首例新型摩擦滑移摆隔震支座的安装运用及质量控制

李伟光

（云南省工程质量监督管理站，云南 昆明 650228）

0 引言

随着我国建筑工程施工技术的不断提高，在抵御地震对我国建筑工程施工技术建筑结构破坏措施上，建筑减隔震技术就是其中一种抵御地震破坏，保证建筑结构安全的专项技术。《云南省隔震减震建筑工程促进规定》已明确规定下列新建建筑工程应当采用隔震减震技术：①抗震设防烈度 7 度以上区域内 3 层以上、且单体建筑面积 1 000 m2以上的学校、幼儿园校舍和医院医疗用房建筑工程；②前项规定以外，抗震设防烈度 8 度以上区域内单体建筑面积 1 000 m2以上的重点设防类、特殊设防类建筑工程；③地震灾区恢复重建 3 层以上、且单体建筑面积 1 000 m2以上的公共建筑工程。鼓励前款规定范围以外的其他建筑工程采用隔震减震技术。此“规定”已由云南省人民政府常务会议通过，自 2016 年 12 月 1 日起施行。隔震是指在建筑物的底部或某个位置设置隔震装置形成隔震层，改变建筑物和地面的刚性连接，把上部结构和下部基础隔离开来，通过弹性变形和摩擦来消耗地震能量。相比叠层橡胶支座，摩擦滑移摆支座技术结构简单、易于制造，寿命长，同时摩擦材料更为节省。本文所阐述的新型摩擦滑移摆隔震支座在云南省某幼儿园工程（见图 1）得到首例试点运用。

1 摩擦滑移摆隔震支座的种类

按照滑动摩擦面结构形式，（支座分类见图 2）可将摩擦摆隔震支座分为两类：I 型为单主滑动摩擦面型 2a、2b；II 型为双主滑动摩擦面型 2c。

图1 工程试点

图2 支座分类

2 规格

2.1 支座基准竖向承载力分为 18 级

2 000、2 500、3 000、3 500、4 000、4 500、5 000、6 000、7 000、8 000、9 000、10 000、12 500、15 000、17 500、20 000、25 000、30 000 kN。

2.2 支座设计位移量分为 9 级

±200、±250、±300、±350、±400、±450、±500、±550、±600 mm。

2.3 支座摆动周期分为 8 级

2、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6 s。

3 标记

GB/T XXXXX—XXXX 示例：支座类型为 I 类，基准竖向承载力为 5 000 kN，极限位移为 400 mm，摆动 周期为 4s 的摩擦摆隔震支座，其型号表示为：FPS-I- 5000-400-4。

4 隔震术语

4.1 隔震结构

在结构物中设置隔震装置而形成的结构体系。

4.2 隔震层

设置在被隔震的上部结构与下部结构（或基础）之间的全部隔震装置的总称。

4.3 上部结构

隔震结构中位于隔震层以上部分。

4.4 下部结构

隔震结构中位于隔震层以下的部分，不包括基础。

4.5 摩擦滑移摆

利用摩擦并滑移吸收耗散地震输入能量而使结构振动反应衰减的装置。

5 本项目隔震工程概况

本工程所在地区抗震设防烈度为 8 度。设计基本地震加速度为 0.20 g，设计地震分组为第三组；工程采用摩擦滑移摆支座隔震技术，符合 GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》要求。场地类别为 Ⅱ 类，设计特征周期为 0.45 s，水平地震影响系数最大值 0.16，钢结构构件抗震等级为二级。设计地下基础均为独立基础，基础支墩安装摩擦滑移摆支座，与上部钢结构连接，形成一个隔震整体，隔震层高度为 2.45 m，共有 41 个摩擦滑移摆支座，支座型号均为 KGHP-I-R1000-N2000-D240。摩擦滑移摆下支座预埋有螺栓套筒的下预埋板，摩擦滑移摆通过用高强螺栓与基础进行连接，上支座通过高强螺栓直接与上连接板固定钢柱。

6 摩擦滑移摆隔震支座的工作原理

摩擦滑移摆隔震技术：将隔震消能装置安放在结构物底部和基础（或底部柱顶）之间，把上部结构和基础“隔开”，将地震作用充分的分散，明显地减轻地震作用。摩擦滑移摆隔震原理：在两个间隔设置的安装板之间分别设置两个滑块，滑块中心开设通孔，将弹性元件设置在通孔中，弹性元件两端的摩擦片与两个安装板在压力作用下，安装板的上下摩擦曲面产生摩擦来消耗震动能量，从而达到减震的作用。

