體育館下隔震支座應(yīng)用施工技術(shù)

文／王立輝 北京華城工程管理咨詢有限公司 北京 100083

1.工程概況

雄安體育中心項目位于啟動區(qū)東北E01 單元，北至EA1，東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)為城市公園綠地與廣場用地。項目主體結(jié)構(gòu)由一場兩館三個單體組成，包括體育場、體育館以及游泳館。體育館位于場地東側(cè)，建筑面積62126m2，抗震設(shè)防烈度為9 度。體育館為甲級特大型綜合體育館，總座位10001 座，可舉辦籃球、冰球、體操、電子競技和各類演藝活動，建筑東西寬158.200m，南北長164.700m，館頂建筑標(biāo)高23.815 m。體育館采用混凝土框架+隔震體系+鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的形式。屋蓋結(jié)構(gòu)形式為雙向桁架，分為主桁架、次桁架、徑向桁架、環(huán)向桁架以及封邊桁架[1]。

圖1 體育館效果圖（圖片來源本工程設(shè)計圖紙）

2.隔震支座概況

隔震支座是一種彈性材料在建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)生彈性變形作用，從而減小地震所帶來的荷載，保護建筑物的結(jié)構(gòu)和人員安全的一種結(jié)構(gòu)體系，其實現(xiàn)了深度抑制地震荷載、減小建筑物振動響應(yīng)等抗震設(shè)計理念。

2.1 隔震支座的應(yīng)用概況

隔震支座的設(shè)計理念基于減震原理和隔震原理，是利用彈性材料的彈性變形特性，以保障結(jié)構(gòu)安全性。隔震支座分為橡膠支座和金屬支座兩大類，其中橡膠支座主要采用高強度橡膠材料制造；金屬支座則由壓縮和拉伸的金屬彈簧等制成。隔震支座在地震荷載作用下，彈性材料發(fā)生彈性變形，從而消耗震動能量，減小地震所造成的荷載，達到降低地震災(zāi)害風(fēng)險的效果[2]。

體育館是一個特殊的建筑類型，需要考慮人員密集和大量活動的情況，在抗震設(shè)計中需要特別關(guān)注地震發(fā)生時人員和設(shè)施的安全。隔震支座設(shè)計可以減小體育場館所受到的地震震動影響，從而提高體育場館的抗震能力。在體育場館中，隔震支座的設(shè)計需要考慮許多因素，例如設(shè)計用途、地震波預(yù)測、地質(zhì)條件等。不同類型的體育場館需要不同的隔震支座設(shè)計方案。例如，對于體育館等涉及到大量支撐結(jié)構(gòu)的場館，設(shè)計方案需要考慮到支撐結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，同時需要使用長壽命的高性能材料和專業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，盡可能提高隔震支座的使用壽命。從可靠性的角度來說，隔震支座需要具備高可靠性，這意味著它的設(shè)計應(yīng)該考慮到各種自然條件和環(huán)境變化，例如高溫、低溫、潮濕、干燥、腐蝕等，并采用先進科技進行生產(chǎn)，以確保其使用壽命和穩(wěn)定性。

2.2 隔震支座設(shè)計概況

雄安體育中心項目體育館隔震支座設(shè)置于結(jié)構(gòu)標(biāo)高-2.300 和-0.100 之間，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，隔震支座共222 個，其中橡膠支座142 個，彈性滑板支座80 個。橡膠支座分為LNR900 和LNR1100 兩種型號。LNR900支座的有效直徑為900mm，橡膠總厚度為166mm，支座高度為318mm，第一、第二形狀系數(shù)分別為28.49 和5.42，極限剪應(yīng)變?yōu)?00%，豎向剛度為3935KN/mm，等效水平剛度為1.363KN/mm。LNR1100 支座的有效直徑為1100mm，橡膠總厚度為202mm，支座高度為390.5mm，第一、第二形狀系數(shù)分別為33.14 和5.45，極限剪應(yīng)變?yōu)?00%，豎向剛度為4888KN/mm，等效水平剛度為1.637KN/mm。

圖2 橡膠支座（圖片來源于本工程BIM 模型）

彈性滑板支座共有ESB400 和ESB600 兩種型號，各40 個。ESB400 支座的有效直徑為400mm，橡膠總厚度為20mm，支座高度為114mm，初始剛度為5KN/mm，豎向剛度為4810KN/mm，摩擦系數(shù)為0.02，最大滑移位移為500mm。ESB600 支座的有效直徑為600mm，橡膠總厚度為20mm，支座高度為106mm，初始剛度為14KN/mm，豎向剛度為10000KN/mm，摩擦系數(shù)為0.02，最大滑移位移為500mm。

