首例新型摩擦滑移擺隔震支座的安裝運用及質量控制

李偉光

（云南省工程質量監督管理站，云南 昆明 650228）

0 引言

隨著我國建筑工程施工技術的不斷提高，在抵御地震對我國建筑工程施工技術建筑結構破壞措施上，建筑減隔震技術就是其中一種抵御地震破壞，保證建筑結構安全的專項技術。《云南省隔震減震建筑工程促進規定》已明確規定下列新建建筑工程應當采用隔震減震技術：①抗震設防烈度 7 度以上區域內 3 層以上、且單體建筑面積 1 000 m2以上的學校、幼兒園校舍和醫院醫療用房建筑工程；②前項規定以外，抗震設防烈度 8 度以上區域內單體建筑面積 1 000 m2以上的重點設防類、特殊設防類建筑工程；③地震災區恢復重建 3 層以上、且單體建筑面積 1 000 m2以上的公共建筑工程。鼓勵前款規定范圍以外的其他建筑工程采用隔震減震技術。此“規定”已由云南省人民政府常務會議通過，自 2016 年 12 月 1 日起施行。隔震是指在建筑物的底部或某個位置設置隔震裝置形成隔震層，改變建筑物和地面的剛性連接，把上部結構和下部基礎隔離開來，通過彈性變形和摩擦來消耗地震能量。相比疊層橡膠支座，摩擦滑移擺支座技術結構簡單、易于制造，壽命長，同時摩擦材料更為節省。本文所闡述的新型摩擦滑移擺隔震支座在云南省某幼兒園工程（見圖 1）得到首例試點運用。

1 摩擦滑移擺隔震支座的種類

按照滑動摩擦面結構形式，（支座分類見圖 2）可將摩擦擺隔震支座分為兩類：I 型為單主滑動摩擦面型 2a、2b；II 型為雙主滑動摩擦面型 2c。

圖1 工程試點

圖2 支座分類

2 規格

2.1 支座基準豎向承載力分為 18 級

2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000、6 000、7 000、8 000、9 000、10 000、12 500、15 000、17 500、20 000、25 000、30 000 kN。

2.2 支座設計位移量分為 9 級

±200、±250、±300、±350、±400、±450、±500、±550、±600 mm。

2.3 支座擺動周期分為 8 級

2、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6 s。

3 標記

GB/T XXXXX—XXXX 示例：支座類型為 I 類，基準豎向承載力為 5 000 kN，極限位移為 400 mm，擺動 周期為 4s 的摩擦擺隔震支座，其型號表示為：FPS-I- 5000-400-4。

4 隔震術語

4.1 隔震結構

在結構物中設置隔震裝置而形成的結構體系。

4.2 隔震層

設置在被隔震的上部結構與下部結構（或基礎）之間的全部隔震裝置的總稱。

4.3 上部結構

隔震結構中位于隔震層以上部分。

4.4 下部結構

隔震結構中位于隔震層以下的部分，不包括基礎。

4.5 摩擦滑移擺

利用摩擦并滑移吸收耗散地震輸入能量而使結構振動反應衰減的裝置。

5 本項目隔震工程概況

本工程所在地區抗震設防烈度為 8 度。設計基本地震加速度為 0.20 g，設計地震分組為第三組；工程采用摩擦滑移擺支座隔震技術，符合 GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》要求。場地類別為 Ⅱ 類，設計特征周期為 0.45 s，水平地震影響系數最大值 0.16，鋼結構構件抗震等級為二級。設計地下基礎均為獨立基礎，基礎支墩安裝摩擦滑移擺支座，與上部鋼結構連接，形成一個隔震整體，隔震層高度為 2.45 m，共有 41 個摩擦滑移擺支座，支座型號均為 KGHP-I-R1000-N2000-D240。摩擦滑移擺下支座預埋有螺栓套筒的下預埋板，摩擦滑移擺通過用高強螺栓與基礎進行連接，上支座通過高強螺栓直接與上連接板固定鋼柱。

6 摩擦滑移擺隔震支座的工作原理

摩擦滑移擺隔震技術：將隔震消能裝置安放在結構物底部和基礎（或底部柱頂）之間，把上部結構和基礎“隔開”，將地震作用充分的分散，明顯地減輕地震作用。摩擦滑移擺隔震原理：在兩個間隔設置的安裝板之間分別設置兩個滑塊，滑塊中心開設通孔，將彈性元件設置在通孔中，彈性元件兩端的摩擦片與兩個安裝板在壓力作用下，安裝板的上下摩擦曲面產生摩擦來消耗震動能量，從而達到減震的作用。

