上海玉佛禅寺大雄宝殿隔震就位连接关键技术

卢文胜 李 轩

同济大学 上海 200092

1 工程概况

上海玉佛禅寺保护性修缮过程中考虑到大雄宝殿的历史文物建筑价值，以及其结构与非结构构件现状，在大雄宝殿平移顶升后，采取了隔震就位连接方式，以实现对这座木结构古建筑的隔震保护。

2 摩擦滑移组合隔震技术

隔震性能目标如下：

1）设防地震下，隔震后上部结构水平向地震作用比隔震前降低半度。

2）罕遇地震下，隔震层最大位移不大于300 mm。由于大雄宝殿的场地条件较差，为Ⅳ类软土地基，且木结构具有长周期柔性结构的特点，若采用常规的橡胶隔震支座方案，则要求隔震层刚度相对较小，但在强震作用下隔震层将发生较大的水平及竖向变位，会导致隔震支座的失稳或强度破坏。最终，本工程采用了一种以弹性滑板支座为主，辅以少量厚层橡胶隔震支座及黏滞阻尼器的摩擦滑移组合隔震方案。

摩擦滑移隔震对地震动频谱特性不敏感，适合于软土场地结构隔震[1]。并且一旦滑板支座滑移后，隔震层等效刚度大大降低，可有效限制地震作用向上部结构的传递。隔震后大雄宝殿将具有多水准隔震结构等效自振周期，即随着地震作用水准的提升，隔震层滑移量增大，隔震结构的等效自振周期也随之不断增大，因此可取得良好的隔震效果。此外，将少量厚层橡胶隔震支座与黏滞阻尼器引入摩擦滑移隔震系统，可在保持减震效果的前提下，限制隔震层的不利位移及减小隔震系统的震后残余变形，从而满足罕遇地震下隔震层位移限值要求。

3 隔震层平面布置方案

摩擦滑移组合隔震方案设计有弹性滑板支座、厚层橡胶隔震支座和黏滞阻尼器等3种隔震装置。隔震层的平面布置应尽量规则、均匀，保证隔震层刚度中心与上部结构质量中心的重合，本方案的隔震层偏心率为0.6%，满足文献[2]提出的3%限值要求（图1）。

图1 隔震层平面布置

3.1 弹性滑板支座

每根木柱底下均对应布置1个弹性滑板支座〔图2（a）〕，在大雄宝殿室内荷载较大的中央佛像区域，另外增设2个弹性滑板支座。根据支座面压条件，选取直径350、450 mm的2种规格支座。验算重力荷载作用下，各弹性滑板支座长期面压大多在4 MPa左右，因此弹性滑板支座在竖向承载力方面可具有较大的安全储备，且可较好地保证隔震层在竖向荷载下的变形协调。滑板支座摩擦因数定为0.015，可以满足减震效果要求，并保证隔震层在风载等较小水平向荷载作用下不致发生滑动。

3.2 厚层橡胶隔震支座

在本工程中，橡胶支座起降低隔震层的最大水平位移及残余变形作用，而不是常规意义上的承压及隔震作用。厚层橡胶隔震支座因其具有较小的刚度以及较大的变形适应能力，可以较好地满足本工程的需求。在隔震层四角共布置4个φ600 mm的厚层橡胶隔震支座〔图2（b）〕，其不直接承受柱底传来的竖向荷载，橡胶支座的稳定控制条件得到释放[3]，可适应摩擦滑移隔震层水平变位大的特点。此外，由于厚层橡胶支座数量较少，单个支座的水平刚度也较小，因此不会对隔震方案的减震效果造成明显不利影响。

3.3 黏滞阻尼器

在提供的总阻尼力相同的条件下，黏滞阻尼器宜多不宜少。本工程所用黏滞阻尼器〔图2（c）〕沿结构x向、y向各布置4个，且均布置在隔震层的外围，单个阻尼器的质量相对较小。黏滞阻尼器通过阻尼力消耗地震能力，为隔震层提供附加阻尼比[4]，可减小隔震层罕遇地震下的不利变形。

