橡膠隔震支座技術(shù)在高烈度地區(qū)的運(yùn)用

王云花　李經(jīng)綸　王田

摘要：云南地區(qū)范圍內(nèi)存在八大地震帶，是我國(guó)破壞性地震較為頻發(fā)和受災(zāi)嚴(yán)重的地區(qū)之一。本文以云南省臨滄市永德縣第三高級(jí)中學(xué)項(xiàng)目橡膠隔震支座技術(shù)為例，進(jìn)行隔震設(shè)計(jì)與施工，實(shí)踐證明該技術(shù)能夠達(dá)到良好的隔震效果，且具有良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：橡膠;隔震支座;高烈度地區(qū)

前言

近些年以來，全球步入地震活躍期，地震災(zāi)害頻頻發(fā)生。有統(tǒng)計(jì)資料記載，全球130次大型或巨大型地震中，針對(duì)人員傷亡事件的發(fā)生情況，建筑體坍塌的貢獻(xiàn)率達(dá)到了90-95%。強(qiáng)化建筑物的抗震能力，是降低地震災(zāi)害損失程度的關(guān)鍵途徑之一。現(xiàn)代社會(huì)的抗震意識(shí)持續(xù)提升，對(duì)建筑物抗震水平也提出較高要求。在經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、學(xué)習(xí)和創(chuàng)新的過程中，很多新型隔震技術(shù)手段陸續(xù)被研發(fā)，隔震橡膠支座便是典型代表。橡膠隔震支座具有彈性大、剛性小等特征，在地震來臨時(shí)能發(fā)揮 “減震”的功能，規(guī)避或抑制地震能量朝向建筑體上部結(jié)構(gòu)的傳送過程，借此方式將建筑體上部結(jié)構(gòu)的震動(dòng)反應(yīng)程度降至最低水平，發(fā)揮良好的隔震作用。

1工程概況

永德縣第三高級(jí)中學(xué)項(xiàng)目總用地面積17.3萬㎡，總建筑面積為5.96萬㎡，場(chǎng)地?zé)o高層，含13棟單體建筑，4棟5層綜合教學(xué)樓，4棟5層學(xué)生宿舍樓，風(fēng)雨操場(chǎng)、教師公寓，食堂、浴室等。結(jié)構(gòu)型式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為條形基礎(chǔ)，地基形式為天然條基，整體工程抗震設(shè)防烈度8度，本項(xiàng)目隔震技術(shù)采用橡膠隔震支座。

2工藝原理

高烈度地區(qū)隔震施工的基本原理是通過增加橡膠隔震支座來延長(zhǎng)整個(gè)建筑物的自振周期，從而降低上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。具體的隔震方法是在建筑物底部增設(shè)隔震層，在隔震層內(nèi)設(shè)置橡膠隔震支座，利用橡膠隔震支座的水平柔度形成柔性隔震層。

建筑物在橡膠隔震支座的保護(hù)下能保證結(jié)構(gòu)的整體安全，并且能夠防止非結(jié)構(gòu)部件的破壞，避免建筑物內(nèi)次生災(zāi)害的發(fā)生。

抗震橡膠支座具有足夠的安全儲(chǔ)備，水平變形250%不會(huì)影響使用，另外隔震橡膠支座結(jié)構(gòu)中的隔震層具有穩(wěn)定的彈性復(fù)位功能，能在多次地震中自動(dòng)瞬時(shí)復(fù)位。

3工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1隔震支座安裝施工流程為：下支墩定位放線?下支墩鋼筋綁扎?定位板標(biāo)高、軸線測(cè)量?鋪筋套筒組件安裝，擰緊、加固?定位預(yù)埋件隱蔽驗(yàn)收?下支墩模板安裝、澆筑混凝土?拆除定位板、原漿收面找平壓光?支座安裝及上鋪筋套筒組件安裝?支座安裝檢查驗(yàn)收?變形觀測(cè)基數(shù)測(cè)量?上支墩施工變形觀測(cè)過程測(cè)量?專項(xiàng)驗(yàn)收竣工驗(yàn)收

