某宿舍樓隔震建筑施工工藝技術分析

吳志堅

(福建省閩南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

引 言

2002年，我國《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)增加了建筑結構隔震和減震設計章節;2002年，發布了《疊層橡膠支座隔震技術規程》[1];這樣建筑結構隔震設計有了設計依據，因此隔震技術在建筑結構中得到初步的應用;2006年，發布了《橡膠支座第3部分:建筑隔震橡膠支座》，這對橡膠隔震支座的生產加工制定了國家標準，滿足了隔震建筑實際應用的需求;2008年5月，我國四川汶川發生大地震后，《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)[2]增加和修改了隔震和減震章節，對隔震設計及計算提出更加詳細的要求，這樣容易被工程技術人員在實踐中操作和引用。隔震技術在建筑結構中的應用正逐步成熟，據不完全統計，截止目前，我國已建成隔震建筑約3000余棟，總量比日本國少，但位居世界第二，這些隔震建筑主要分布在我國云南、四川、江蘇、新疆、甘肅和北京等省市[3]。

由隔震技術應用的要求可知[3]，隔震支座及其相關構造的安裝和施工質量決定了隔震技術的實際應用效果。在隔震建筑的隔震層和關鍵節點施工工藝及質量控制方面，目前缺乏專門的國家施工規范。也可以說，我國隔震建筑建設中普遍存在著參與各方單位對隔震技術應用原理缺乏認識和安裝施工經驗不足等情況，成為制約隔震建筑發展應用的因素之一[3，4]。因此，本文通過對一棟多層框架結構底層柱頂隔震房屋的隔震層和關鍵節點安裝施工過程分析，對隔震房屋的施工工藝流程和施工質量控制進行討論。討論分析結果供隔震房屋的建設提供參考。

1 隔震技術簡介

隔震技術是在建筑物上部結構與基礎間或結構的某一層，設置一層水平向剛度較柔的隔震系統(一般由橡膠支座和阻尼器等組成)，這樣使建筑物上部結構與基礎或下部結構完全隔開。地震發生時，隔震系統能吸收地震能量，水平變形集中發生在隔震層，阻止地震能量向建筑物上部結構傳遞，保持建筑物上部結構近似平動，延長建筑物自振周期，使建筑結構基本不被破壞，保護建筑物內部人員安全，有效減少財產損失。實際檢測結果表明，隔震建筑的最大水平加速度響應僅為傳統抗震結構的1/3～1/5。隔震建筑與傳統抗震建筑在地震作用下的結構響應和結構變形對比如(圖1)。

2 項目概況

工程位于福建省泉州市晉江東石鎮，七層宿舍樓，底層架空，二層至七層為宿舍，總建筑面積為10508m2，二 層至七層平面見(圖2)，南立面圖見(圖3)。東西向長度79.4m，南北向最小寬度13.9m。設防烈度7度，設計基本地震加速度為0.15g，場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.35s;框架結構，主要柱網尺寸為7200mm×7700mm和7200mm×5700mm，填充墻砌體外墻為多孔磚，內墻為加氣混凝土砌塊。

結構隔震層位于底層柱頂，底層柱頂設有框架梁(柱頂拉梁)以增強整體性，隔震層布置有 4個GZP500、12 個 GZP600、5 個 GZP700、12 個 GZY500、13個 GZY600和7個 GZY700，共53個隔震橡膠支座，其布置平面見(圖4)。

圖1 隔震建筑與傳統抗震建筑在地震作用下的對比

3 隔震層施工準備

隔震支座屬于專用的材料，通常由業主單位采購。為了不影響施工的進度，業主單位應提早組織人員與廠家對接，擬定訂貨合同，跟蹤產品出廠供應質量。隔震支座的產品性能檢驗按照抗震規范和施工圖紙隔震專篇的要求，需由建設部認定的具有檢測資質的檢測單位進行檢測合格后方可使用。

圖2 層2～7平面圖

圖3 南立面圖

圖4 隔震支座平面布置圖

在隔震支座運送到施工現場時，施工單位應按有關規定做詳細的進場驗收檢查。內容主要包括:1)產品書面文件確認;2)隔震產品及配套安裝連接件的數量及型號確認;3)產品的形狀及尺寸是否符合標準;4)產品有無缺陷、破損。同時施工單位做好隔震橡膠支座的成品保護工作。隔震橡膠支座外觀如(圖5)。

圖5 隔震橡膠支座

4 隔震層施工工藝流程

在隔震層施工前，施工單位相關人員集中學習隔震技術，統一思想認識，了解隔震建筑的技術、經濟、施工工藝、發展等相關知識，為更好的完成隔震建筑的施工任務做好準備。請教隔震技術支持單位(福州大學土木工程學院)，在施工單位技術負責人的指導下，制定隔震專項施工方案，并送業主單位、監理單位和設計單位組織審核通過。隔震層施工工藝主要有，隔震層下支墩鋼筋和梁底模板安裝，下支墩預埋板安裝，下支墩混凝土澆筑，隔震支座安裝，上支墩及隔震層梁板施工。

4.1 隔震層下支墩鋼筋和梁底模板安裝

下支墩預埋板安裝前，需將底層框架獨立柱澆至預埋板錨筋底部。下支墩部位鋼筋比較密集，有柱鋼筋、支墩鋼筋、梁鋼筋、板鋼筋等，各種鋼筋縱橫交錯，需合理安排鋼筋綁扎順序及其位置。柱子主筋接長改為直螺紋連接，避免搭接處鋼筋過密。綁扎下支墩外側梁頂面標高以下的箍筋和拉鉤，與此同時，將梁底模支設安裝完成。下支墩鋼筋綁扎應注意支墩鋼筋下料長度應達到預埋板下沿。

