上海玉佛禪寺大雄寶殿隔震就位連接關鍵技術

盧文勝 李 軒

同濟大學 上海 200092

1 工程概況

上海玉佛禪寺保護性修繕過程中考慮到大雄寶殿的歷史文物建筑價值，以及其結構與非結構構件現狀，在大雄寶殿平移頂升后，采取了隔震就位連接方式，以實現對這座木結構古建筑的隔震保護。

2 摩擦滑移組合隔震技術

隔震性能目標如下：

1）設防地震下，隔震后上部結構水平向地震作用比隔震前降低半度。

2）罕遇地震下，隔震層最大位移不大于300 mm。由于大雄寶殿的場地條件較差，為Ⅳ類軟土地基，且木結構具有長周期柔性結構的特點，若采用常規的橡膠隔震支座方案，則要求隔震層剛度相對較小，但在強震作用下隔震層將發生較大的水平及豎向變位，會導致隔震支座的失穩或強度破壞。最終，本工程采用了一種以彈性滑板支座為主，輔以少量厚層橡膠隔震支座及黏滯阻尼器的摩擦滑移組合隔震方案。

摩擦滑移隔震對地震動頻譜特性不敏感，適合于軟土場地結構隔震[1]。并且一旦滑板支座滑移后，隔震層等效剛度大大降低，可有效限制地震作用向上部結構的傳遞。隔震后大雄寶殿將具有多水準隔震結構等效自振周期，即隨著地震作用水準的提升，隔震層滑移量增大，隔震結構的等效自振周期也隨之不斷增大，因此可取得良好的隔震效果。此外，將少量厚層橡膠隔震支座與黏滯阻尼器引入摩擦滑移隔震系統，可在保持減震效果的前提下，限制隔震層的不利位移及減小隔震系統的震后殘余變形，從而滿足罕遇地震下隔震層位移限值要求。

3 隔震層平面布置方案

摩擦滑移組合隔震方案設計有彈性滑板支座、厚層橡膠隔震支座和黏滯阻尼器等3種隔震裝置。隔震層的平面布置應盡量規則、均勻，保證隔震層剛度中心與上部結構質量中心的重合，本方案的隔震層偏心率為0.6%，滿足文獻[2]提出的3%限值要求（圖1）。

圖1 隔震層平面布置

3.1 彈性滑板支座

每根木柱底下均對應布置1個彈性滑板支座〔圖2（a）〕，在大雄寶殿室內荷載較大的中央佛像區域，另外增設2個彈性滑板支座。根據支座面壓條件，選取直徑350、450 mm的2種規格支座。驗算重力荷載作用下，各彈性滑板支座長期面壓大多在4 MPa左右，因此彈性滑板支座在豎向承載力方面可具有較大的安全儲備，且可較好地保證隔震層在豎向荷載下的變形協調?；逯ёΣ烈驍刀?.015，可以滿足減震效果要求，并保證隔震層在風載等較小水平向荷載作用下不致發生滑動。

3.2 厚層橡膠隔震支座

在本工程中，橡膠支座起降低隔震層的最大水平位移及殘余變形作用，而不是常規意義上的承壓及隔震作用。厚層橡膠隔震支座因其具有較小的剛度以及較大的變形適應能力，可以較好地滿足本工程的需求。在隔震層四角共布置4個φ600 mm的厚層橡膠隔震支座〔圖2（b）〕，其不直接承受柱底傳來的豎向荷載，橡膠支座的穩定控制條件得到釋放[3]，可適應摩擦滑移隔震層水平變位大的特點。此外，由于厚層橡膠支座數量較少，單個支座的水平剛度也較小，因此不會對隔震方案的減震效果造成明顯不利影響。

3.3 黏滯阻尼器

在提供的總阻尼力相同的條件下，黏滯阻尼器宜多不宜少。本工程所用黏滯阻尼器〔圖2（c）〕沿結構x向、y向各布置4個，且均布置在隔震層的外圍，單個阻尼器的質量相對較小。黏滯阻尼器通過阻尼力消耗地震能力，為隔震層提供附加阻尼比[4]，可減小隔震層罕遇地震下的不利變形。