3.2安裝前檢查

（1）核查設(shè)計(jì)圖紙上隔震支座的規(guī)格、型號(hào)、位置、標(biāo)高是否有誤。

（2）支座安裝前進(jìn)行抽樣檢測(cè)，合格后方能安裝。

（3）檢查下支墩鋼筋籠的平面位置、垂直度、高度是否滿足安裝要求。

（4）檢查定位板的平整度是否滿足安裝要要求，若變形超標(biāo)需現(xiàn)場(chǎng)校正。

3.3安裝步驟及要求

（1）預(yù)埋件安裝

①標(biāo)高控制：預(yù)先在下支墩頂面焊接4個(gè)螺栓，通過螺栓來調(diào)節(jié)下支墩頂面標(biāo)高，螺栓頂標(biāo)高為下支墩（柱）設(shè)計(jì)標(biāo)高，需注意短鋼筋頂面必須切割平整，用水平尺檢查4個(gè)螺栓是否平整，將定位板放置在4個(gè)螺栓頂面，再次用水平尺檢查定位板的水平度，合格后方能進(jìn)行下步施工，如果出現(xiàn)水平度偏差較大的情況，應(yīng)進(jìn)行檢查和校正至合格。

②中線（軸線）控制：定位板的中線與下支墩的中線在平面上是重合的，不存在定位板偏心的情況。安裝前，將定位板的中線彈出，采用十字工程線拉通線或紅外儀確定支墩中線位置，將定位板放置在短鋼筋面，調(diào)整定位板位置，定位板上的十字中線與掛好的十字工程線（紅外線）重合即可確定定位板的平面位置。

③水平度控制：水平尺檢查定位板對(duì)角水平度，水平尺氣泡居中。

④錨筋套筒組件安裝及固定：定位板軸線（中線）及標(biāo)高控制符合要求后，將錨筋套筒組件逐根穿入下支墩鋼筋籠內(nèi)，用螺栓與定位板連接固定，固定后對(duì)定位板的標(biāo)高、軸線、水平度進(jìn)行校核、復(fù)測(cè)并記錄。檢查套筒頂面是否貼平定位板，錨筋是否垂直，合格后采用短鋼筋上下兩點(diǎn)與下支墩主筋點(diǎn)焊固定牢固。

⑤隱蔽驗(yàn)收：隱蔽前全數(shù)逐個(gè)檢查定位板、錨筋套筒組件規(guī)格、型號(hào)、位置是否符合設(shè)計(jì)圖紙，合格后方能隱蔽。（查看設(shè)計(jì)圖紙中的連接參數(shù)表，隔震支座、定位板、錨筋套筒組件三者的尺寸和型號(hào)對(duì)應(yīng)，例如直徑600mm的支座一般情況下定位板的尺寸為700mmx700mm）。

3.4下支墩澆筑

（1）下支墩一次澆筑：混凝土一次澆筑成型，混凝土入模位置為預(yù)埋板中間預(yù)留孔洞，混凝土振搗過程中嚴(yán)禁碰撞定位板及錨筋。禁止直接踩在定位板上振搗，以防止軸線、標(biāo)高及水平度產(chǎn)生偏差，影響安裝質(zhì)量?；炷翝仓戤?，初凝后、終凝前將定位板取出，重新將螺栓擰入套筒內(nèi)，原漿收面找平壓光（水平尺檢查平整度），下支墩表面宜略高于套筒頂面，然后對(duì)下支墩表面進(jìn)行復(fù)測(cè)并記錄，復(fù)測(cè)內(nèi)容包括標(biāo)高、中心位置及水平度。如果下支墩面坑洼比較嚴(yán)重，采用C60高強(qiáng)度無收縮灌漿料修補(bǔ)。

3.5支座安裝

（1）下支墩打磨：水平尺檢查下支墩表面水平度，角磨機(jī)打磨平整，吹風(fēng)機(jī)將支墩表面和套筒內(nèi)雜物清理干凈，套筒頂面不應(yīng)高于下支墩混凝土表面。