7 摩擦滑移摆的构造

摩擦滑移摆的构造如图 3 所示，其主要由球冠、下耐磨板、下支座板组件、垫板、橡胶密封圈、连接板、上支座组件、上耐磨板、下部预埋板、锚棒、锁定装置等部分组成。除下部预埋板、上部连接螺栓与锚棒，支座其余部分整体组装形成。

图3 支座构造示意图

8 安装前准备

1）摩擦滑移摆支座安装期间建设单位、监理、施工单位技术负责人、现场技术员等必须成立现场施工质量检查小组，保障现场安装质量得到控制。施工单位组织技术人员、测量员、安装工（包括安装预埋件人员和组装摩擦滑移摆支座人员）、混凝土浇筑人员、吊装工、钢筋工、木工等（见图 4），根据工程实际情况分成不同阶段的班组组织劳动力进行作业，保障安装有序开展。

图4 人员组织

2）摩擦滑移摆支座进场提供下列质量证明文件：原材料检测报告；连接件检测报告；产品合格证；出厂检验报告；型式检验报告；其他必要证明文件。

3）施工技术准备。

①与业主（监理）进行现场交底，如原材料、零部件及设备的堆放场地，行车通道、水、电，办理好施工许可手续，协调并确定施工日期和各工序施工计划，与其他施工单位交叉作业协调计划。

②对施工前道工序（下支墩钢筋）进行复核，确保下支墩钢筋绑扎的标高、几何尺寸等合格，并做好交接手续。

③做好机具及辅助材料的准备工作，如吊机、电焊机、测量仪器、手动工具及其他辅助用具。

④熟悉合同、图纸及规范，做好专项施工方案，绘制安装顺序图，同时做好专项安全、技术、质量交底工作。

9 安装流程

施工顺序为：墩基础钢筋绑扎→摩擦摆预埋板安装固定→支模→预装滑移摆→墩基础混凝土浇灌→养护→吊装摩擦滑移摆支座→吊装钢结构→上部主体施工（见图 5）。

图5 施工工艺流程

9.1 摩擦摆预埋板安装固定

1）墩台按照设计图纸进行钢筋绑扎，严格控制墩台标高、钢筋数量、规格及间距。先行进行钢筋隐蔽验收。

2）预埋底板预埋施工之前根据预埋位置提前进行对预埋锚筋位置处是否有立筋妨碍预埋件的就位，绑扎基础钢筋时调整钢筋位置，调整阻挡物，保证正式预埋过程的顺利进行（见图 6）。使用辅助模具在抗浮板浇筑前进行钢筋位置调整，预埋位置进行障碍物清除。

图6 墩台钢筋绑扎

3）由于预埋板与基础墩台由套筒锚入连接（见图 7），墩台浇灌前，套筒在混凝土浇筑前需要将上端头用黄油及胶带堵住，防止混凝土浆灌入，套筒下端与螺栓连接位置封堵，防止影响后续高强螺栓的穿入。

图7 套筒锚入

4）下部预埋板安装固定。摩擦滑移摆支座下预埋件按图纸要求锚板下部只有 4 颗长度为 160 mm 的套筒锚棒，为了牢固固定预埋板，采取了安装固定措施。

①焊接固定架。在下支墩钢筋绑扎完成后（最后一层层网片钢筋暂时不绑扎，待安装固定后再进行补扎，以方便焊接固定），单独焊接用于承载预埋板的钢筋架子，使其单独承载（见图 8），直接落于地板混凝土上，预埋板直接放置在架子上，待预埋板对中调平后进行固定。

②预埋板锚筋加强。在用仪器调好标高后用 2 颗Φ18 mm 的四级螺纹钢与下预埋板每边进行焊接，焊接钢筋长度为 650 mm，共计 8 颗，分多次进行焊接保证焊接质量，避免焊接时温度过高从而造成预埋板起拱，从而影响板的平整度。套筒长度为 160 mm，丝口长度为60 mm，下部套筒位置约 80 mm，为实心套筒，在每个套筒两边搭接 2 颗 Φ16 mm 四级螺纹钢，双面焊，焊接长度约 50 mm（避免焊接长度过长损伤上部丝口），共计焊接 8 根，这 16 根钢筋主要为加强下部锚固以及方便预埋板与墩基础钢筋间的焊接连接固定（见图 9）。

