建筑隔震技術在工程中的應用研究

林志偉

摘要：近年來地震頻繁發生，且強度較高。因此以往只具有單純抗震設計的建筑物越來越讓人擔憂，而隔震結構的增加會大幅度減少地震帶來的風險。在實際施工中，隔震層的施工，尤其是隔震支座的安裝往往會遇到瓶頸，對于一些剛接觸隔震層施工不久的施工隊伍來說，施工技術方面的不成熟將直接導致項目質量目標難以實現、工期目標被延誤、成本目標難以控制。文章先介紹了隔震結構的發展、重要性及其簡介，而后對隔震層設計、施工以及橡膠隔震支座安裝施工工藝進行詳細介紹。盡管隔震結構施工技術在國內發展時間較短，但是其對抗地震的表現突出，希望能借此讓更多人了解隔震結構。

關鍵詞：隔震技術；隔震原理；基礎隔震層施工；橡膠隔震支座安裝

中圖分類號：TU352.12文獻標志碼：A

0引言

地震經常會危害人們的生命安全、財產安全，嚴重影響人們的生產活動。地震具有突發性，在我國，地震發生的頻度高、強度大。而傳統的抗震設計只是增加建筑物結構上的抗震強度，對建筑物的內部設施保護不足[1]，為了減少地震帶來的災害，研究人員提出了建筑隔震技術。隔震技術主要由設置隔震層來實現，使建筑形成剛度很低的柔性底層，降低地震對建筑物上部的影響。采用隔震技術的建筑，其上部結構的絕對位移會大幅降低[2]。目前，隔震技術已經在中低層建筑中得到了廣泛的應用[3]。因其具有對地震能量的隔離、吸收或者擴散能力，減少結構的震動反應，從而避開地震的主頻帶范圍，保障了在地震發生時建筑物的安全。不僅如此，隔震技術施工簡單，施工費用低，相對于傳統的抗震結構，隔震層的安全度提高了3～10倍[4]。早在20世紀60年代，美國、日本、新西蘭等國家就對隔震技術已有系統研究[5]。

但是在實際施工過程中，經常會出現隔震層質量不合格、返工等問題，直接或者間接地影響項目的目標控制。另外，施工技術的不成熟，會直接影響項目質量目標，由此引起的返工則導致了施工成本的增加，施工工期的延長，無論對于業主還是施工方都會造成影響。所以，本論述將以甘肅省蘭州市的實際工程為例，研究隔震層的施工方案，介紹橡膠隔震支座的安裝，希望對讀者有所幫助，以便在一定程度上規避施工過程中隔震層施工帶來的風險。

1隔震結構概述

1.1隔震結構基本原理

傳統的建筑物抗震結構在設計時，是將地震的能量作為一種外加力，然后把作用在結構上的其他荷載綜合起來而計算出來的。而隔震結構則增加了變形的裝置和專門消耗地震能量的裝置，即隔震支座和阻尼器。

隔震支座一般使用橡膠隔震支座，因其具有良好的變形、彈性復位能力（即橡膠隔震支座在變形之后恢復之前形狀的能力），還能提供可靠的縱向承載力。除此之外，鉛芯橡膠支座在橡膠支座的基礎上還能夠提供消耗地震能量的性質。

阻尼器一般包括油阻尼器、鋼棒阻尼器和粘彈性阻尼器等[6]。它是一種提供運動阻力的裝置，從而消減運動能量，達到減震效果。期初阻尼器被廣泛地應用到汽車、槍炮、軍工、航空航天等領域以減震和消耗能量，其被應用到建筑領域是在20世紀70年代之后。

與傳統的抗震結構相比，在發生地震時，隔震結構不同于抗震結構那樣，地震震動周期基本等于建筑物震動周期，而是將建筑物的震動周期延長了2～5 s。這使得相等的能量分散在更長的周期內，很大程度上降低了結構的地震加速反應，以達到隔震的功能。

1.2建筑隔震層

隔震層的構造一般由三部分組成：下支墩、隔震支座、上支墩。下支墩與基礎承臺相連，上支墩與上部結構的梁柱相連，上、下支墩中間設置隔震支座。隔震支座具有多種類型，并且各具優勢，應視情況應用在不同的建筑、構筑物中。總體而言，隔震橡膠支座有足夠高的縱向剛度，滿足建筑承載力要求；水平方向的剛度較小，能夠滿足建筑物在地震時震動周期的延長，有效地吸收地震能量。具有非常穩定的彈性恢復功能，能保證在多次地震后仍能自動復位。就其施工而言，隔震支座的使用，減少了上部結構配筋，對總體工期來說沒有較大影響。所以安裝和修復相對便捷。且隔震橡膠支座工作環境中無陽光照射，一般情況下，隔震橡膠支座的抗老化性能超過80 a。

