橡膠支座的應用與質量控制探討

莫曲浪

（柳州東方工程橡膠制品有限公司，廣西 柳州 545025）

1 建筑隔震技術概述

在建筑與地基間安裝一種專用的減震橡膠支座，將房屋與地基分隔開來，減震支座起到減震作用，并將地震能量傳遞到房屋內部。該設備也被稱為“隔震層”。

采用橡膠隔震技術是一種安全、可靠、經濟的新型抗震技術。“抗”是傳統的抗震技術的一個重要特征，即建筑物的地基與地基緊密相連，因地震而產生的振動會導致建筑物的上層結構產生位移，超出了其承載能力，將對建筑物的裝修、內部設備造成嚴重的破壞：隔震技術利用隔震層-隔震橡膠支架的“隔”功能，將上、下基礎分離，隔震層的剛性較低，可以有效的降低70%～90%的地震響應，等于將地震度降低1～2 級。它在生命線工程、重點建設工程及一般住宅建設中得到了廣泛的使用[1]。

2 采用隔震技術的經濟效益

2.1 直接經濟效益

通過應用隔震技術，可以有效地減少高層建筑物的梁、柱壁尺寸，減少材料、水泥用量，雖然提高了減震橡膠支座的造價，但可以降低整體造價，從而為大規模應用隔震技術創造了有利的環境。除其初期成本外，也包括在其運行過程中受到的維修、重建、內部物品的損害以及經濟上的損害。我國已完成的工程顯示，在Ⅶ-K 級設防工程中，使用隔震式橡膠支座，其工程成本可以減少3%～9%，有些可減少5%～20%，帶來了巨大的經濟利益。

2.2 間接經濟效益

（1）如果將可能造成的整體損失（包括結構、建筑物、財產以及建筑物的損壞以及建筑和企業的停頓）納入到地震可能的整體損害，則隔震技術的經濟價值是非常高的。

（2）在使用隔震橡膠支座后，房屋的抗震性能得到了改善，并且可以適度的降低房屋的高度和安全間距，從而節省了用地，從而產生了明顯的間接效益[2]。

3 建筑隔震橡膠支座的構造、 適用范圍及工作原理

3.1 建筑隔震橡膠支座的構造

建筑隔震橡膠支座是用多個橡膠與多個板或其他材質的疊放復合而形成的。根據建筑物的需求，可以采用多種疊層結構、制造工藝和配比。該方法包括：將隔震支座與房屋的上部構造相聯接，而下部將隔震支座與房屋地基聯接。以達到垂直剛度，橫向變形，阻尼，耐久性等方面的要求。

3.2 建筑隔震橡膠支座的適用范圍

建筑隔震橡膠支座的適用范圍可分為3 種。

第1 類是衛生保健，如幼兒園、校舍、中小學、醫院、學校、養老院等。

第2 類是在人口稠密的地方，如大型商場、寫字樓、居民樓、天橋。

第3 類是緊急救援計劃，例如政府機構、醫院、機場、電力、核電廠、通信樞紐、消防站、災難控制中心、地震觀測站等。

4 建筑隔震橡膠支座的推廣應用

在20 世紀60 年代，建筑隔震技術得到了迅速的發展。日本、新西蘭和美國等國家在20 世紀60 年代中期和后期對地震隔離技術進行了較為系統、深入的理論和試驗，取得了較好的結果。新西蘭W.Robhinson 于1970 年首先發明了一種鉛芯疊層橡膠支架，這對隔震技術的推廣起到了很大的推動作用。

20 世紀90 年代以后，對隔震體系進行了理論上的研究。與此同時，世界各地也陸續出臺了更為詳細、嚴謹的隔震結構設計規范，以及隔震支座的品質與驗收標準，以確保其在廣泛使用中的可靠度。日本的隔震性建筑物數量比過去的任何一種都要多，目前擁有的隔震性房屋數量已達3000 多幢，而1996—2003 年度間，每年約6000 套。到目前為止，美國共有大約100 多座防震大樓，主要是政府辦公大樓、指揮中心、醫院等公用設施，以及一些老房子的隔震和加固[3]。

自20 世紀90 年代起，國內對隔震橡膠支座進行了大量的研發和應用，并在廣東，昆明，衡水，西安，無錫等地相繼研制出了隔震橡膠支座。由于對隔震支座的研究不斷深化，其產品的質量不斷改善，使其在房屋中的隔震層中起到了很大的作用。目前，我國已在四川，云南，廣東，吉林，河北，北京，天津等10 多個省份的500 多幢樓房上安裝了減震裝置，最大的一個項目是北京東部的一個地下地鐵站，50 幢7～9 層樓房，面積480000m2。有些隔震項目經過了多次抗震試驗，并獲得了良好的抗震性能。目前，中國國家計委、國家建設部已經將橡膠支座隔震技術列入國家發展規劃。全國國土面積41%，城鎮超過50%，地震強度超過7級。由于國家政策的指導，隔震橡膠支座的使用將會越來越多，市場的需求也越來越大，在國內的發展趨勢也越來越明顯[4]。

