淺談疊層橡膠隔震支座的施工技術應用

淺談疊層橡膠隔震支座的施工技術應用

摘要：地震是人類社會無法避免的一種自然現(xiàn)象，地震造成的人員傷亡和經濟損失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各國都在致力于做好工程抗震減災工作，致力于提高建設工程的抗震設防水平，提高建設工程的抗震能力�；�礎隔震技術是目前世界地震工程界推廣應用較多的成熟的高新技術之一。被美國地震專家稱之為"40年來世界地震工程最重要的成果之一，基礎隔震技術的使用使建筑在地震中不倒塌真正成為可能，使其成為減輕地震災害最有效的手段之一。

隔震結構體系通過設置隔震層，將結構分為上部結構、隔震層和下部結構三部分，地震能量經由結構傳到隔震層，由隔震層的隔震裝置吸收并消耗主要地震能量后，僅有少部分能量傳到上部結構。隔震層的設置改變了上部結構的周期，降低了結構的地震反應，確保上部結構在大地震時仍可處于彈性狀態(tài)，或保持在彈性變形狀態(tài)的初期狀態(tài)。正是隔震技術才使得人們能夠在大震時安全，在小震中震時安心，超前地實現(xiàn)抗震規(guī)范要求的“小震不壞、設防烈度可修、大震不倒”的三個設防水準。

關鍵詞：地震隔震技術疊層橡膠隔震支座隔震層橡膠支座預埋鋼板二次澆筑

一、引言

近年來，隨著地殼活動的日益活躍，地震以及地震引起的自然災害在世界各地頻繁發(fā)生，給國家和人民財產造成了極大的損失。地震是人類社會無法避免的一種自然現(xiàn)象，地震造成的人員傷亡和經濟損失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各國都在致力于做好工程抗震減災工作，致力于提高建設工程的抗震設防水平，提高建設工程的抗震能力。汶川大地震后，我國在建筑結構抗震、隔震方面均采用了大量的先進施工技術，其中基礎隔震技術在建筑和橋梁等地震高風險地區(qū)的結構設計及施工中得到了較廣泛的應用�；�礎隔震技術是目前世界地震工程界推廣應用較多的成熟的高新技術之一，被美國地震專家稱之為“40年來世界地震工程最重要的成果之一”。基礎隔震技術的使用使建筑在地震中不倒塌真正成為可能，使其成為減輕地震災害最有效的手段之一。

二、疊層橡膠隔震技術工藝原理

隔震技術是在基礎結構與上部結構之間設置隔震層，使上部結構與地震動絕緣，從而保護上部結構不受地震破壞。目前，隔震層通常由橡膠支座和阻尼裝置構成，一般設置在基礎與上部結構之間，這種技術又稱基礎隔震技術。隔震技術適用于各種結構型式，從鋼筋混凝土結構到鋼結構，從普通住宅到大跨度結構，從建筑到橋梁，適用性極廣。

隔震結構體系通過設置隔震層，將結構分為上部結構、隔震層和下部結構三部分，地震能量經由結構傳到隔震層，由隔震層的隔震裝置吸收并消耗主要地震能量后，僅有少部分能量傳到上部結構。隔震層的設置改變了上部結構的周期，降低了結構的地震反應，確保上部結構在大地震時仍可處于彈性狀態(tài)，或保持在彈性變形狀態(tài)的初期狀態(tài)。正是隔震技術才使得人們能夠在大震時安全，在小震中震時安心，超前地實現(xiàn)抗震規(guī)范要求的“小震不壞、設防烈度可修、大震不倒”的三個設防水準。

三、疊層橡膠隔震技術特點

疊層橡膠墊基礎隔震體系的隔震層是由若干個隔震器所組成。隔震器包括疊層橡膠墊和阻尼器，分普通疊層橡膠墊、鉛芯橡膠墊和高阻尼橡膠墊。這種隔震體系的周期長、阻尼比大，隔震效果明顯，尤其采用后兩種隔震器，不需再另外附加阻尼器，便于施工。