（2）型號(hào)標(biāo)注：按照設(shè)計(jì)圖紙，將隔震支座規(guī)格型號(hào)標(biāo)注在下支墩表面。

（3）支座安裝：選擇吊裝工器具，可采用塔吊、汽車吊、門型架、叉車等吊裝設(shè)備。按照設(shè)計(jì)圖紙將對(duì)應(yīng)的支座規(guī)格型號(hào)吊裝就位，所有螺栓全部擰入套筒，對(duì)稱分兩次擰緊螺栓，一般情況支座連接螺栓為8.8級(jí)普通螺栓，沒有扭力要求。若特殊項(xiàng)目采用高強(qiáng)螺栓，應(yīng)采用扭力扳手按初扭、復(fù)扭、終扭擰緊。

（4）型號(hào)復(fù)核：對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙，全數(shù)逐個(gè)核對(duì)支座型、位置是否正確，重點(diǎn)復(fù)核同直徑的有鉛（LRB）和無鉛（LNR）支座安裝位置，不能安裝錯(cuò)誤。

（5）安裝檢查：檢查支座與下支墩表面的縫隙（法蘭板與下支墩表面密貼），檢查螺栓是否擰緊，抄寫銘牌上的支座生產(chǎn)編號(hào)（填寫資料時(shí)使用）。有雙支座時(shí)應(yīng)檢查其高差。

（6）上部施工：上錨筋套筒組件直接采用螺栓與上法蘭板連接固定牢固。

（7）變形觀測(cè)：豎向壓縮變形（上下法蘭板凈高）、上下法蘭板水平位移（傾斜）、側(cè)向不均勻變形（側(cè)鼓）基數(shù)測(cè)量。觀測(cè)次數(shù)為支座安裝完成、主體施工到一半、主體封頂、驗(yàn)收前各測(cè)一次，共測(cè)量四次。

3.6上支墩施工

上支墩鋼筋籠在綁扎過程，可采用現(xiàn)場(chǎng)的定位板，預(yù)先將上支墩錨筋的位置預(yù)留，然后將上支墩鋼筋籠放置在支座頂面，將上部預(yù)埋件用螺栓連接到隔震支座上。

依次安裝上支墩底模，底模表面應(yīng)與支座頂面平或略高于支座頂面，上支墩混凝土澆筑拆模后，上法蘭板應(yīng)外露。注意上部柱子插筋，滿足錨固長(zhǎng)度時(shí)可采用直錨。

由于隔震支座安裝過程和模板支撐、拆除過程中不可避免對(duì)隔震支座法蘭板油漆造成損壞及污染。隔震層施工完畢，模板拆除后，對(duì)隔震支座法蘭板油漆進(jìn)行修補(bǔ)并清潔除污，對(duì)螺栓表面涂抹黃油，形成保護(hù)膜，減少后期螺栓銹蝕。上支墩鋼筋籠、模板安裝，

4質(zhì)量控制

質(zhì)量要求及保證措施如下：

4.1預(yù)埋件定位、固定

下支墩鋼筋籠綁扎后，用木模板固定好預(yù)埋件。采用帶橡膠套的高強(qiáng)度螺栓固定，擰入預(yù)埋套管內(nèi)，保證預(yù)埋定位模板底部與預(yù)埋套管頂部緊密接觸，然后將固定的預(yù)埋板放在鋼筋籠上。注：螺栓只能用手?jǐn)Q緊，使橡膠套底部和鋼套管頂部緊貼鋼模板，預(yù)埋件的錨固鋼筋必須保持垂直。然后測(cè)量模板標(biāo)高和平面中心位置，找正后焊接固定預(yù)埋件。安裝預(yù)埋板時(shí)，螺栓自然擰緊，螺絲、膠墊、鋼板、套筒之間都不能出現(xiàn)縫隙，以保證混凝土漿液不進(jìn)入套筒內(nèi)。預(yù)埋錨筋應(yīng)與支墩主筋點(diǎn)焊，防止混凝土振搗時(shí)對(duì)預(yù)埋件的位置產(chǎn)生影響，從而發(fā)生位移的現(xiàn)象。

