建筑隔震技术在工程中的应用研究

林志伟

摘要：近年来地震频繁发生，且强度较高。因此以往只具有单纯抗震设计的建筑物越来越让人担忧，而隔震结构的增加会大幅度减少地震带来的风险。在实际施工中，隔震层的施工，尤其是隔震支座的安装往往会遇到瓶颈，对于一些刚接触隔震层施工不久的施工队伍来说，施工技术方面的不成熟将直接导致项目质量目标难以实现、工期目标被延误、成本目标难以控制。文章先介绍了隔震结构的发展、重要性及其简介，而后对隔震层设计、施工以及橡胶隔震支座安装施工工艺进行详细介绍。尽管隔震结构施工技术在国内发展时间较短，但是其对抗地震的表现突出，希望能借此让更多人了解隔震结构。

关键词：隔震技术；隔震原理；基础隔震层施工；橡胶隔震支座安装

中图分类号：TU352.12文献标志码：A

0引言

地震经常会危害人们的生命安全、财产安全，严重影响人们的生产活动。地震具有突发性，在我国，地震发生的频度高、强度大。而传统的抗震设计只是增加建筑物结构上的抗震强度，对建筑物的内部设施保护不足[1]，为了减少地震带来的灾害，研究人员提出了建筑隔震技术。隔震技术主要由设置隔震层来实现，使建筑形成刚度很低的柔性底层，降低地震对建筑物上部的影响。采用隔震技术的建筑，其上部结构的绝对位移会大幅降低[2]。目前，隔震技术已经在中低层建筑中得到了广泛的应用[3]。因其具有对地震能量的隔离、吸收或者扩散能力，减少结构的震动反应，从而避开地震的主频带范围，保障了在地震发生时建筑物的安全。不仅如此，隔震技术施工简单，施工费用低，相对于传统的抗震结构，隔震层的安全度提高了3～10倍[4]。早在20世纪60年代，美国、日本、新西兰等国家就对隔震技术已有系统研究[5]。

但是在实际施工过程中，经常会出现隔震层质量不合格、返工等问题，直接或者间接地影响项目的目标控制。另外，施工技术的不成熟，会直接影响项目质量目标，由此引起的返工则导致了施工成本的增加，施工工期的延长，无论对于业主还是施工方都会造成影响。所以，本论述将以甘肃省兰州市的实际工程为例，研究隔震层的施工方案，介紹橡胶隔震支座的安装，希望对读者有所帮助，以便在一定程度上规避施工过程中隔震层施工带来的风险。

1隔震结构概述

1.1隔震结构基本原理

传统的建筑物抗震结构在设计时，是将地震的能量作为一种外加力，然后把作用在结构上的其他荷载综合起来而计算出来的。而隔震结构则增加了变形的装置和专门消耗地震能量的装置，即隔震支座和阻尼器。

隔震支座一般使用橡胶隔震支座，因其具有良好的变形、弹性复位能力（即橡胶隔震支座在变形之后恢复之前形状的能力），还能提供可靠的纵向承载力。除此之外，铅芯橡胶支座在橡胶支座的基础上还能够提供消耗地震能量的性质。

阻尼器一般包括油阻尼器、钢棒阻尼器和粘弹性阻尼器等[6]。它是一种提供运动阻力的装置，从而消减运动能量，达到减震效果。期初阻尼器被广泛地应用到汽车、枪炮、军工、航空航天等领域以减震和消耗能量，其被应用到建筑领域是在20世纪70年代之后。

与传统的抗震结构相比，在发生地震时，隔震结构不同于抗震结构那样，地震震动周期基本等于建筑物震动周期，而是将建筑物的震动周期延长了2～5 s。这使得相等的能量分散在更长的周期内，很大程度上降低了结构的地震加速反应，以达到隔震的功能。

1.2建筑隔震层

隔震层的构造一般由三部分组成：下支墩、隔震支座、上支墩。下支墩与基础承台相连，上支墩与上部结构的梁柱相连，上、下支墩中间设置隔震支座。隔震支座具有多种类型，并且各具优势，应视情况应用在不同的建筑、构筑物中。总体而言，隔震橡胶支座有足够高的纵向刚度，满足建筑承载力要求；水平方向的刚度较小，能够满足建筑物在地震时震动周期的延长，有效地吸收地震能量。具有非常稳定的弹性恢复功能，能保证在多次地震后仍能自动复位。就其施工而言，隔震支座的使用，减少了上部结构配筋，对总体工期来说没有较大影响。所以安装和修复相对便捷。且隔震橡胶支座工作环境中无阳光照射，一般情况下，隔震橡胶支座的抗老化性能超过80 a。