疊層橡膠隔震支座施工技術主要特點：

1、能明顯有效地減輕結構的地震反應。采用隔震技術的結構在強震作用下其地震反應只有傳統(tǒng)抗震結構的1/6~1/3。強震作用下，隔震結構能夠很好地保證自身安全。

2、能確保結構安全。在地面劇烈震動時,上部結構仍能處于正常的彈性工作狀態(tài)。結構內部的財產以及人員安全得以保證。

3、房屋造價不明顯提高：對我國已有的隔震結構調查顯示，雖然隔震裝置需要增加造價(約5%)，但建筑總造價不明顯提高，在高烈度區(qū)還能節(jié)省房屋造價。

4、隔震結構無需特別維護。隔震支座的使用壽命在60年以上。

5、上部結構設計限制小。由于上部結構地震作用已經很少,使地震區(qū)的建筑及結構設計從過去很多嚴格的限制中解放出來。

6、橡膠支座的拉伸變形大。極限拉伸變形可達橡膠厚度的3倍以上。經歷過拉伸變形為1倍的橡膠厚度的情況下，支座的性能幾乎沒有降低。

7、橡膠支座的極限剪切（水平）變形能力約為橡膠厚度的350%以上，遠大于通常的設計最大變形250%。

8、在豎向荷載比較大的情況下，橡膠支座會出現(xiàn)屈曲的現(xiàn)象，屈曲時的具體情況與壓力的大小和變形的大小相關。在設計壓應力10N/mm2~15N/mm2情況下，支座可以不考慮屈曲等等。

四、疊層橡膠隔震支座施工工藝流程及操作要點

4.1工藝流程

預埋鋼板焊錨筋→定位、安裝并固定下預埋鋼板→支墩模板支立→隱預檢→澆筑支墩混凝土→養(yǎng)護至80%強度→對號安裝橡膠支座及預埋鋼板，并防護→專檢→綁扎上部結構鋼筋→支模→隱預檢→澆筑上部結構混凝土……（結構完成后）拆除臨時防護板→涂刷防腐材料→正式防護。

4.1.1預埋鋼板焊錨筋：按圖紙要求，將上下預埋鋼筋與下預埋鋼板焊接，確保鋼筋的數量、長度、規(guī)格及焊縫長度、寬度、焊條種類符合圖紙要求。

4.1.2定位、安裝并固定下預埋鋼板：依據基礎線及下預埋鋼板上的定位標志，將焊好錨固鋼筋的下預埋鋼板就位，該工序是本工法的關鍵點，確保下預埋板的中心位置、中心標高、平面斜度是成敗關鍵所在，必須采取切實有效的措施來定位、加固、檢查。具體控制措施如下：

①一次澆注中前對柱頭的平面位置的控制

在底板及柱頭鋼筋綁扎完成后，使用全站儀根據計算出各個柱頭的坐標對預埋件的位置標出坐標并逐一對各預埋件柱頭位置做出放樣，做出永久點，標出定位線，供放線和安裝時使用。將預埋件置入柱頭位置，通過前面的測量結果調整好柱頭的相對位置。