5 建筑隔震橡膠支座的工作原理

在建筑物的基礎上加一層隔震墊，在隔震的基礎上加一橡膠隔震支座，采用彈性隔震支座的橫向撓度構成一層撓性隔震層，它可以有效的吸收和消解地震的力量，從而有效的減少高層建筑的抗震能力，從而有效的降低高層建筑的抗震性能，同時還可以有效的減少建筑物的內部裝修、室內設備的損傷和其他的次要災難。橡膠支座如圖1 所示。

圖1 橡膠支座

6 建筑隔震橡膠支座的安裝過程

（1）項目評審。根據專業人士的建議，對該項目進行了最優的修改，以保證該項目的實用性，防止工程建設中的意外問題和設計變化。

（2）對預埋件進行加工。由于預制體處于鋼筋混凝土結構中，長期受外界和其他介質的干擾，導致預制構件腐蝕，從而對預制構件的耐久性和隔震效果產生一定的不利作用。所以，在進行預埋之前要進行防腐蝕，除去殘余的鐵銹和塵埃，然后在其上均勻地涂上一層防腐蝕涂層[5]。

7 基于隔震支座施工質量控制的探討

7.1 關于隔震支座材料進場過程中的質量控制

在現實情況中，隔震技術的運用，主要是通過相關的隔離層來將建筑物的上部分結構與下部分的基礎進行隔離。一般來說，隔離層的剛度都比較小，因此，當發生地震的時候，隔離層就會發揮出自己的“隔”的優勢，承受建筑物在地震作用下所發生的位移現象。隔離層的存在，會使得建筑物的上部結構不至于發生大的變動，近似平動，以此來達到“隔離”的效果，減輕建筑物上部結構的損壞情況。在這個過程中，隔震支座也具有著非常重要的作用。因此，當隔震支座產品進入到施工現場之后，相關的工作人員就需要針對這些隔震支座產品進行驗收，包括尺寸、產品合格證，以及出場檢測報告等各個方面的內容。在安裝隔震支座之前，還需要進行抽檢，檢查隔震支座產品材料的力學性能，包括豎向剛度、水平剛度，以及屈服力等等，確保其符合相關的要求。只有檢查合格之后，才能夠用于安裝。

7.2 隔震支座安裝流程及質量控制

7.2.1 下支墩鋼筋連接

在建筑物下部橋墩的連接部位，鋼筋、預埋螺栓、構架鋼筋等鋼筋的分布密度很大，對施工的精度有很高的要求。在下部橋墩的鋼筋聯結階段，采用鋼筋的捆扎法，將外側箍筋和主筋分別用來加固，從而減少下部橋墩的鋼筋混凝土結構。調整隔震支座和下預埋件的連接處，并將預先埋設的螺釘旋入螺釘孔洞，防止所注水泥滲入到螺釘孔洞中。上下支墩中間為隔震墊如圖2 所示。

圖2 上下支墩中間為隔震墊

7.2.2 下支墩混凝土澆筑

通過對試驗區段的分析，可以精確地判定在混凝土澆注過程中，由于振動對橋面縱向和橋面縱向鋼筋的自由端部產生的作用，從而實現了對混凝土澆注的最優控制。檢驗混凝土的品質，若有離析，應再次進行攪拌。對下部橋墩的混凝土進行適當的設計，例如采用分段澆注，在鋼板下面0.5m 的位置盡量實現連續的澆筑。對每一層的混凝土進行了嚴密的監控，并對其進行了周期性的檢測，使其厚度誤差在可接受的范圍之內，使其最大的工作長度為振動棒的1.25 倍。同時進行混凝土的澆注和振搗，確定振動的個數和布置地點，并對振動的先后次序和留振次數進行了嚴格的規定。在沒有出現泡沫的情況下，完成振動工作。

7.2.3 下預埋板安裝

（1）鋼筋鋪設。在下支墩混凝土澆筑2h 后，按照圖紙，按照指定的順序，在指定的區域內安裝鋼筋，按照1:1 的比例進行放樣。

（2）將底板置于下部。在指定的位置進行預埋件的安裝和水平位移，使用水平儀等儀器對基板的高度和四角進行測量，然后用調節螺釘等工具調整預埋件的水平和標高。在準確定位并確定預埋件的位置后，將預制塊、螺栓、螺栓等鋼筋進行焊接。

（3）下部混凝土澆筑。采用手工布袋或機械灌漿，對單柱頭混凝土澆注量不大的施工項目采用手工布袋，能有效地防止施工中出現錯位現象。合理設置振搗點數，使振動棒與主筋、預埋板之間的安全間距保持一致。混凝土澆筑和振搗完成后，應采取混凝土防護，嚴禁人為機械踐踏，并定期檢查有無開裂、麻面等質量問題，并對有缺陷的地方進行修復。

