)計要求，先放下部鋼筋，再綁扎上部鋼筋。上下層鋼筋之間墊馬凳，施工時上層鋼筋表面鋪設(shè)腳手板，施工人員站在馬道操作，防止將上層鋼筋踩塌和位移。

4結(jié)束語

現(xiàn)階段，人們越來越重視建筑的抗震問題，因此，國內(nèi)對隔震技術(shù)的應(yīng)用也在不斷發(fā)展，大量的醫(yī)院、學(xué)校建筑在設(shè)計中使用有效的抗震措施，最大程度上減輕地震對建筑的破壞，保障人們的人身安全和財產(chǎn)安全[8]。

本論述分別介紹了減震隔震措施的重要性和隔震結(jié)構(gòu)，大致說明了隔震層的設(shè)計過程，重點以實例描述了隔震層的施工工藝。在地震時，隔震層能有效消耗地震能量，對建筑物起到至關(guān)重要的保護(hù)作用。尤其是民用建筑，更要做好隔震減震措施。

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