2.3 隔震支座施工方法

隔震支座是一種可以實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)隔震的重要技術(shù)，其能夠通過將建筑結(jié)構(gòu)與地基分離來降低震動水平，從而提高建筑物的抗震性能。隔震支座的安裝工藝必須精細(xì)，其包括以下幾個步驟：

進行基礎(chǔ)設(shè)施施工-隔震支座的施工需要考慮現(xiàn)場地基的承載能力，必須選擇可靠的基礎(chǔ)設(shè)施，并對其進行必要的加固。比如，選擇混凝土基礎(chǔ)、地下注漿樁等，這些都是常見的基礎(chǔ)設(shè)施。在選定基礎(chǔ)設(shè)施后，測量出準(zhǔn)確的位置值并做好標(biāo)記，然后進行現(xiàn)場的基礎(chǔ)施工[3]。

進行調(diào)試和測量-在基礎(chǔ)施工完成之后，需要進行隔震支座的調(diào)試和測量工作。首先，對支座的預(yù)設(shè)高度進行測量，并進行調(diào)整來適應(yīng)不同的建筑結(jié)構(gòu)高度。然后，使用精準(zhǔn)儀器進行整體或部分支座的水平度測量，并做出相應(yīng)的調(diào)整以保證支座的水平度和平面度。

進行支座的安裝-在進行支座安裝之前，需要確保隔震支座的上下部分能夠有效地配合。按照現(xiàn)場設(shè)計要求，將隔震支座設(shè)置在預(yù)先設(shè)置好的位置，并對其進行固定。在支座的安裝過程中，重點是要確保支座與地基之間的間隙控制和安裝質(zhì)量，以保證支座的穩(wěn)定性和安全性。

進行隔震系統(tǒng)的緊固和調(diào)試-在隔震支座的安裝完成之后，需要進行緊固工作，包括對隔震支座與建筑結(jié)構(gòu)之間的連接進行檢查和調(diào)整，以及對支座上下部的緊固螺栓進行調(diào)整和再次緊固，以確保隔震支座與建筑結(jié)構(gòu)之間的連接牢固可靠。

圖3 彈性滑板支座（圖片來源于本工程BIM 模型）

圖4 定位預(yù)埋板（圖片來源于作者現(xiàn)場拍攝）

3.隔震支座施工技術(shù)要點

3.1 連接件（定位預(yù)埋板、套筒及錨筋）定位、固定

連接件作為隔震支座的重要組成部分，如定位預(yù)埋板、套筒及錨筋等必須在施工過程中做到位準(zhǔn)確，固定可靠。一般來說，定位預(yù)埋板和套筒的定位需要進行底模、截面和上下支墩的連續(xù)性檢查。錨筋的種類和數(shù)量應(yīng)滿足設(shè)計要求，并且需要保證在隔震層極限位移和錨筋應(yīng)力范圍內(nèi)。連接件的固定需要考慮到施工精度和方便性，一般在砼硬化前立即完成；同時還要注意隔震支座的插孔大小、對中需求以及緊固力的合理分配，以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和剛性[4]。

項目的隔震支座型號不一，各型號支座高度不一樣，造成了隔震支座上支墩有多個高度及類型的復(fù)雜情況。為了保證定位準(zhǔn)確，上支墩標(biāo)高準(zhǔn)確，測量人員應(yīng)熟知各種支座型號的參數(shù)，各支墩的設(shè)計標(biāo)高等，保證在測量定位時的準(zhǔn)確性，從而保證上部結(jié)構(gòu)的順利施工。

預(yù)埋套筒上口及膠套（為預(yù)留出隔震支座下法蘭板厚度以方便支座安裝所設(shè)）下口預(yù)先與定位預(yù)埋板用螺栓擰緊固定，以確保套筒的位置準(zhǔn)確。為保證預(yù)埋套筒的錨固長度和豎向固定，采用有加工螺紋的預(yù)埋錨筋與預(yù)埋套筒相連。將擰緊后的連接件放入下支墩鋼筋中，按深化圖紙要求調(diào)整連接件標(biāo)高、平面位置、水平度。此過程測量是整個隔震支座安裝的關(guān)鍵，需各工種密切配合，測量并調(diào)整定位預(yù)埋板的標(biāo)高、平面中心位置及平整度。根據(jù)偏差大小適時對套筒及錨筋進行調(diào)整[5]。

