隔震橡膠支座施工技術應用與研究

王 朋，張 雷

（1.中城建設有限責任公司，福建 福州 350001；2.北京建工雙興建筑工程有限責任公司，北京 101100）

0 引言

隨著抗震設計規范的修訂，隔振和消能減震設計的適用范圍及其重要性越來越受到重視，隔震技術已經成為結構抗震的重要發展趨勢，它正逐步地 改變僅僅通過增加建筑物的剛度、強度來抵抗地震作用的傳統設計理念。隔振橡膠支座作為隔振和消能減震設計重要方法之一，以其隔震效果好、造價低等特點更愈來愈多地應用于建筑工程領域當中。

1 工程概述

北京景山學校大愛城分校小學教學樓工程位于河北省廊坊市香河縣，建筑面積 14 850 m2，主體為框架結構，基礎采用平板式筏形基礎。正常使用和維護、正常施工環境下結構設計使用年限為 50 年，抗震設防等級為1級。為保證教學樓抗震性能特采用隔震橡膠支座將基礎與主體結構進行隔震處理，使用部位為-1.566 m、-1.588 m、-1.634 m 的 3 個標高位置設隔震橡膠支座，在基礎結構中形成隔震層。在隔震層范圍內，每根框架柱布置一個隔震支座，且框架柱中心點與隔震支座中心重疊。隔震層中設置 58 個 LRB500、46 個LRB600、20 個 LRB700 三種型號（LRB 代表鉛芯）共計 124 個隔震橡膠支座。

2 隔振橡膠支座構造

隔震橡膠支座主要由下預埋板（定位預埋板）、下法蘭板、下封板、保護層橡膠、多層鋼板 、鉛芯、多層橡膠、上封板和上法蘭板、上預埋板等組成，下連結構下支墩，上接結構上支墩。隔振支座的橡膠層具有水平變形及復位能力，同時在鋼板的三向應力作用下具有較小的豎向變形，使得隔振橡膠支座兼具有良好的水平彈性變形能力和很高的豎向承載能力。鉛芯加大了隔振支座的阻尼作用，更加有力地減還了地震加速度、吸收部分地震水平動能。隔震橡膠支座與結構的連接是通過高強螺栓與預埋套筒及錨筋實現的，錨筋與法蘭之間采用機械錨固形式，錨筋在套筒中連接長度不計入錨固長度。

圖1 隔震支座構造縱向剖面圖

隔震橡膠支座構造圖如圖 1、圖 2 所示，隔震橡膠支座組件規格型號、尺寸等相關參數如表 1 所示。

3 施工難點分析及解決思路

3.1 下支墩結構鋼筋與支座錨筋之間相互占位現象的調整

圖2 隔震支座構造橫向剖面圖

表1 隔震支座組件相關參數

該工程的下支墩高度有 452、474、520 mm 3 種，在有限高度范圍內鋼筋密集，包括豎向鋼筋（包括端頭處的彎折平直段）、縱橫交錯的箍筋、端頭部位附加雙層雙向@150 的鋼筋網片、用于固定定位預埋板的附加鋼筋等，并且所采用的鋼筋直徑較粗不易進行調整。由此可見，定位預埋板錨筋安裝就位的空間非常有限，這加大了安裝操作的困難。為此，施工前利用 BIM 技術進行鋼筋的二次深化設計，施工過程中采用定位預埋板預安裝方法，調整下支墩豎向鋼筋的位置及彎折平直段的放置方向等，以解決下支墩結構鋼筋與定位預埋板錨筋之間相互占位的問題。

3.2 定位預埋板安裝精度的控制

下支墩處的定位預埋板安裝精度要求非常高，它是確保隔震橡膠支座安裝成敗的關鍵所在。同時，在其軸線位置、安裝標高及水平度的調整過程中相互影響，需要反復進行測量、校對。為此，首先，采用定位架和可調螺桿作為輔助安裝工具，保證定位預埋板安裝就位的精度，其軸線位置、水平度及標高等安裝誤差需控制在允許偏差范圍內；然后，采取與預埋附加筋焊接的方式將定位預埋板固定牢固，防止在模板支設過程中對其產生側移，并在混凝土澆筑前要進行二次復核，以確保定位預埋板安裝的精度［1-2］。

3.3 下支墩混凝土澆筑質量的控制

下支墩的混凝土必須密實，且須與定位預埋板結合緊密，但下支墩鋼筋較密，混凝土澆筑、振搗僅能在預埋板中心直徑為 200 mm的預留孔范圍內進行，混凝土澆筑質量及避免擾動預埋板是施工的難點。為此，下支墩采用高于設計一個強度等級的膨脹細石混凝土進行澆筑，澆筑時采用專用料斗并架空，對準定位預埋板中心的預留孔，避免擾動預埋板；澆筑過程采用小型振搗棒振搗，同時配備表面振搗器用于輔助振搗，保證下支墩混凝土與抗震支座結合緊密、無空鼓［3-4］。