7.2.4 隔震支座安裝

在安裝隔震支座之前，應檢查隔震支座的外觀和結構是否完整，如在存放過程中因外力撞擊而發生損壞變形，應及時修復或更換新的支架。測試了混凝土試件的強度，當其強度在85%或更高時，可以在二次澆筑混凝土中設置隔震支座。依據現場情況，對隔震支座的安裝路徑進行了合理的規劃，并在前期進行了試驗，確定了吊點的數量及分布，并將隔震支座吊至工作面的上端，調整隔震支座的水平和方向，保證隔震支座與預埋板的螺孔在同一直線上。正確定位隔震支座后，將支承緩緩下壓，避免隔震支座與聯接板發生錯縫。工人清理掉附著在預制板上的混凝土浮渣和灰塵，按照圖紙上的要求在指定的地方進行隔離。通過測量和修正隔震支座的水平、標高和頂面水平，使其水平偏差小于0.8%。隔震支座安裝完成后，應重新檢查支座的水平，并預先在隔震支座和預制板之間放置墊圈，若隔震支座的水平不符合要求，則用墊片進行調整。隔震支座安裝完成后，采用對稱的方法，并將兩邊的螺栓擰緊。隔震支座安裝如圖3 所示。

圖3 隔震支座安裝

7.2.5 上預埋板安裝

在上預埋板安裝階段，對所安裝的隔震支座和下層構件進行了檢查，確保了該隔震支座的緊固性達到了要求，在隔震支座的頂端放置了一塊上預埋板，并用螺栓將其與上部的預埋板進行了固定。對上部鋼筋網和部分預埋件進行了綁扎，對上部結構的模板采用了支護和防護，采用預埋板作為上連接板的底模。在特殊的施工條件下，如隔震支座上的連接板和上柱與梁的交叉，要根據具體的工程條件，根據具體的工程情況，設計相應的專用模板。在安裝的上部預制板的軸線和水平度進行了測量和校驗，確認正確后，再進行混凝土的澆注。

7.2.6 隔震支座監測

在隔震樁的建設過程中，各施工方要對隔震樁進行實時監控，在隔震樁周圍布置感測器，建立遠程無線自動監控。在建設過程中，通過對周圍環境的不斷的實時監測，利用無線公用網進行數據的收集和遙控，根據現有的資料，編寫隔震支座的狀況，并對其進行有效的檢測和處理。隔震監測項目包括：垂直位移監測、水平位移監測、偏心變形監測。根據監測隔震支座的偏心變形情況，根據測量數據和繪制的曲線，可以準確地判斷出隔震支座的安裝偏差、隔震支座的不平衡加載、框架柱的附加彎矩等因素。

7.2.7 隔震支座檢測及維護

在隔震支座的裝配中，對工程的質量進行了定期的檢查，標識出有問題的地方和缺陷，并對其進行了修復。比如，在下橋墩鋼筋接頭完成后，對各部位的分布和部位進行檢測，并對各部位的定位誤差進行校正，使其定位誤差在容許范圍之內。在保證下支橋墩的施工質量達到要求后，進行橋面的施工。在不能及時檢測出問題的情況下，在進行施工過程中，會產生質量和安全的風險。工程竣工后，應全面檢查隔震支座的外形和結構特性，并標明存在的問題，并責令施工方立即進行修復。在隔震支座的裝配和檢測出的問題都得到了妥善的解決后，就可以進行隔震支座的施工并投入生產。

8 建筑工程完工后的隔震支座永久性保護措施

（1）消防安全。在支座周圍填充纖維棉等阻燃劑，并在下部支墩上安裝薄板，起到密封作用，防止發生火災。

（2）振動隔離。由于隔震支座在安裝和使用過程中，由于施工和維修的原因，很可能會對支座的表面產生力學破壞，從而加速支座的老化，從而導致支座的性能下降。可以在隔震支座表面加一層抗老化的橡膠保護層，從而防止其表面的老化。

（3）抗變形防護。定期檢查隔震通道和隔震支座的預留空間，清理場地內存在的障礙。

（4）對其進行周期性的檢驗。對隔震支座的工后使用狀況進行定期檢查，主要檢查的內容有橫向和縱向的變形。若隔震支座的性能達不到設計規范或發生變形、扭曲等情況，必須立即進行維修。

9 結語

總之，在現代建筑工程中，采用隔震支座的布置可以明顯提高建筑物的抗震能力，對提高工程的社會效益和經濟效益起著十分重要的作用。建設單位應加強對隔震支座的施工問題的關注，對各個施工環節進行嚴格的質量控制，建立健全的隔震支座專用施工系統，使工程建設和質量控制達到最大，從而促進我國建筑業的可持續發展。