3.2 下支墩澆筑

下支墩澆筑的過程需要注重施工工藝和成品質(zhì)量的管理。在施工過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查施工質(zhì)量，確保鋼筋數(shù)量、高度和工字鋼架位置等要求的合理性；同時注意砼的配合比例、坍落度和作業(yè)期限等。在澆筑后，應(yīng)嚴(yán)格按照要求及時進行裂縫處理和養(yǎng)護保養(yǎng)。下支墩的質(zhì)量直接關(guān)系到隔震支座的承載能力和安全性，因此務(wù)必采用科學(xué)地施工工藝與管理模式。

在下支墩澆筑混凝土前必須進行定位復(fù)測，復(fù)測內(nèi)容包括預(yù)埋件標(biāo)高、中心位置和水平度。逐個核對規(guī)格、型號、錨筋型號是否與設(shè)計圖紙一致?；炷翝仓淮螡仓尚?，混凝土入模位置為預(yù)埋板中間預(yù)留孔洞，混凝土振搗過程中嚴(yán)禁碰撞預(yù)埋及錨筋?；炷翝仓戤吅?，混凝土終凝前，將定位板拆除，重新將螺栓擰入套筒內(nèi)，原漿將混凝土面找平壓光，然后對隔震支座預(yù)埋件進行復(fù)測并記錄，復(fù)測內(nèi)容包括預(yù)埋件標(biāo)高、中心位置及平整度。為避免砂漿、混凝土等雜物進入套筒孔內(nèi)，螺栓應(yīng)擰入套筒內(nèi)。

3.3 上支墩澆筑

在隔震層的鋪設(shè)過程中，鋼筋綁扎和砼澆筑的質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和隔震效果。因此，在上支墩的施工過程中，應(yīng)注意布置隔震層鋼筋，綁扎需要具有足夠的強度和可靠性，避免出現(xiàn)綁扎不緊、錨固不至、鋼筋解體等問題。隔震層混凝土的澆筑應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)操作，確保砼的質(zhì)量和工藝符合設(shè)計要求，同時要注意砼的早期保養(yǎng)措施，以確保隔震層的耐久性和整體性能。

圖5 隔震支座上部連接件固定（圖片來源于作者現(xiàn)場拍攝）

上支墩鋼筋籠在綁扎過程，可采用現(xiàn)場的定位板，預(yù)先將上支墩錨筋的位置預(yù)留，然后將上支墩鋼筋籠放置在支座頂面，將上部預(yù)埋件用螺栓連接到隔震支座上。依次安裝上支墩底模，底模表面應(yīng)與支座頂面平或略高于支座頂面，上支墩混凝土澆筑拆模后，上法蘭板應(yīng)外露。注意上部柱子插筋，滿足錨固長度時可采用直錨[6]。

由于隔震支座安裝過程和模板支撐、拆除過程中不可避免對隔震支座法蘭板油漆造成損壞及污染。隔震層施工完畢，模板拆除后，對隔震支座法蘭板油漆進行修補并清潔除污，對螺栓表面涂抹黃油，形成保護膜，減少后期螺栓銹蝕。

結(jié)語：

在隔震支座的施工過程中，連接件的定位、預(yù)埋板、套筒及錨筋等的固定是十分重要的。這些連接件需要保證位準(zhǔn)確，固定可靠，并且滿足設(shè)計要求。在連接件固定過程中，需要考慮施工精度和方便性，并且要注意隔震支座的插孔大小、對中需求以及緊固力的合理分配，以確保結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和剛性。此外，在隔震支座安裝過程中，測量人員應(yīng)熟知各種支座型號的參數(shù)，各支墩的設(shè)計標(biāo)高等，保證在測量定位時的準(zhǔn)確性，從而保證上部結(jié)構(gòu)的順利施工。

下支墩澆筑的過程也需要注重施工工藝和成品質(zhì)量的管理，確保鋼筋數(shù)量、高度和工字鋼架位置等要求的合理性；同時注意砼的配合比例、坍落度和作業(yè)期限等。在上支墩的施工過程中，應(yīng)注意布置隔震層鋼筋，綁扎需要具有足夠的強度和可靠性，避免出現(xiàn)綁扎不緊、錨固不至、鋼筋解體等問題。隔震層混凝土的澆筑應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)操作，確保砼的質(zhì)量和工藝符合設(shè)計要求。同時，隔震支座施工過程中不可避免對隔震支座法蘭板油漆造成損壞及污染，在施工完畢后應(yīng)進行修補并清潔除污，對螺栓表面涂抹黃油，形成保護膜，減少后期螺栓銹蝕。