浅析某底层柱顶隔震建筑施工技术

江 泳

(福建省建设执业资格注册管理中心 福建福州350001)

引 言

近几十年来，隔震技术在工程应用中逐步成熟。据不完全统计，目前我国已建成3000余栋隔震建筑。隔震建筑设计人员对隔震设计基本概念以及大型有限元软件的运用已经有了丰富的经验累积。同时，隔震产品的生产流程也有了相关产品规范进行约束和控制，保证了隔震支座的产品质量。此外，隔震支座的耐久性也通过了实际工程的检验，满足了建筑使用要求［1，2］。

由此看来，隔震层施工尤其是隔震支座的安装质量成为了隔震建筑质量控制的关键，隔震支座的安装精度，预埋件的定位等施工工艺和质量控制也成为了施工中主要的控制因素。我国隔震建筑数量仅次于日本，但是大部分都集中在云南和四川省，其他省份隔震建筑较少，因此施工过程中普遍存在施工单位经验不足，参与各方单位对隔震建筑缺乏了解等情况，也成为制约隔震建筑发展的因素。本文通过对一栋多层框架结构底层柱顶隔震房屋的建设过程分析，特别是隔震层的施工质量控制和施工工艺流程进行讨论，分析结果供隔震房屋建设的施工和管理提供参考。

1 隔震技术简介

1.1 隔震技术原理

隔震技术是在建筑物上部结构与基础之间［1，2］，设置一层水平向较柔的隔震系统(一般由橡胶隔震支座和阻尼器等组成)，吸收和耗散能量，使建筑物与地基隔开，是一种以柔克刚、以隔减震的抗震方法。地震发生时，橡胶隔震支座能吸收地震能量，以集中发生在隔震层的较大相对位移为代价，阻止地震能量向建筑物上部结构传播，保持建筑物上部结构近似平动，延长建筑物自振周期，使建筑结构基本不被破坏，保护建筑物内部人员安全，有效减少财产损失。实际检测结果表明，隔震建筑的最大水平加速度响应仅为传统抗震结构的1/3～1/5。地震作用下隔震建筑与传统抗震建筑振动对比效果如(图1)。

图1 振动对比图

1.2 隔震建筑发展现状

日本是隔震技术发展最好，应用最广的国家，不完全统计全日本已有隔震建筑6000余栋，且日本新建的超过60m的超高层结构都需要经过国家层面的审查，几乎全部采用减隔震技术，并有严格审查评估。

我国现阶段已建成隔震建筑约3000余栋，技术应用成熟，经受了地震灾害的检验和认可。2008年我国汶川特大地震后，云南省发布了《省政府办公厅关于加快推进减隔震技术发展与应用的意见》，其中规定“2020年前未来全省范围内高烈度区重大工程和生命线工程的必须采用隔震技术”。2013年雅安地震后，部分省市下发了《关于转发加快推进建筑隔震技应用工作意见的通知》，通知要求区内新建的幼儿园、学校、医院等人员密集场所，以及需要做安评的建设项目，必须采用建筑隔震技术，其它项目鼓励采用建筑隔震技术。2014年2月，我国住建部下发《关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见》文件［3］，截止2014年12月，云南省、山西省、甘肃省等共计八省、市、地区分别出台了推广隔震技术发展和应用的文件。可见，隔震技术在我国的应用将取得较快的发展。

2 项目简介及施工准备

2.1 工程概况

工程项目为厦门市某小学教学楼，建筑四层局部五层，底层基本架空，建筑高度21.7m，建筑面积3664.82m2，建筑结构形式为现浇钢筋混凝土框架结构，隔震层位于底层柱顶，当地抗震设防烈度为7度半。

2.2 施工准备

(1)隔震支座验收检查

土建施工单位在隔震支座运送到施工现场时，应做详细的验收检查。内容包括:1)产品书面文件确认;2)隔震产品及配套安装连接件的数量及型号;3)产品的形状及尺寸是否符合标准;4)产品有无缺陷、破损。