7 摩擦滑移擺的構造

摩擦滑移擺的構造如圖 3 所示，其主要由球冠、下耐磨板、下支座板組件、墊板、橡膠密封圈、連接板、上支座組件、上耐磨板、下部預埋板、錨棒、鎖定裝置等部分組成。除下部預埋板、上部連接螺栓與錨棒，支座其余部分整體組裝形成。

圖3 支座構造示意圖

8 安裝前準備

1）摩擦滑移擺支座安裝期間建設單位、監理、施工單位技術負責人、現場技術員等必須成立現場施工質量檢查小組，保障現場安裝質量得到控制。施工單位組織技術人員、測量員、安裝工（包括安裝預埋件人員和組裝摩擦滑移擺支座人員）、混凝土澆筑人員、吊裝工、鋼筋工、木工等（見圖 4），根據工程實際情況分成不同階段的班組組織勞動力進行作業，保障安裝有序開展。

圖4 人員組織

2）摩擦滑移擺支座進場提供下列質量證明文件：原材料檢測報告；連接件檢測報告；產品合格證；出廠檢驗報告；型式檢驗報告；其他必要證明文件。

3）施工技術準備。

①與業主（監理）進行現場交底，如原材料、零部件及設備的堆放場地，行車通道、水、電，辦理好施工許可手續，協調并確定施工日期和各工序施工計劃，與其他施工單位交叉作業協調計劃。

②對施工前道工序（下支墩鋼筋）進行復核，確保下支墩鋼筋綁扎的標高、幾何尺寸等合格，并做好交接手續。

③做好機具及輔助材料的準備工作，如吊機、電焊機、測量儀器、手動工具及其他輔助用具。

④熟悉合同、圖紙及規范，做好專項施工方案，繪制安裝順序圖，同時做好專項安全、技術、質量交底工作。

9 安裝流程

施工順序為：墩基礎鋼筋綁扎→摩擦擺預埋板安裝固定→支模→預裝滑移擺→墩基礎混凝土澆灌→養護→吊裝摩擦滑移擺支座→吊裝鋼結構→上部主體施工（見圖 5）。

圖5 施工工藝流程

9.1 摩擦擺預埋板安裝固定

1）墩臺按照設計圖紙進行鋼筋綁扎，嚴格控制墩臺標高、鋼筋數量、規格及間距。先行進行鋼筋隱蔽驗收。

2）預埋底板預埋施工之前根據預埋位置提前進行對預埋錨筋位置處是否有立筋妨礙預埋件的就位，綁扎基礎鋼筋時調整鋼筋位置，調整阻擋物，保證正式預埋過程的順利進行（見圖 6）。使用輔助模具在抗浮板澆筑前進行鋼筋位置調整，預埋位置進行障礙物清除。

圖6 墩臺鋼筋綁扎

3）由于預埋板與基礎墩臺由套筒錨入連接（見圖 7），墩臺澆灌前，套筒在混凝土澆筑前需要將上端頭用黃油及膠帶堵住，防止混凝土漿灌入，套筒下端與螺栓連接位置封堵，防止影響后續高強螺栓的穿入。

圖7 套筒錨入

4）下部預埋板安裝固定。摩擦滑移擺支座下預埋件按圖紙要求錨板下部只有 4 顆長度為 160 mm 的套筒錨棒，為了牢固固定預埋板，采取了安裝固定措施。

①焊接固定架。在下支墩鋼筋綁扎完成后（最后一層層網片鋼筋暫時不綁扎，待安裝固定后再進行補扎，以方便焊接固定），單獨焊接用于承載預埋板的鋼筋架子，使其單獨承載（見圖 8），直接落于地板混凝土上，預埋板直接放置在架子上，待預埋板對中調平后進行固定。

②預埋板錨筋加強。在用儀器調好標高后用 2 顆Φ18 mm 的四級螺紋鋼與下預埋板每邊進行焊接，焊接鋼筋長度為 650 mm，共計 8 顆，分多次進行焊接保證焊接質量，避免焊接時溫度過高從而造成預埋板起拱，從而影響板的平整度。套筒長度為 160 mm，絲口長度為60 mm，下部套筒位置約 80 mm，為實心套筒，在每個套筒兩邊搭接 2 顆 Φ16 mm 四級螺紋鋼，雙面焊，焊接長度約 50 mm（避免焊接長度過長損傷上部絲口），共計焊接 8 根，這 16 根鋼筋主要為加強下部錨固以及方便預埋板與墩基礎鋼筋間的焊接連接固定（見圖 9）。