图8 固定架安装

图9 加强锚筋（单位：mm）

9.2 墩基础的支模及混凝土浇灌

1）支模。待钢筋进行隐蔽验收后，对墩基础进行除尘冲洗处理，然后进行封模，模板高度统一比混凝土浇筑面高出 100 mm，统一进行对拉加固。

2）混凝土浇灌。因墩基础钢筋较密集，为了保障混凝土浇筑的密实性，经与设计对接混凝土调整为 C35 细石微膨胀混凝土，塌落度控制在 140±20 mm，预先在墩基础四角位置留置 4 根 50 mm 的振动棒，混凝土浇筑为分层振捣浇筑，每层浇筑厚度控制在 500 mm 以内，分层浇筑过程中再利用一台φ30 mm 的振动棒对中间空隙位置进行振捣，保障振捣充分均匀，浇筑时间不宜过长，保持连续性。另在预埋板中部开 12 mm 的空洞，用于浇筑时的排气孔洞，浇筑前将 4 个套筒顶部封严，避免混凝土的淌入造成后续螺栓无法连接，利用胶带对预埋板十字线进行保护，以便浇筑后复核预埋板的水平位置偏差，并在浇灌过程中严格控制浇筑标高，浇筑标高比设计浇筑高度高出 20～40 mm，以保障预埋板底部充分密实，不出现孔洞和气泡。混凝土初凝前将预埋板上部多余浮浆及混凝土清除。

3）混凝土养护。混凝土初凝后立即进行麻袋覆盖并洒水养护，脱模后检查建筑质量，若出现蜂窝麻面等质量现象需立即进行补浆处理。出现孔洞等较大质量问题，则作专项问题上报处理，待养护 7 d 后（混凝土强度达到设计强度的 75 %）开展上部摩擦滑移摆支座的安装，摩擦滑移摆支座安装完毕后，混凝土养护已超 14 d，则可开展上部钢结构吊装工作。

9.3 摩擦摆支座安装

1）将支座置于墩台预埋板上，摩擦滑移摆支座单个重量为 360 kg，需使用吊车进行起吊，人工两边扶正，保障摩擦滑移摆支座在吊运过程中水平不晃动。

2）通过吊带（布带）将支座主体（各部件已临时连接）吊放于下预埋板组件上，吊装时对齐两组件的连接孔，精确调整支座下支座板的平面位置，检查支座位置无误后与预埋板紧密贴合，保障螺栓孔的正确对孔，确保下锚固螺栓成功拧紧。起吊前确保下预埋板组件的上表面以及连接孔无杂物。

3）紧固螺栓（螺栓安装时螺母朝下，充分紧固，不留丝口），安装过程中如防尘围板在安装时影响支座的安装，可临时拆除防尘围板，待支座安装完成后，需立即对防尘围板重新进行安装。

4）支座安装完成后，做好相应的防晒、防雨、防尘措施。

9.4 上部钢结构安装

根据现场情况布置，分别使用 70 t 汽车吊、25 t 汽车吊各 1 台，另塔吊配合进行钢柱的吊装。在墩台上安装好定梁用的千斤顶，每个支座考虑 4 个千斤顶，吊装上部钢柱，落在临时支撑千斤顶上，通过千斤顶调整钢柱位置，使钢柱与支座的螺栓孔重合，并将连接支座与钢柱的高强度螺栓逐步拧紧。待螺栓连接校正后，连接板进行焊接连接，梁柱形成一个刚性固定的单元体，保障不出现晃动。在区域形成稳定整体后，拆除下部千斤顶及固定拉绳。后续梁柱的吊装以固定的刚性单元体为中心向三方顺序施工，单颗钢柱吊装时，缓慢放下钢柱，使支座及千斤顶平均受力，独立钢柱在顶层梁连接板和二层梁连接板位置分别设置三方向拉绳，独立钢柱四方向用∠80 角钢进行稳固支撑，钢柱顶部吊车吊钩受力，避免单颗钢柱荷载直接落于摩擦滑移摆支座上，从而防止独立钢柱因环境原因出现晃动及侧偏，造成剪力过大发生倾覆等危险，同时避免出现受力不均等情况而影响摩擦滑移摆支座的性能，并及时用螺栓连接上部钢梁，顺序施工。待周边所有梁柱统一调节校正后，再开展梁柱的焊接连接（见图 10）。

图10 上部结构安装

10 安装难点和质量控制要点

10.1 允许偏差

1）允许偏差参照 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及验收规范》、厂家提供的摩擦滑移摆支座安装说明书、JT/T 852-2013《公路桥梁摩擦摆式减隔震支座行业标准》，设计图纸等（见表 1）。