2施工工艺

2.1隔震层构造

橡胶隔震支座通过预埋钢板与上下支墩相连。橡胶隔震支座及预埋钢板由专业厂家配套提供，其中橡胶隔震支座由橡胶隔震垫与上下连接钢板组成，连接采用高强螺栓。

2.2本工程隔震工程施工

2.2.1隔震层结构关系

隔震层结构关系如图1所示。

2.2.2具体施工流程

（1）定位放线：以建设单位提供的原始基准点为依据，应用经纬仪和卷尺测绘出建筑轴线和下支墩边框线，并在基础上通长测绘出隔震支座的定位轴线。

（2）绑扎下支墩钢筋：绑扎下支墩水平向钢筋，在绑扎过程中使用PVC管（PVC管粗为预埋钢板螺栓套筒的2倍）做预埋钢板螺栓套筒模型，提前安置于钢筋笼上，及时调整钢筋位置，防止预埋钢板安装时破坏主筋。

（3）下支墩模支设：按照下支墩边框线，安装下支墩边模，钢筋保护层厚度应满足规范要求。模板侧壁应固定长300 mm、宽100 mm辅助用木条，高出下支墩混凝土浇筑面，木条应固定牢靠，不得发生变形、位移等情况。

（4）标高及定位控制线：待下支墩边模校核并加固后，使用水准仪将预埋钢板的标高控制线测绘在辅助用木条，使用经纬仪将建筑轴线测绘在下支墩边模顶上，用于预埋钢板的标高与轴向定位。

（5）安放预埋钢板：在安装预埋钢板前，使用轻制预埋钢板模型（同预埋钢板厚度、尺寸的竹胶板）上放置机械水平尺。下方用L型直径12螺纹钢扎于下支墩钢筋上，用来调整预埋钢板的标高位置及平整度。待预埋位置确定后，将L型螺纹钢绑扎牢固后撤掉预埋钢板模型，并将L型钢筋与下支墩钢筋焊接牢固后（采用单面搭接焊，搭接长度为10D），将预埋钢板放入下支墩钢筋。预埋钢板高度及水平度确定后，在钢板正面画出轴线位置的十字线，将激光水准仪十字红外线开启，放置钢板十字线交点处，使激光与十字线重叠，然后微调预埋钢板，使激光与建筑轴线重叠，此时预埋钢板轴线位置确定。

（6）预埋板标高及定位复合：在预埋钢板安装完成后，应使用经纬仪及水准仪对预埋钢板的定位及标高进行全数复合，确保每个预埋钢板的标高、定位均复合规范要求。

（7）预埋板固定：预埋钢板标高、定位复合完毕后，通过L型直径12的连接短筋把四根预埋钢板套筒底座与下支墩钢筋笼焊接固定，使用单面搭接焊，搭接长度为10D，确保下预埋钢板在混凝土浇筑过程中不发生偏移。

（8）浇筑下支墩混凝土：在下预埋钢板进料口铺放竹胶板溜槽，混凝土下落到溜槽上，通过溜槽再流入下支墩模板内，采用30 mm棒头振捣，保证下支墩混凝土密实，无积存气囊、气泡浇筑。浇筑混凝土时，应安排专人及时进行支座纵横向位置观测以及清理支座上混凝土污染。并在混凝土初凝前再次复验调整下预埋钢板的轴线位置以及水平高差，不得大于规范要求的50%，确保预埋钢板的平整度。

（9）下支墩模拆除：混凝土达到设计强度的75%，模板方可进行拆除。

（10）下支墩混凝土养护：在下支墩模板拆除后，进行表面洒水，之后使用塑料薄膜将支墩四周包裹严密，养护混凝土。

（11）下支墩放线：使用经纬仪将基础上的定位中轴线引测到下支墩顶部，作为隔震橡胶支座以及上支墩的控制线。

（12）预埋钢板面层清理：在橡胶支座安装前，使用毛刷将钢板面层清理干净，确保与连接钢板接触严密。

（13）连接橡胶隔震支座：将预埋钢板螺孔清理干净，涂上黄油。为了不破坏橡胶隔震支座橡胶面，吊装时使用同橡胶隔震支座固定高强螺栓同直径“O”型花篮螺栓，固定在连接钢板上吊装。吊装完成后，用高强螺栓将下连接钢板与下预埋钢板连接。连接钢板上的螺栓应采用2人对拧，以防止连接板与橡胶垫叠合不好而发生翘曲，并在同一天完成。