3.4 上支墩鋼筋綁扎困難問題的解決

上支墩高度為 900 mm（包含縱橫向框架梁在內），鋼筋布置非常緊密，除上支墩本身配筋（豎向受力鋼筋及@100 mm 的箍筋）外，還包括隔震支座的上錨筋、縱橫框架梁鋼筋、上層柱插筋，且上支墩封頭及上層柱插筋均需要進行彎錨。各個構件之間的鋼筋在有限空間范圍內相互穿插，按照常規“由下至上”的綁扎順序上層帶彎錨的柱子插筋將無法入位、鋼筋綁扎非常困難。為此，合理調整鋼筋綁扎順序，按照上支墩（含隔震支座的上錨筋）、上層框架柱插筋及框架梁的順序進行鋼筋綁扎。

4 施工工藝

4.1 下支墩鋼筋綁扎

鋼筋排列不當或過密都會導致隔震支座定位預埋板安裝困難。為確保定位預埋板順利安裝，施工前用 BIM 對結構下支墩鋼筋和支座預埋錨筋進行建模，根據鋼筋施工的順序，確定鋼筋之間的空間位置關系，必要時應進行二次設計對其占位鋼筋或操作空間不足的鋼筋進行調整。

在下支墩鋼筋的綁扎過程中，用畫有“+”字中心線的定位預埋板進行試安裝，通過預埋板中的錨筋位置孔和套筒孔進行觀察，查看下支墩插筋是否妨礙預埋板錨筋就位的現象，確認無誤后，將對下支墩插筋使用定位箍筋進行綁扎固定。同時，根據抗震支座安裝固定要求，在承臺柱四個角部各插放 2 根Ф22 附加鋼筋，用于與預埋板中的錨筋進行焊接固定使用。

基礎底板及承臺基礎混凝土澆筑完成后，剔鑿下支墩施工縫浮漿，露出堅硬的石子，彈出下支墩和預埋板的位置軸線，抄測標高引至各隔震支座的下支墩位置，采用一塊拼裝好的定位預埋板（即：定位預埋板、高強螺栓、套筒、錨筋拼裝在一起）放置在下支墩上，用記號筆標記出占位的下支墩鋼筋，對占位的支墩鋼筋做進一步調整。

考慮到箍筋綁扎及水平鋼筋網片完成后，由于操作空間的不足，無法進行定位預埋板錨筋與預埋附件鋼筋進行焊接固定等施工。因此，下支墩的箍筋及水平鋼筋網片先不綁扎，待定位預埋板安裝完成后再進行綁扎。

4.2 定位預埋板安裝

在定位預埋板（下預埋板）的上表面畫出“+”字中心線，并將定位預埋板、高強螺栓、套筒及錨筋進行拼裝。高強螺栓擰入后的余留長度應小于或等于隔震支座連接板的厚度，以確保隔震墊的連接板與定位預埋板連接緊固。套筒與錨筋采取直螺紋方式進行連接，外露絲扣及擰緊力矩應符合直螺紋相關規范要求。

在定位預埋板安裝前，使用鋼筋或角鋼焊成定位架（定位架的長寬高分別大于下支墩相應長寬高≥ 200 mm），架設在下支墩上，并在縱橫方向設置定位控制線，便于安裝過程中與定位預埋板中心線進行校正。

安裝位置初步定位后，再根據標高控制線，用塔尺放在定位預埋板四角進行標高調整，調整后塞入木楔子臨時固定，使預埋板標高及水平度等控制在允許偏差范圍內。

然后將可調螺桿與下支墩四角的豎向預埋附加鋼筋進行焊接固定，取下臨時固定的木楔，通過旋轉四個可調螺桿精確控制預埋板的平整度及標高，再對定位預埋板位置進行精準調整。符合要求后，把錨筋與下支墩預埋附加鋼筋進行焊接固定。應注意，在任何情況下都不能直接在預埋板上進行焊接，因為焊接后容易造成定位預埋板的局部變形，影響整體隔震支座安裝質量。

安裝固定完成后，將預埋板上表面采用透明膠帶滿粘（澆筑混凝土時需打開定位預埋板上的透氣孔），露出板面的高強螺栓采用成品保護套進行保護，以防混凝土澆筑時污染。

4.3 下支墩模板安裝及混凝土澆筑

按照下支墩設計尺寸進行支模，使用墊塊控制下支墩鋼筋的保護層厚度，支模的高度需要高于下支墩上表面設計標高，下支墩模板的任何部位均不得觸碰定位預埋板。每個下支墩模板設置獨立支撐體系，嚴禁滿堂紅式的支撐體系，防止因在混凝土澆筑過程中產生位移而造成的相互影響。