②底梁及柱頭的一次澆注

準備工作做好后進行底梁及柱頭的一次澆注。在澆注過程中注意以下問題：

1）柱頭位置配置輔助鋼筋加強支撐及定位。

2）混凝土澆搗過程中，泵管布置位置避免在預埋柱頭附近。

3）在柱頭位置的振搗采用對稱振搗，減小附加應力。

4）振搗過程中振搗棒離輔助定位鋼筋100mm以上。

5）振搗過程中注意觀測柱頭外模板的位置情況，如振搗過程中出現(xiàn)明顯位置偏移應停止并做出相關調整。

③二次澆注前對預埋件位置及標高的最終調整及整體固定。

1）使用全站儀結合前期測量結果對所有預埋件的平面位置進行測量并調整平面位置。

2）使用水準儀結合前期測量結果對所有預埋件的標高進行測量，調整預埋件標高至要求高度。

3）使用電子水平尺逐一調整每個預埋件的水平度，水平度一旦調整好，復測平面位置及標高，三項符合要求后即以輔助鋼筋點焊預埋件與主筋固定其位置。

④柱頭的二次澆注

在柱頭位置的振搗采用對稱振搗，減小附加應力。

1）振搗過程中振搗棒離輔助定位鋼筋100mm以上。

2）在澆注最后階段(即接近預埋板的混凝土部分)注意預埋板下的排氣，減少預埋板與混凝土之間的空氣。

3）澆注完成后及時清理預埋板表面的殘余混凝土，保持預埋件上表面的清潔，為安裝隔震支座做好準備。

4.1.3支墩模板支立：待下預埋板固定及支座處附加筋施工完畢后，按支墩設計尺寸進行支模，加固牢靠。

4.1.4隱預檢：由質量、技術部門檢查復核，并填報預埋件專項隱預檢，合格后，連同澆灌申請、模板預檢等一并報監(jiān)理驗收。

4.1.5建筑基礎混凝土：澆筑基礎混凝土時，應注意保護下預埋板的位置及標高，如下預埋板面積較大，應提前與設計協(xié)商，確�；炷�土能順利入模，并能看出混凝土與板下面緊密結合。

4.1.6養(yǎng)護至80%強度，拆除支墩模板：應以同條件試塊強度為準。

4.1.7對號安裝橡膠支座及上預埋板，并防護：橡膠支座及配件運至作業(yè)面后，應將橡膠支座、上預埋板用圖紙或產品說明書要求的螺栓與橡膠支座連接在一起。

橡膠支座組裝好后，就位安裝前，應對下預埋板的中心位置、中心標高、平面斜度檢查，發(fā)現(xiàn)超過《疊層橡膠隔震支座檢驗與評定標準（試行）》允許偏差的應與設計協(xié)商，采取補救措施。

在上部結構支模前，應將安裝好的橡膠支座用木板等抗沖擊材料保護。為防止鐵件銹腐，可按設計要求的防腐涂料提前將鐵件涂刷。條件允許時，可按圖紙要求的橡膠支座正式防護措施施工一步到位。