2）支承摩擦滑移摆支座的支墩（或柱）其顶面水平度误差不宜 ＞ 3 ‰；在隔震支座安装后摩擦滑移摆支座顶面的水平度误差不宜 ＞ 8 ‰（按 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及验收规范 》要求）。

3）支座竖向压缩变形 ≤4.0 mm（参照 JT/T 852- 2 0 1 3《公路桥梁摩擦摆式减隔震支座行业标准 》上 1 000～25 000 kN 的支座的竖向压缩变形≤4.0 mm）。

表1 允许偏差控制

4）支座组装后的高度偏差为±2 mm（参照 JT/T 852-2013《公路桥梁摩擦摆式减隔震支座行业标准》）。

5）支座连接件尺寸允许偏差（参照 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及验收规范 》）（见表 2、表 3）。

表2 连接板平面尺寸允许偏差 mm

表3 连接板螺栓孔位置允许偏差 mm

10.2 预埋件的标高控制

高程控制点以建设单位提供的基准点建立高程控制体系，对基础面的高程控制，采用水准仪常规高差测量，直接测得预埋件面的标高。预埋件的标高允许偏差为 2.0 mm。

10.3 预埋件的平整度的控制

用框式水平仪对预埋板的水平度进行精确测量，使预埋板的水平度保持在 1/300 之内。

10.4 预埋件的位置轴线的控制

轴线控制点设置在 ① ② 轴正中交 CD 轴正中位置、⑦ ⑧ 轴正中交 CD 轴正中位置，以该轴线为控制轴线，并将主轴线引至筏板上，再用全站仪测出每个下支墩的基础轴线，用墨线弹在筏板上，并将墨线引至每个支墩钢筋笼上，做好标记，方便预埋钢板就位时的校正（见表 4）。

11 工程验收

图 11 为安装完成后的摩擦滑移摆隔震支座。

图11 支座安装成品

1）基本项目检查。检查数量为全数检查（见表 5）。

2）支座安装允许偏差检查和方法（见表 6）。

3）支座连接板和平面尺寸和厚度、螺栓孔位置、套筒和螺栓外径尺寸和长度偏移检查数量为全数检查。

支座连接板和预埋板平整度偏差应＜ 1/300，检查数量为全数检查。

套筒与支座连接板、锚筋与支座预埋板的连接可以螺栓开孔或者点焊焊接方式，螺栓开孔、点焊焊接尺寸偏差和缺陷，检查数量应为全数检查。

表4 安装难点及措施

表5 观感质量验收

表6 仪器检查验收

高强螺栓应进行专项检验，并应符合 JGJ 82-2011《钢结构高强度螺栓连接技术规程》要求，检查数量为全数的 50 %，检验方法是由专业检查单位提供检测报告。

4）支座的力学性能抽检，按 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及验收规范》要求检查数量：同一生产厂家、同一类型、同一规格的产品，并进行支座力学性能试验。

5）支座下支墩不应有蜂窝、麻面，全数检查。

6）隔震支座的验收应符合 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及验收规范》的规定，加强过程资料的收集，具体如下。

①隐蔽验收记录，施工记录，检验批记录；②隔震层部件供货企业的合法证明；③隔震层部件出厂合格证书；④隔震层部件的产品性能出厂检验报告；⑤隐蔽工程验收记录；⑥预埋件及隔震层部件的施工安装记录；⑦隔震结构施工全过程中隔震支座竖向变形观测记录；⑧视频影像资料，含上部结构与周围固定物脱开的检查记录。

12 结语

摩擦摆隔震支座在桥梁工程中运用较多，建筑工程运用摩擦摆隔震支座在云南省为首例试点，其不但具有其他种类隔震支座的性能指标，更有自身特有的优势，同时也存在性能上的不足之处。本工程在建设过程中尚未出台相关的国家标准，各项技术指标借鉴和参考行业标准 JGJ 360-2015《建筑隔震工程施工及验收规范 》、GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》、JT/T 852-2013《公路桥梁摩擦摆式减隔震支座行业标准 》等进行安装检验。国家市场监督管理局、中国国家标准化管理委员会已于 2019 年 3 月 25 日发布建筑工程类 GB/T 37358-2019《建筑摩擦摆隔震支座国家标准》，2020 年 2 月 1 日正式实施，正式作为一项新型技术得到运用和推广。