(2)机械准备

本工程结合施工塔式起重机进行隔震支座吊装。其余为钢筋加工、模板加工及混凝土振捣机械等。

(3)其他事项

提早确定订货时间，拟定订货合同，保证产品供应质量，组织人员与厂家对接，进行产品验收，取得产品性能出厂检验报告。第三方检验检测方法须符合《行业标准》的相关规定，且需由建设部认定的、具有检测资质的检测单位进行检测方可有效。同时做好重要部件的成品保护工作。

组织相关人员集中学习隔震技术，统一思想认识，了解隔震建筑的技术、经济、施工工艺、发展等相关知识。

3 施工工艺流程

3.1 隔震支座下支墩钢筋绑扎

下预埋板安装及下支墩钢筋绑扎前，将独立柱浇至预埋板的锚筋底部，这部分混凝土浇捣质量应有足够的保证率，与此同时，将梁底模支设完毕。下支墩钢筋绑扎应注意支墩钢筋下料长度应达到预埋板下沿，钢筋笼的混凝土保护层厚度为70mm［4］。

3.2 安装下预埋板

预埋件指预埋于隔震支座上下支墩中，使隔震支座与基础和上部结构相互连接的构件，由套筒、钢筋组成，钢筋拧入套筒。

将下预埋板吊装至支墩上，然后利用人工将预埋板铺设到位，利用经纬仪测定下预埋板轴线位置，并做好标记，下预埋板标高和中心线位置调整准确后简单固定下预埋板。用调整螺栓控制垂直与水平方向，如(图2)。下部受力钢筋下料长度需达到预埋板下沿。受力钢筋的折弯处用一根直径12mm的箍筋点焊，确保受力钢筋的合理位置。

3.3 下支墩混凝土浇筑

预埋件混凝土浇灌过程中应将套筒用密封布料将其扎紧，避免杂物混入，同时为方便振捣隔震支座下部构件或基础的混凝土，在下部埋件钢板中心开直径150mm的孔［5］。振捣完成后用干石子放置在预留孔洞上部，并大力夯实，保证预埋件下支墩混凝土能够密实充分，最后将预埋件表明磨光如(图3)。

图2 利用调节螺栓控制预埋件水平和垂直方向

图3 下支墩浇筑

3.4 隔震支座安装

混凝土强度达到设计强度的75%后可进行隔震支座安装，安装前必须进行定位复测并记录，复测内容包括预埋件标高、中心位置及平整度。复测满足要求后可进行隔震支座安装。安装前应将下支墩表面清理干净。在吊装隔震支座过程中需要2名工人进行配合，对称拧紧螺栓，保证隔震支座定位准确，同时需要一名厂家技术负责人进行指导。吊装隔震支座后，拧紧高强螺栓。隔震支座安装完后，复测隔震支座标高及平面位置并记录。隔震支座安装过程如(图4)。

图 隔震支座安装

3.5 上支墩及隔震层梁板施工

(1)上支墩预埋件固定

将上部预埋件用高强螺栓连接到隔震支座上，注意隔震层梁板受力筋与套筒位置关系。绑扎梁钢筋时，严禁碰撞预埋板，如单排钢筋位置与预埋锚筋和预埋螺栓套筒位置冲突时如(图5)，施工中也可将梁钢筋呈2排或多排布置，箍筋肢数不变。

(2)上支墩底模安装和钢筋绑扎

依次安装上支墩底模，绑扎上支墩钢筋、支侧模和浇筑混凝土。此部分施工方法与常规做法相同。由于隔震支座安装过程和模板支撑、拆除过程中不可避免对隔震支座油漆造成损坏及污染，待上支墩混凝土施工完毕，模板拆除后，对隔震支座油漆进行修补并清洁除污。

图5 梁底筋与套筒位置

4 隔震层部分构造施工

4.1 隔震层墙体

建筑需具有足够的水平位移余量，水平隔震缝的宽度取为250mm，且不应有任何固定物体形成阻挡［6，7］。竖向隔震缝高度为20mm，其所形成的水平缝填充沥青胶泥。隔震层墙体做法如(图6)所示。