图2 摩擦滑移组合隔震装置

4 隔震支座及阻尼器的连接构造

弹性滑板支座、厚层橡胶隔震支座均通过上、下支墩与隔震层顶板、底板相连（图3）。值得一提的是，摩擦滑移面板设置于弹性滑板支座上端，可以有效防止面板上落灰、污染，便于支座维护，保障支座摩擦滑移性能可靠。黏滞阻尼器两端采用球铰连接（图4），一端与厚层橡胶支座的上支墩连接，另一端在下基础梁上设支墩进行连接。

支墩是传递隔震层与上部结构间剪力的重要构件。文献[5]要求隔震层支墩应能传递罕遇地震下支座的最大水平剪力和弯矩，因此隔震层支墩的配筋往往较大，施工时应务必保证支墩混凝土的施工质量。此外，支墩处设置的用于安装支座或阻尼器的外露预埋件，应保证其具有可靠的防锈措施，其锚固钢筋应满足不小于250 mm，且宜大于20倍锚固钢筋直径的要求。

隔震装置的施工顺序依次是弹性滑板支座、厚层橡胶支座、阻尼器。因此在隔震装置施工过程中，应保证隔震层具有可靠的稳定性及抗滑移性能。本工程的弹性滑板支座在施工阶段装有抗滑移钢条，且隔震层上下顶板在外围焊接抗拉装置以临时固定隔震层。

图3 隔震支座连接方式

图4 黏滞阻尼器连接

5 隔震结构复位技术

由于摩擦滑移隔震体系不具备大震下的自复位功能[6]，因此在隔震层的四周布置4个复位节点，在震后可通过安装千斤顶等方式对大雄宝殿进行复位（图5）。

图5 复位节点示意

同时，复位节点可兼作其他用途，如在复位节点处安装激振装置，检测大雄宝殿结构的动力特性；同样可以利用复位节点来推动整个建筑，测试隔震层的力学性能；还可以在复位节点上设置常用的限位器，如圆柱钢螺旋弹簧、高阻尼橡胶垫、软钢剪切钢板等，将其作为限位装置用。复位节点侧面设置预埋件，方便上述各种装置的安装或更换。

6 其他隔震构造措施

上文所述的摩擦滑移隔震技术、装置连接、复位技术可以看作是主要的隔震技术措施，但隔震结构还需其他必要的隔震构造措施，以保证其可以有效、长久地实现隔震功能，这些构造措施包括隔震沟（缝）、楼梯处隔震缝处理、预留检修的措施等。

大雄宝殿隔震工程由于建筑保护及功能要求所限，无法设置常规的隔震沟。本工程在隔震层四周砌筑强度较弱的围护墙，可在地震大变形时被冲切破坏，从而实现隔震层的无阻碍滑移变形。同理，大雄宝殿的前后殿楼梯台阶处也进行了相应的构造处理。此外，为便于今后检查或替换隔震层装置，大雄宝殿基台侧面围护墙上预留了检修入口。此外，鉴于大雄宝殿结构与非结构构件（佛像、古建筑构造等）的重要性，以及其作为软土场地长周期木结构隔震工程的特殊性，应加强对大雄宝殿上部结构及隔震层的监测、维护等。

7 结语

本文介绍了上海玉佛禅寺大雄宝殿平移顶升项目隔震层的设计与布置、隔震装置的连接构造、隔震层位移变形后的复位技术，以及相关隔震构造等关键技术措施，主要如下：

1）玉佛禅寺大雄宝殿在建筑移位后，采取摩擦滑移组合隔震技术进行隔震加固，提升结构主体与非结构构件的抗震性能，满足预期隔震目标。

2）大雄宝殿隔震层在震后产生残余变形时，可通过在复位节点安装千斤顶的方式对隔震层进行复位。

3）设置较弱围护墙、预留检修孔口等构造措施，以及适度的监测手段，可保证隔震层有效、长久地实现其隔震功能，确保大雄宝殿在地震灾害作用下的安全。