4.2支墩澆筑

支墩混凝土澆筑前，必須進(jìn)行定位復(fù)測(cè)，包括預(yù)埋件標(biāo)高和平面中心位置。澆筑混凝土?xí)r，禁止施工人員踩踏定位預(yù)埋板，避免鋼板變形定位不精確，影響隔震支座的安裝;振搗時(shí)不要碰到預(yù)埋件，以免預(yù)埋件發(fā)生傾斜?；炷脸跄?，應(yīng)及時(shí)對(duì)混凝土面進(jìn)行找平壓光工作，澆筑完畢后，注意混凝土的養(yǎng)護(hù)。

4.3上支墩預(yù)埋件安裝

施工時(shí)，用塑料薄膜、彩條布包裹對(duì)隔震支座進(jìn)行保護(hù)，避免混凝土粘附于隔震支座外層保護(hù)膠上。當(dāng)隔震支座暴露在室外地面或其他需要密封保護(hù)的情況下，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾妥龇?，以保證隔震層在地震作用下不受變形的影響，并考慮防火和防潮的要求。預(yù)埋件、隔震支座安裝階段，應(yīng)觀測(cè)下支墩（或柱）頂標(biāo)高、隔震支座頂面水平度、隔震支座平面中心位置和標(biāo)高，并記錄在表格中。

4.4橡膠隔震支座安裝標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

橡膠隔震支座標(biāo)識(shí)齊全清晰，螺紋無裂紋損傷。橡膠隔震支座表面清潔，無油污、沉淀物和損傷，防腐層均勻、光滑、無漏刷。支承隔震支座的墩柱頂面水平誤差不應(yīng)大于5‰;安裝隔震支座后，隔震支座頂面水平誤差不應(yīng)大于5‰;隔震支座中心平面位置與設(shè)計(jì)位置及設(shè)計(jì)標(biāo)高的偏差≤5.0mm;各個(gè)隔震支座頂面標(biāo)高高差不宜大于 5mm;隔震支座的基座平整度應(yīng)小于2mm。

5過程監(jiān)測(cè)

5.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

（1）壓縮變形

測(cè)量工具為鋼卷尺或測(cè)距儀，支座安裝結(jié)束后應(yīng)立即測(cè)量支座的凈高，并記錄，作為支座壓縮變形的參考底數(shù)，測(cè)量點(diǎn)為支座十字垂直交叉的四個(gè)中點(diǎn)，四個(gè)點(diǎn)之間讀數(shù)差的最大值為壓縮變形值。壓縮變形只要是均勻壓縮，那么說明支座受力是合理的。

（2）傾斜

傾斜為支座水平位移，測(cè)量縱橫兩個(gè)方向，測(cè)量方法為線錘放置在法蘭板中線，鋼卷尺測(cè)量線至法蘭板之間的距離，上下兩點(diǎn)之間的差值為位移量。

5.2監(jiān)測(cè)時(shí)間

支座變形觀測(cè)次數(shù)為支座安裝完成后進(jìn)行第一次測(cè)量，主體施工一半測(cè)一次，主體封頂測(cè)一次，竣工驗(yàn)收測(cè)一次，共計(jì)四次測(cè)量。

6結(jié)論

采用橡膠隔震支座技術(shù)，設(shè)計(jì)及施工費(fèi)用雖然增加，但對(duì)于學(xué)校等建筑設(shè)防類別為乙類及以上的抗震設(shè)防烈度需提高一級(jí)進(jìn)行考慮的公共建筑，采用橡膠隔震支座技術(shù)，具有耐久性能好、耐酸性、耐熱空氣老化和抗低周期疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞，中震可修，大震不倒”，而隔震建筑能做到“小震不壞，中震不壞或輕度不壞，大震不喪失使用功能，”其潛在的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是十分可觀。如果把地震時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的破壞、內(nèi)部財(cái)產(chǎn)的損失、人員傷亡和建筑物破壞釀成的停工停產(chǎn)所帶來的損失加起來。該隔震體系的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分巨大。

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作者簡(jiǎn)介：王云花（1994-），女，技術(shù)員，本科學(xué)歷，助理工程師，現(xiàn)就職于中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司。