圖2 摩擦滑移組合隔震裝置

4 隔震支座及阻尼器的連接構造

彈性滑板支座、厚層橡膠隔震支座均通過上、下支墩與隔震層頂板、底板相連（圖3）。值得一提的是，摩擦滑移面板設置于彈性滑板支座上端，可以有效防止面板上落灰、污染，便于支座維護，保障支座摩擦滑移性能可靠。黏滯阻尼器兩端采用球鉸連接（圖4），一端與厚層橡膠支座的上支墩連接，另一端在下基礎梁上設支墩進行連接。

支墩是傳遞隔震層與上部結構間剪力的重要構件。文獻[5]要求隔震層支墩應能傳遞罕遇地震下支座的最大水平剪力和彎矩，因此隔震層支墩的配筋往往較大，施工時應務必保證支墩混凝土的施工質量。此外，支墩處設置的用于安裝支座或阻尼器的外露預埋件，應保證其具有可靠的防銹措施，其錨固鋼筋應滿足不小于250 mm，且宜大于20倍錨固鋼筋直徑的要求。

隔震裝置的施工順序依次是彈性滑板支座、厚層橡膠支座、阻尼器。因此在隔震裝置施工過程中，應保證隔震層具有可靠的穩定性及抗滑移性能。本工程的彈性滑板支座在施工階段裝有抗滑移鋼條，且隔震層上下頂板在外圍焊接抗拉裝置以臨時固定隔震層。

圖3 隔震支座連接方式

圖4 黏滯阻尼器連接

5 隔震結構復位技術

由于摩擦滑移隔震體系不具備大震下的自復位功能[6]，因此在隔震層的四周布置4個復位節點，在震后可通過安裝千斤頂等方式對大雄寶殿進行復位（圖5）。

圖5 復位節點示意

同時，復位節點可兼作其他用途，如在復位節點處安裝激振裝置，檢測大雄寶殿結構的動力特性；同樣可以利用復位節點來推動整個建筑，測試隔震層的力學性能；還可以在復位節點上設置常用的限位器，如圓柱鋼螺旋彈簧、高阻尼橡膠墊、軟鋼剪切鋼板等，將其作為限位裝置用。復位節點側面設置預埋件，方便上述各種裝置的安裝或更換。

6 其他隔震構造措施

上文所述的摩擦滑移隔震技術、裝置連接、復位技術可以看作是主要的隔震技術措施，但隔震結構還需其他必要的隔震構造措施，以保證其可以有效、長久地實現隔震功能，這些構造措施包括隔震溝（縫）、樓梯處隔震縫處理、預留檢修的措施等。

大雄寶殿隔震工程由于建筑保護及功能要求所限，無法設置常規的隔震溝。本工程在隔震層四周砌筑強度較弱的圍護墻，可在地震大變形時被沖切破壞，從而實現隔震層的無阻礙滑移變形。同理，大雄寶殿的前后殿樓梯臺階處也進行了相應的構造處理。此外，為便于今后檢查或替換隔震層裝置，大雄寶殿基臺側面圍護墻上預留了檢修入口。此外，鑒于大雄寶殿結構與非結構構件（佛像、古建筑構造等）的重要性，以及其作為軟土場地長周期木結構隔震工程的特殊性，應加強對大雄寶殿上部結構及隔震層的監測、維護等。

7 結語

本文介紹了上海玉佛禪寺大雄寶殿平移頂升項目隔震層的設計與布置、隔震裝置的連接構造、隔震層位移變形后的復位技術，以及相關隔震構造等關鍵技術措施，主要如下：

1）玉佛禪寺大雄寶殿在建筑移位后，采取摩擦滑移組合隔震技術進行隔震加固，提升結構主體與非結構構件的抗震性能，滿足預期隔震目標。

2）大雄寶殿隔震層在震后產生殘余變形時，可通過在復位節點安裝千斤頂的方式對隔震層進行復位。

3）設置較弱圍護墻、預留檢修孔口等構造措施，以及適度的監測手段，可保證隔震層有效、長久地實現其隔震功能，確保大雄寶殿在地震災害作用下的安全。