鋼筋綁扎、模板及定位預埋板等驗收合格后，灑水濕潤下支墩施工縫，采用高于設計一個強度等級的微膨脹細石混凝土進行澆筑。混凝土的塌落度控制在200～220 mm。利用專用料斗對準定位預埋板澆筑孔進行混凝土澆筑，專用料斗應架空，使其不得直接接觸定位預埋板。采用小型振搗棒從定位預埋板中心孔深入支墩內進行混凝土振搗，振搗過程中振搗棒不得直接接觸預埋板，振搗棒要快插慢拔，保證排氣孔暢通，并觀察檢查預埋板下混凝土是否完全密實，待混凝土充盈整個預埋板下區域，刮去預埋板上多余混凝土浮漿，找平收光上表面。

4.4 隔震橡膠支座安裝

當下支墩混凝土強度達到設計強度 75 % 后（試壓同條件混凝土試塊），對定位預埋板四周混凝土進行清理，清除定位預埋板上粘貼的膠帶。將原來預先擰入的高強螺栓擰下，清理干凈、涂抹黃油備用。按照對應的規格型號用塔吊吊裝隔震橡膠支座，安裝過程中要 4 個人同時操作，塔吊吊著隔震支座距定位預埋板 100 mm 位置，調整隔震橡膠支座位置，使定位預埋版與連接板的螺栓孔對齊，插入高強螺栓后，隔震橡膠支座緩慢落下。然后，按照初擰、復擰、終擰 3 個階段對稱擰緊高強螺栓，將法蘭板與上、下預埋板連接一體。

4.5 上支墩鋼筋混凝土結構施工

在高度為 900 mm 的上支墩范圍內，如果按照常規施工順序進行鋼筋綁扎，框架柱豎向鋼筋（末端為彎折的平直段、形如 L 型）無法穿過上支墩范圍內縱橫交錯的箍筋。為此，優化鋼筋施工方案，調整鋼筋綁扎順序，采取先綁扎上支墩鋼筋，然后再安裝上層框架柱插筋，最后穿插縱橫向框架梁鋼筋，以保證鋼筋工程能夠順利地進行施工。同時，施工前先制作上支墩鋼筋節點綁扎樣板，根據樣板中鋼筋沖突情況來指導大面積鋼筋加工。

上支墩模板與梁板模板支撐體系要分開支設、固定，避免澆筑混凝土過程中梁板支撐體系帶動支座產生側移。在上支墩模板中設置型鋼抱箍拉緊兩側模板，防止漲模。用 50 mm×100 mm 木方將模板與上法蘭板邊接縫處托住，并進行支撐、固定。框架梁板模板與上支墩模板間、上支墩模板與上法蘭板邊緣接觸處等部位要粘貼海綿條擠緊，防止澆筑混凝土時漏漿。

上支墩與梁板同時澆筑混凝土時，應先進行上支墩混凝土澆筑，再進行框架梁、板混凝土澆筑。同時，上支墩混凝土應采用細石混凝土澆筑，并用小型振搗棒進行振搗，如果小型振搗棒仍然無法振搗時，采用表面振搗器在上支墩模板處進行振搗。在澆筑過程中應安排人員全程跟蹤、復核，發現漏漿、漲模、偏位情況及時加固、整改。

5 成品保護措施

隔震支座安裝好后、上支墩混凝土澆筑前，高強螺栓必須訂做塑料（或橡膠）成品保護套（或塞），防止混凝土澆筑的污染及絲扣的損傷；采取竹膠板模板對已安裝完成的隔震橡膠支座進行封閉，作為在上支墩模板安裝等過程中的臨時成品保護措施，防止意外損傷，待上部混凝土澆筑完成后拆除。隔震支座及上支墩混凝土結構施工完成后，對應上下預埋板、高強螺栓等外露部分應立即涂刷防腐涂料，防止銹蝕。竣工前，對隔震層的豎向間隙采用巖棉等阻燃柔性材料進行填充。

建筑交付使用后，由于缺乏對隔震機理的了解，常將隔震層預留的變形空間堵塞，嚴重者將直接影響隔震橡膠支座在地震發生時的變形、加大隔震橡膠支座水平剛度、阻尼等力學性能，使隔震房屋喪失隔震功能，故應經常進行檢查隔震溝、隔震支座處的預留空間是否有阻礙物。維護檢查可分為常規檢查、定期檢查、應急檢查。常規檢查應每年進行一次，定期檢查應在竣工后的 3 年、5 年、10 年，10 年以后每 10 年進行一次，當發生地震或火災等災害后應及時進行應急檢查，并進行必要維護。

6 結語

在隔震橡膠支座施工技術應用過程中，針對其施工難點進行研究與分析，不斷進行摸索、總結、優化、改進其施工工藝及相關措施，解決了下支墩結構鋼筋與定位預埋板錨筋之間相互占位的問題、定位預埋板安裝的精度難于控制、下支墩混凝土澆筑質量無法保證、上支墩鋼筋綁扎困難等難點問題。通過上述具有針對性的預控及過程控制方法，使得隔震橡膠支座在安裝精度、效率、成品保護等方面全面受控，并取得了良好的應用效果。