（14）橡胶支座临时固定：在上预埋钢板安装前，用4根直径12的HRB400螺纹钢点焊在上下连接钢板的四角处，做临时固定，防止因混凝土冲击荷载使橡胶支座发生倾斜。

（15）連接上预埋钢板：隔震支座固定完毕后，将上预埋钢板对齐放置于隔震支座上，并用高强螺栓进行连接固定，待预埋钢板全部安装完毕后，对高强螺栓进行最终固定，所有螺栓均用力矩扳手逐个检测。

（16）上支墩钢筋加工及吊装：上支墩钢筋应在平整场地上进行绑扎，绑扎完成后吊至支座上方，从上而下垂直放入上预埋钢板，并根据控制轴线进行调整。

（17）上支墩结构施工：上支墩底模下表面与上预埋钢板下表面平齐，接缝处贴5 mm厚10 mm宽自粘性海绵条，防止漏浆。底模外侧下方用短木方水平加固，并与竖向模板相固定（同梁底），竖向模板下端包至下支墩（同柱模板），框架梁的混凝土强度达到100%时方可拆除模板。

（18）隔震层顶板混凝土浇筑：在混凝土浇筑前，在挡土墙处铺设400 mm厚挤塑板，使挡土墙与顶板相分离，作为滑动间隙。拆模后，保持滑动间隙外漏明显。

（19）竖向变形观测：上支墩与下支墩施工过程中，各预埋一根直径12螺纹钢间距100 mm相互搭接，搭接长度50 mm。上支墩混凝土浇筑完成后，将预埋钢筋露出部分涂防锈漆，并在搭接部位同一水平高度割一细窄凹槽，上部结构施工过程中，每完成一层后用游标卡尺测量两钢筋凹槽的错位情况，作为橡胶隔震支座竖向变形观测。

3质量控制

3.1橡胶隔震支座质量要求

（1）材料标志齐全、清晰，表面清洁、无油污、泥沙、破损等；

（2）高强螺栓丝扣应无裂纹损毁，在复拧1 h后48 h内进行终拧检验，螺栓应对称拧紧；

（3）防腐涂层均匀、光洁、无漏刷现象。

（4）允许偏差值，各允许偏差值见表1所列。

3.2模板工程质量验收标准

（1）模板及其支架必须满足施工方案要求，基础应坚实可靠，并设有排水措施。

（2）模板工程应符合相关设计和施工规范要求。

3.3钢筋加工及安装质量验收标准

（1）钢筋和焊接用材料，应有出厂合格证和复试报告单。

（2）钢筋进场后应对观感进行验收，表面应洁净，无损伤、油渍、漆污和铁锈。

（3）钢筋绑扎时根据设计要求，先放下部钢筋，再绑扎上部钢筋。上下层钢筋之间垫马凳，施工时上层钢筋表面铺设脚手板，施工人员站在马道操作，防止将上层钢筋踩塌和位移。

4结束语

现阶段，人们越来越重视建筑的抗震问题，因此，国内对隔震技术的应用也在不断发展，大量的医院、学校建筑在设计中使用有效的抗震措施，最大程度上减轻地震对建筑的破坏，保障人们的人身安全和财产安全[8]。

本论述分别介绍了减震隔震措施的重要性和隔震结构，大致说明了隔震层的设计过程，重点以实例描述了隔震层的施工工艺。在地震时，隔震层能有效消耗地震能量，对建筑物起到至关重要的保护作用。尤其是民用建筑，更要做好隔震减震措施。

参考文献：

[1]任亮，田宇，董其明，等.基底隔震的减振控制实验[J].实验室研究与探索，2015，34（9）：46-49.

[2]谢伟民，郭启文，陈龙珠.基底隔震建筑结构动力特性辨析[J].工程抗震与加固改造，2015，37（3）：25-31，43.

[3]周锡元，阎维明，杨润林.建筑结构的隔震，减振和振动控制[J].建筑结构学报，2002，23（2）：2-12.

[4]殷许鹏.隔震建筑设计、建造措施及后期维护管理方法研究[D].昆明：昆明理工大学，2013.

[5]罗桂纯.隔震技术在建筑物抗震设防中的应用和推广[J].城市与减灾，2014（4）：27-29.

[6]刘文光.橡胶隔震支座力学性能及隔震结构地震反应分析研究[D].北京：北京工业大学，2003.

[7]李爱群.工程结构减振控制[M].北京：机械工业出版社，2007.

[8]廖述礼.浅析建筑结构设计中的隔震措施[J].江西建材，2016（3）：39-39.