2施工工藝

2.1隔震層構造

橡膠隔震支座通過預埋鋼板與上下支墩相連。橡膠隔震支座及預埋鋼板由專業廠家配套提供，其中橡膠隔震支座由橡膠隔震墊與上下連接鋼板組成，連接采用高強螺栓。

2.2本工程隔震工程施工

2.2.1隔震層結構關系

隔震層結構關系如圖1所示。

2.2.2具體施工流程

（1）定位放線：以建設單位提供的原始基準點為依據，應用經緯儀和卷尺測繪出建筑軸線和下支墩邊框線，并在基礎上通長測繪出隔震支座的定位軸線。

（2）綁扎下支墩鋼筋：綁扎下支墩水平向鋼筋，在綁扎過程中使用PVC管（PVC管粗為預埋鋼板螺栓套筒的2倍）做預埋鋼板螺栓套筒模型，提前安置于鋼筋籠上，及時調整鋼筋位置，防止預埋鋼板安裝時破壞主筋。

（3）下支墩模支設：按照下支墩邊框線，安裝下支墩邊模，鋼筋保護層厚度應滿足規范要求。模板側壁應固定長300 mm、寬100 mm輔助用木條，高出下支墩混凝土澆筑面，木條應固定牢靠，不得發生變形、位移等情況。

（4）標高及定位控制線：待下支墩邊模校核并加固后，使用水準儀將預埋鋼板的標高控制線測繪在輔助用木條，使用經緯儀將建筑軸線測繪在下支墩邊模頂上，用于預埋鋼板的標高與軸向定位。

（5）安放預埋鋼板：在安裝預埋鋼板前，使用輕制預埋鋼板模型（同預埋鋼板厚度、尺寸的竹膠板）上放置機械水平尺。下方用L型直徑12螺紋鋼扎于下支墩鋼筋上，用來調整預埋鋼板的標高位置及平整度。待預埋位置確定后，將L型螺紋鋼綁扎牢固后撤掉預埋鋼板模型，并將L型鋼筋與下支墩鋼筋焊接牢固后（采用單面搭接焊，搭接長度為10D），將預埋鋼板放入下支墩鋼筋。預埋鋼板高度及水平度確定后，在鋼板正面畫出軸線位置的十字線，將激光水準儀十字紅外線開啟，放置鋼板十字線交點處，使激光與十字線重疊，然后微調預埋鋼板，使激光與建筑軸線重疊，此時預埋鋼板軸線位置確定。

（6）預埋板標高及定位復合：在預埋鋼板安裝完成后，應使用經緯儀及水準儀對預埋鋼板的定位及標高進行全數復合，確保每個預埋鋼板的標高、定位均復合規范要求。

（7）預埋板固定：預埋鋼板標高、定位復合完畢后，通過L型直徑12的連接短筋把四根預埋鋼板套筒底座與下支墩鋼筋籠焊接固定，使用單面搭接焊，搭接長度為10D，確保下預埋鋼板在混凝土澆筑過程中不發生偏移。

（8）澆筑下支墩混凝土：在下預埋鋼板進料口鋪放竹膠板溜槽，混凝土下落到溜槽上，通過溜槽再流入下支墩模板內，采用30 mm棒頭振搗，保證下支墩混凝土密實，無積存氣囊、氣泡澆筑。澆筑混凝土時，應安排專人及時進行支座縱橫向位置觀測以及清理支座上混凝土污染。并在混凝土初凝前再次復驗調整下預埋鋼板的軸線位置以及水平高差，不得大于規范要求的50%，確保預埋鋼板的平整度。

（9）下支墩模拆除：混凝土達到設計強度的75%，模板方可進行拆除。

（10）下支墩混凝土養護：在下支墩模板拆除后，進行表面灑水，之后使用塑料薄膜將支墩四周包裹嚴密，養護混凝土。

（11）下支墩放線：使用經緯儀將基礎上的定位中軸線引測到下支墩頂部，作為隔震橡膠支座以及上支墩的控制線。

（12）預埋鋼板面層清理：在橡膠支座安裝前，使用毛刷將鋼板面層清理干凈，確保與連接鋼板接觸嚴密。

（13）連接橡膠隔震支座：將預埋鋼板螺孔清理干凈，涂上黃油。為了不破壞橡膠隔震支座橡膠面，吊裝時使用同橡膠隔震支座固定高強螺栓同直徑“O”型花籃螺栓，固定在連接鋼板上吊裝。吊裝完成后，用高強螺栓將下連接鋼板與下預埋鋼板連接。連接鋼板上的螺栓應采用2人對擰，以防止連接板與橡膠墊疊合不好而發生翹曲，并在同一天完成。