圖8 固定架安裝

圖9 加強錨筋（單位：mm）

9.2 墩基礎的支模及混凝土澆灌

1）支模。待鋼筋進行隱蔽驗收后，對墩基礎進行除塵沖洗處理，然后進行封模，模板高度統一比混凝土澆筑面高出 100 mm，統一進行對拉加固。

2）混凝土澆灌。因墩基礎鋼筋較密集，為了保障混凝土澆筑的密實性，經與設計對接混凝土調整為 C35 細石微膨脹混凝土，塌落度控制在 140±20 mm，預先在墩基礎四角位置留置 4 根 50 mm 的振動棒，混凝土澆筑為分層振搗澆筑，每層澆筑厚度控制在 500 mm 以內，分層澆筑過程中再利用一臺φ30 mm 的振動棒對中間空隙位置進行振搗，保障振搗充分均勻，澆筑時間不宜過長，保持連續性。另在預埋板中部開 12 mm 的空洞，用于澆筑時的排氣孔洞，澆筑前將 4 個套筒頂部封嚴，避免混凝土的淌入造成后續螺栓無法連接，利用膠帶對預埋板十字線進行保護，以便澆筑后復核預埋板的水平位置偏差，并在澆灌過程中嚴格控制澆筑標高，澆筑標高比設計澆筑高度高出 20～40 mm，以保障預埋板底部充分密實，不出現孔洞和氣泡。混凝土初凝前將預埋板上部多余浮漿及混凝土清除。

3）混凝土養護。混凝土初凝后立即進行麻袋覆蓋并灑水養護，脫模后檢查建筑質量，若出現蜂窩麻面等質量現象需立即進行補漿處理。出現孔洞等較大質量問題，則作專項問題上報處理，待養護 7 d 后（混凝土強度達到設計強度的 75 %）開展上部摩擦滑移擺支座的安裝，摩擦滑移擺支座安裝完畢后，混凝土養護已超 14 d，則可開展上部鋼結構吊裝工作。

9.3 摩擦擺支座安裝

1）將支座置于墩臺預埋板上，摩擦滑移擺支座單個重量為 360 kg，需使用吊車進行起吊，人工兩邊扶正，保障摩擦滑移擺支座在吊運過程中水平不晃動。

2）通過吊帶（布帶）將支座主體（各部件已臨時連接）吊放于下預埋板組件上，吊裝時對齊兩組件的連接孔，精確調整支座下支座板的平面位置，檢查支座位置無誤后與預埋板緊密貼合，保障螺栓孔的正確對孔，確保下錨固螺栓成功擰緊。起吊前確保下預埋板組件的上表面以及連接孔無雜物。

3）緊固螺栓（螺栓安裝時螺母朝下，充分緊固，不留絲口），安裝過程中如防塵圍板在安裝時影響支座的安裝，可臨時拆除防塵圍板，待支座安裝完成后，需立即對防塵圍板重新進行安裝。

4）支座安裝完成后，做好相應的防曬、防雨、防塵措施。

9.4 上部鋼結構安裝

根據現場情況布置，分別使用 70 t 汽車吊、25 t 汽車吊各 1 臺，另塔吊配合進行鋼柱的吊裝。在墩臺上安裝好定梁用的千斤頂，每個支座考慮 4 個千斤頂，吊裝上部鋼柱，落在臨時支撐千斤頂上，通過千斤頂調整鋼柱位置，使鋼柱與支座的螺栓孔重合，并將連接支座與鋼柱的高強度螺栓逐步擰緊。待螺栓連接校正后，連接板進行焊接連接，梁柱形成一個剛性固定的單元體，保障不出現晃動。在區域形成穩定整體后，拆除下部千斤頂及固定拉繩。后續梁柱的吊裝以固定的剛性單元體為中心向三方順序施工，單顆鋼柱吊裝時，緩慢放下鋼柱，使支座及千斤頂平均受力，獨立鋼柱在頂層梁連接板和二層梁連接板位置分別設置三方向拉繩，獨立鋼柱四方向用∠80 角鋼進行穩固支撐，鋼柱頂部吊車吊鉤受力，避免單顆鋼柱荷載直接落于摩擦滑移擺支座上，從而防止獨立鋼柱因環境原因出現晃動及側偏，造成剪力過大發生傾覆等危險，同時避免出現受力不均等情況而影響摩擦滑移擺支座的性能，并及時用螺栓連接上部鋼梁，順序施工。待周邊所有梁柱統一調節校正后，再開展梁柱的焊接連接（見圖 10）。

圖10 上部結構安裝

10 安裝難點和質量控制要點

10.1 允許偏差

1）允許偏差參照 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及驗收規范》、廠家提供的摩擦滑移擺支座安裝說明書、JT/T 852-2013《公路橋梁摩擦擺式減隔震支座行業標準》，設計圖紙等（見表 1）。