4.1.8專檢：填寫隔震橡膠支座安裝質量評定表、上預埋鋼板隱檢、安裝平面圖。

4.1.9綁扎上部結構鋼筋，支模板：按圖紙要求進行施工。

4.1.10隱預檢：將模板預檢、結構鋼筋隱檢、支座專檢資料、混凝土澆灌申請報監(jiān)理驗收。

4.1.11正式防護：按照圖紙要求，將橡膠隔震支座防護起來，并測量上部結構與障礙物間的距離，報監(jiān)理驗收。

4.2搬運、儲存注意事項

4.2.1產品應儲存在干燥、通風、無腐蝕性氣體、無陽光（紫外線）照射并遠離熱源的場所，不得淋雨。

4.2.2配件應按型號分類、碼置整齊牢固，不得混放、散放。嚴禁與酸堿、油類、有機溶劑等接觸。

4.2.3開封驗貨后，應將防護包裝恢復。

4.2.4搬用過程中，應按廠家提供的吊點安裝吊具，嚴禁將鋼絲繩等穿于螺栓孔內。

4.2.5搬用吊運過程中，應保證橡膠支座上下面水平，嚴禁傾斜。

4.3施工注意事項

4.3.1隔震支座符合設計及規(guī)范要求，必須有出廠合格證及有資質單位全數檢測報告，隔震支座用的鋼板、錨栓要有原材質書及復試報告。

4.3.2隔震支座預埋下板安裝前一定要核對型號與安裝位置是否符合設計要求。

4.3.3隔震支座預埋下板定位均采用經緯儀、水準儀引測軸線基準線和水準基點，堅持復測，保證其位置和標高精確。

4.3.4隔震支座下預埋板固定要牢固，以保證其在承臺混凝土澆筑過程中不發(fā)生位移，承臺混凝土澆筑完后，要復核預埋下板位置是否發(fā)生偏移。

4.3.5隔震支座安裝中預埋下板是關鍵，安裝過程中要采用高精度水平尺（誤差為0.02毫米/米）控制其水平度在邊長的1/500范圍內，固定點不少于三個且要牢固。

4.3.6預埋上、下板與隔震器連接螺栓要擰緊，必須用力矩扳手檢查。

4.3.7模板拆除后，及時對外漏鐵件防腐。

4.4成品保護注意事項

4.4.1支座安裝前應向工人講明隔震支座的構造及對結構的重要性，不得損壞隔震支座及配件。

4.4.2隔震支座安裝好后，應立即采取措施保護，防止意外損傷。

4.4.3如圖紙要求使用高強螺栓時，螺栓及螺母的絲扣必須訂做塑料（或橡膠）保護套（或塞），防止絲扣損傷。

4.4.4防腐材料涂刷時，應將可能污染的結構鋼筋用塑料薄膜包裹保護。

4.4.5連接螺栓安裝好后，應立即安裝防護帽，防止螺栓外漏部分銹蝕。

5.質量控制

5.1工程質量控制標準

5.1.1本工法必須執(zhí)行《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）。

5.1.2本工法必須執(zhí)行《疊層橡膠支座隔震技術規(guī)程》（CECS126:2001）。

5.1.3施工和驗收應符合《隔震橡膠支座安裝工程質量檢驗與評定標準》。

5.1.4施工和驗收應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范（GB50204－2002）》。

5.1.5其他相關國家規(guī)范和標準

5.2質量保證措施

5.2.1主控項目：

以下項目檢查數量為10%，且不少于2個。

隔震橡膠支座及下預埋板的中心標志齊全、清晰。

隔震橡膠支座的表面潔凈、無油污、泥沙、破損。

①焊縫外觀無夾渣、咬肉、漏焊。

②絲扣無裂紋損毀。

③防腐涂層均勻、光潔、無漏刷。

④5.2.2允許偏差項目：

項次
項目
允許偏差
檢查方法
檢驗數量

1
下預埋鋼板
頂面標高
±5mm
水準儀測量
10%且不少于2處

2
水平度
5%
水平尺測量

3
橡膠隔震支座
中心平面位置
5mm
鋼尺測量

4
頂面水平
8‰
水平尺測量

5
預留螺栓孔
栓孔直徑
0︿+1mm
鋼尺測量

6
栓孔位置
±1mm
鋼尺測量

6.安全措施

6.0.1機械吊運設備時，應有專職信號工持上崗證，起重器司機必須持證上崗，吊運回轉半徑范圍內不得站人。

6.0.2人工抬運時，應注意繩索及杠木，防止繩斷杠折傷人。

6.0.3安裝過程必須有足夠的操作空間，并作好防護。

6.0.4橡膠支座存放、安裝處四周，不得堆放易燃物品，并進行明火作業(yè)管理。

7.環(huán)保措施

7.0.1成立對應的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，隨時接受相關單位的監(jiān)督檢查。

7.0.2將施工場地和作業(yè)限制在工程建設允許的范圍內，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

7.0.3對施工中可能影響到的各種公共設施制定可靠的防止損壞和移位的實施措施，加強實施中的監(jiān)測、應對和驗證。同時，將相關方案和要求向全體施工人員詳細交底。

7.0.4對施工場地道路進行硬化，并在晴天經常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環(huán)境。

8、結束語

疊層橡膠隔震支座施工技術已在我集團公司援建的茂縣羌族博物館等工程中進行了實例應用，且此隔震技術均已在國內外等發(fā)達國家廣泛使用。在四川地震多發(fā)地區(qū)，工程建成后經多次地震和余震，震感均比周圍建筑明顯減少，至今沒有任何一個支座出現(xiàn)異常現(xiàn)象，用戶反映良好。

隔震支座及隔震技術的應用保證了施工安全、確保了工程質量，提高了房屋科技含量，做到了文明施工，保障生命、財產和房屋功能安全，房屋舒適度優(yōu)異，社會效益顯著。