图6 隔震层墙体

4.2 楼梯断缝

楼梯隔震层处理，应在相应梯段处断开，梯段上部与隔震层梁板悬臂连接，梯段下部与底层柱整体浇筑。如(图7)所示。

图7 梯段断缝处理

4.3 设备管线

通过隔震层的全部设备管线(如电线、上下水管、消防管、避雷线等)均做构造处理，以适应隔震层的变形，防止地震发生时产生次生灾害［6，7］。由 以上构造设计可知，相对于基础隔震，底层柱顶隔震结构的节点构造设计简单，地坪处不必预留水平位移空间。

图8 设备管线柔性处理

5 工序验收相关事项

5.1 隔震支座外观检查

隔震支座外观单个表面气泡面积不超过50mm2，杂质面积不超过30 mm2;缺胶面积不超过150 mm2，不得多于2处，且内部嵌件不许外露，凹凸不超过2 mm，面积不超过50 mm2，不得多于3处;胶钢粘结不牢(上、下端面)裂纹长度不超过30 mm，深度不超过3 mm，不得多于3处;裂纹(侧面)不允许，钢板外露(侧面)不允许。预埋钢板表面如有腐蚀或损伤，需要除锈并以涂漆修补。支座外露部分需进行成品保护，首先是对橡胶隔震支座连接板及外露连接螺栓采取防锈保护措施，然后用橡胶或塑料膜对隔震垫侧面外露部分进行保护。

5.2 隔震层移动净空间检查

隔震支座四周、上部结构体、下部结构体间水平及垂直方向，均须确保隔震系统所须净空。上部结构在移动范围内，不可有障碍物。

5.3 隔震支座沉降及变形检测

隔震支座的竖向变形观测操作可在隔震支座附近的上下连接部位四边分别弹一条水平线，量取这四组水平线之间的竖向距离并平均。全过程最少需进行三次沉降观测，依次是主体框架梁柱浇捣后、填充砌体结束后和工程竣工前。

还需进行支座的压缩变形观测，在隔震层上的二层柱底放置观测预埋件，挂重锤进行变形观测。和位于一层的基础沉降观测点配合起来测量。隔震支座压缩变形量超过10%，需对产品进行更换。

施工安装完成需要在一个隔震支座处留观察窗，以供平时的观察方便如(图9)。

图9 观察窗

6 结论

(1)我国隔震房屋总量较少，因此积累的隔震施工经验不足。为了保证隔震工程施工的顺利完成，应事先组织相关工程技术人员对隔震技术的原理和应用做培训，对施工图和隔震技术报告进行学习和分析。

(2)隔震工程施工中应对隔震支座做详细的进场验收检查，隔震支座产品性能应经过认证后的第三方检验合格方可使用。

(3)隔震层下预埋钢板的安装和下支墩钢筋混凝土的施工质量应列为施工控制要点。

(4)隔震层水平隔震缝和竖向隔震缝的施工质量应列为施工控制要点。

(5)目前我国没有相关隔震施工方法指导，隔震支座吊装以及定位的工艺尚不成熟，还可进行深入探讨。

［1］中华人民共和国行业标准.GB50011－2010建筑抗震设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［2］Ari Wibowo，John L.Wilson，Nelson T.K.Lam，et al.Collapse modeling analysis of a precast soft storey building in Australia.Eng.Struct，2010，32(7):1925－1936.

［3］住房城乡建设部关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见(暂行)［J］.中国勘察设计，2014，(03):32－33.

［4］吴应雄.低位层间隔震技术在某框架结构的应用研究［J］.福州大学学报(自然科学版)，2012，40(6):806－813.

［5］党育，杜永峰，李慧.基础隔震结构设计及施工指南［M］.北京:水利水电知识产权出版社，2007.

［6］国家建筑标准设计图集.03SG610－1建筑结构隔震构造详图［S］.北京:中国计划出版社，2003.

［7］傅金华.日本抗震结构及隔震结构的设计方法［M］.北京:中国建筑工业出版社，2011.