2）支承摩擦滑移擺支座的支墩（或柱）其頂面水平度誤差不宜 ＞ 3 ‰；在隔震支座安裝后摩擦滑移擺支座頂面的水平度誤差不宜 ＞ 8 ‰（按 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及驗收規范 》要求）。

3）支座豎向壓縮變形 ≤4.0 mm（參照 JT/T 852- 2 0 1 3《公路橋梁摩擦擺式減隔震支座行業標準 》上 1 000～25 000 kN 的支座的豎向壓縮變形≤4.0 mm）。

表1 允許偏差控制

4）支座組裝后的高度偏差為±2 mm（參照 JT/T 852-2013《公路橋梁摩擦擺式減隔震支座行業標準》）。

5）支座連接件尺寸允許偏差（參照 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及驗收規范 》）（見表 2、表 3）。

表2 連接板平面尺寸允許偏差 mm

表3 連接板螺栓孔位置允許偏差 mm

10.2 預埋件的標高控制

高程控制點以建設單位提供的基準點建立高程控制體系，對基礎面的高程控制，采用水準儀常規高差測量，直接測得預埋件面的標高。預埋件的標高允許偏差為 2.0 mm。

10.3 預埋件的平整度的控制

用框式水平儀對預埋板的水平度進行精確測量，使預埋板的水平度保持在 1/300 之內。

10.4 預埋件的位置軸線的控制

軸線控制點設置在 ① ② 軸正中交 CD 軸正中位置、⑦ ⑧ 軸正中交 CD 軸正中位置，以該軸線為控制軸線，并將主軸線引至筏板上，再用全站儀測出每個下支墩的基礎軸線，用墨線彈在筏板上，并將墨線引至每個支墩鋼筋籠上，做好標記，方便預埋鋼板就位時的校正（見表 4）。

11 工程驗收

圖 11 為安裝完成后的摩擦滑移擺隔震支座。

圖11 支座安裝成品

1）基本項目檢查。檢查數量為全數檢查（見表 5）。

2）支座安裝允許偏差檢查和方法（見表 6）。

3）支座連接板和平面尺寸和厚度、螺栓孔位置、套筒和螺栓外徑尺寸和長度偏移檢查數量為全數檢查。

支座連接板和預埋板平整度偏差應＜ 1/300，檢查數量為全數檢查。

套筒與支座連接板、錨筋與支座預埋板的連接可以螺栓開孔或者點焊焊接方式，螺栓開孔、點焊焊接尺寸偏差和缺陷，檢查數量應為全數檢查。

表4 安裝難點及措施

表5 觀感質量驗收

表6 儀器檢查驗收

高強螺栓應進行專項檢驗，并應符合 JGJ 82-2011《鋼結構高強度螺栓連接技術規程》要求，檢查數量為全數的 50 %，檢驗方法是由專業檢查單位提供檢測報告。

4）支座的力學性能抽檢，按 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及驗收規范》要求檢查數量：同一生產廠家、同一類型、同一規格的產品，并進行支座力學性能試驗。

5）支座下支墩不應有蜂窩、麻面，全數檢查。

6）隔震支座的驗收應符合 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及驗收規范》的規定，加強過程資料的收集，具體如下。

①隱蔽驗收記錄，施工記錄，檢驗批記錄；②隔震層部件供貨企業的合法證明；③隔震層部件出廠合格證書；④隔震層部件的產品性能出廠檢驗報告；⑤隱蔽工程驗收記錄；⑥預埋件及隔震層部件的施工安裝記錄；⑦隔震結構施工全過程中隔震支座豎向變形觀測記錄；⑧視頻影像資料，含上部結構與周圍固定物脫開的檢查記錄。

12 結語

摩擦擺隔震支座在橋梁工程中運用較多，建筑工程運用摩擦擺隔震支座在云南省為首例試點，其不但具有其他種類隔震支座的性能指標，更有自身特有的優勢，同時也存在性能上的不足之處。本工程在建設過程中尚未出臺相關的國家標準，各項技術指標借鑒和參考行業標準 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及驗收規范 》、GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》、JT/T 852-2013《公路橋梁摩擦擺式減隔震支座行業標準 》等進行安裝檢驗。國家市場監督管理局、中國國家標準化管理委員會已于 2019 年 3 月 25 日發布建筑工程類 GB/T 37358-2019《建筑摩擦擺隔震支座國家標準》，2020 年 2 月 1 日正式實施，正式作為一項新型技術得到運用和推廣。