（14）橡膠支座臨時固定：在上預埋鋼板安裝前，用4根直徑12的HRB400螺紋鋼點焊在上下連接鋼板的四角處，做臨時固定，防止因混凝土沖擊荷載使橡膠支座發生傾斜。

（15）連接上預埋鋼板：隔震支座固定完畢后，將上預埋鋼板對齊放置于隔震支座上，并用高強螺栓進行連接固定，待預埋鋼板全部安裝完畢后，對高強螺栓進行最終固定，所有螺栓均用力矩扳手逐個檢測。

（16）上支墩鋼筋加工及吊裝：上支墩鋼筋應在平整場地上進行綁扎，綁扎完成后吊至支座上方，從上而下垂直放入上預埋鋼板，并根據控制軸線進行調整。

（17）上支墩結構施工：上支墩底模下表面與上預埋鋼板下表面平齊，接縫處貼5 mm厚10 mm寬自粘性海綿條，防止漏漿。底模外側下方用短木方水平加固，并與豎向模板相固定（同梁底），豎向模板下端包至下支墩（同柱模板），框架梁的混凝土強度達到100%時方可拆除模板。

（18）隔震層頂板混凝土澆筑：在混凝土澆筑前，在擋土墻處鋪設400 mm厚擠塑板，使擋土墻與頂板相分離，作為滑動間隙。拆模后，保持滑動間隙外漏明顯。

（19）豎向變形觀測：上支墩與下支墩施工過程中，各預埋一根直徑12螺紋鋼間距100 mm相互搭接，搭接長度50 mm。上支墩混凝土澆筑完成后，將預埋鋼筋露出部分涂防銹漆，并在搭接部位同一水平高度割一細窄凹槽，上部結構施工過程中，每完成一層后用游標卡尺測量兩鋼筋凹槽的錯位情況，作為橡膠隔震支座豎向變形觀測。

3質量控制

3.1橡膠隔震支座質量要求

（1）材料標志齊全、清晰，表面清潔、無油污、泥沙、破損等；

（2）高強螺栓絲扣應無裂紋損毀，在復擰1 h后48 h內進行終擰檢驗，螺栓應對稱擰緊；

（3）防腐涂層均勻、光潔、無漏刷現象。

（4）允許偏差值，各允許偏差值見表1所列。

3.2模板工程質量驗收標準

（1）模板及其支架必須滿足施工方案要求，基礎應堅實可靠，并設有排水措施。

（2）模板工程應符合相關設計和施工規范要求。

3.3鋼筋加工及安裝質量驗收標準

（1）鋼筋和焊接用材料，應有出廠合格證和復試報告單。

（2）鋼筋進場后應對觀感進行驗收，表面應潔凈，無損傷、油漬、漆污和鐵銹。

（3）鋼筋綁扎時根據設計要求，先放下部鋼筋，再綁扎上部鋼筋。上下層鋼筋之間墊馬凳，施工時上層鋼筋表面鋪設腳手板，施工人員站在馬道操作，防止將上層鋼筋踩塌和位移。

4結束語

現階段，人們越來越重視建筑的抗震問題，因此，國內對隔震技術的應用也在不斷發展，大量的醫院、學校建筑在設計中使用有效的抗震措施，最大程度上減輕地震對建筑的破壞，保障人們的人身安全和財產安全[8]。

本論述分別介紹了減震隔震措施的重要性和隔震結構，大致說明了隔震層的設計過程，重點以實例描述了隔震層的施工工藝。在地震時，隔震層能有效消耗地震能量，對建筑物起到至關重要的保護作用。尤其是民用建筑，更要做好隔震減震措施。

參考文獻：

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[2]謝偉民，郭啟文，陳龍珠.基底隔震建筑結構動力特性辨析[J].工程抗震與加固改造，2015，37（3）：25-31，43.

[3]周錫元，閻維明，楊潤林.建筑結構的隔震，減振和振動控制[J].建筑結構學報，2002，23（2）：2-12.

[4]殷許鵬.隔震建筑設計、建造措施及后期維護管理方法研究[D].昆明：昆明理工大學，2013.

[5]羅桂純.隔震技術在建筑物抗震設防中的應用和推廣[J].城市與減災，2014（4）：27-29.

[6]劉文光.橡膠隔震支座力學性能及隔震結構地震反應分析研究[D].北京：北京工業大學，2003.

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[8]廖述禮.淺析建筑結構設計中的隔震措施[J].江西建材，2016（3）：39-39.