4.2 下預埋鋼板安裝

上、下預埋板是指預埋于隔震支座上、下支墩中，使隔震支座與下部底層和上部結構相互連接的受力鋼板。上、下預埋板由套筒、鋼板和錨筋組成如(圖6)。預埋件需進行進場檢驗。根據開孔尺寸，將其吊裝至支墩上，然后利用人工將預埋件鋪設到位，可利用調節螺栓控制預埋件水平和垂直方向如(圖7)。

圖6 隔震支座預埋件

4.3 下支墩混凝土澆筑

預埋件混凝土澆灌過程中應將套筒用密封布料將其扎緊，避免雜物混入，同時為方便振搗隔震支座下部構件或基礎的混凝土，在下部埋件鋼板中心開孔，通常設計要求直徑150～200mm。振搗完成待混凝土初凝前用加入同直徑的石子二次振搗，保證預埋件下支墩混凝土能夠密實充分見圖8(a)。經過養護后，混凝土強度達到設計強度的50%，將預埋件表面磨光見圖8(b)，這樣方便于隔震支座的安裝和定位。

4.4 隔震支座安裝

混凝土強度達到設計強度的75%后可進行隔震支座安裝，安裝前必須進行定位復測并記錄，復測內容包括預埋件標高、中心位置及平整度。復測滿足要求后可進行隔震支座安裝。安裝前應將下支墩面清理干凈。在吊裝隔震支座過程中需要2名工人進行配合，對稱擰緊螺栓，保證隔震支座定位準確，同時需要一名廠家技術負責人進行指導。吊裝隔震支座后，擰緊高強螺栓。隔震支座安裝完后，復測隔震支座標高及平面位置并記錄。安裝過程如(圖9)。

圖7 調節螺栓控制預埋件水平和垂直方向

圖8 下支墩混凝土澆筑

隔震支座安裝質量精度控制:安裝過程中，對支座水平度和軸線位置的控制精度要求較高，必須滿足如下要求:

(1)隔震支座的標識齊全、清晰、絲扣無裂紋損毀。

(2)隔震支座表面清潔、無油污、泥沙、破損等，防腐涂層均勻、光潔無漏刷現象。

(3)支承隔震支座的下支墩，其頂面水平度誤差不宜大于5‰;在隔震支座安裝后，隔震支座頂面的水平度誤差不宜大于8‰。

(4)隔震支座中心的平面位置與設計位置的偏差小于5.0mm。

(5)隔震支座中心的標高與設計標高的偏差小于5.0mm。

(6)同一支墩上多個隔震支座之間的頂面高差小于5.0mm。

圖9 隔震支座安裝

(7)連接板和外露連接螺栓采取防銹保護措施。

(8)支座安裝階段，應對支墩(或柱)頂面、隔震支座頂面的水平度、隔震支座中心的平面位置和標高進行測量并記錄。

4.5 上支墩及隔震層梁板施工

(1)上支墩預埋件固定

將上部預埋件用高強螺栓連接到隔震支座上，注意隔震層上層梁板受力筋與套筒位置關系。綁扎梁鋼筋時，切忌碰撞預埋板，如單排鋼筋位置與預埋錨筋和預埋螺栓套筒位置沖突時如(圖10)，施工中也可將梁鋼筋呈二排或多排布置，箍筋肢數不變。

(2)上支墩底模安裝鋼筋綁扎

依次安裝上支墩底模，綁扎上支墩鋼筋、支側模、澆筑混凝土。此部分施工方法與常規做法相同。

(3)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油漆造成損壞及污染，待上支墩混凝土施工完畢，模板拆除后，對隔震支座油漆進行修補并清潔除污。

(4)上支墩鋼筋網片加密

上支墩鋼筋網片加密做法按照圖紙設計要求制作和施工。鋼筋網片的作用是抗沖擊，本工程設計為縱橫向直徑 12鋼筋間距 150mm，上下三排，排距50mm，施工中應注意和上支墩縱筋的箍筋結合施工，必要時采用點焊固定位置。

圖10 梁底筋與套筒位置沖突

經過設計的隔震建筑需要具有一定的水平位移量，施工中不能有建筑構件阻礙其水平變形，抗震規范要求水平和垂直隔震縫的寬度分別不小為200mm和15mm，本工程設計要求分別為250mm和20mm。墻體與之形成的縫隙填充瀝青膠泥等柔性粘結材料，這種材料可以適應一定的變形且不老化。施工中隔震層墻體垂直隔震縫留置如圖11(a)所示。隔震層當頂部遇有梁時，梁邊墻體兩側需要留置寬度250mm的空腔，如圖11(b)所示，空腔內填充柔性材料，表面

圖11 隔震層墻體構造做法

5 隔震層其他構造施工要點

5.1 隔震層墻體

塑料板封口，允許地震時塑料板破壞，支座與墻體隔震構造做法如圖11(c)所示。

5.2 隔震層處樓梯構造

樓梯隔震層處理應在相應梯段處斷開，梯段上部與二層梁板懸臂連接，梯段下部與底層柱整體澆筑。如(圖12)所示。施工中，模板工程認真安裝，確保質量，使得隔震上部結構和下部結構完全斷開，斷開的垂直高度為50mm，面層裝修后，實際剩下15mm，填充瀝青膠泥，這樣的施工方法能夠完全滿足要求。

5.3 設備管線構造

圖12 梯段斷縫構造處理

通過隔震層的全部設備管線(如電線、上下水管、消防管、避雷線等)均做柔性處理，以適應隔震層的變形，防止地震發生時產生次生災害，如圖13(a)所示。設備管線的隔震措施不足之處在于，經工程竣工驗收，認為部分軟接頭長度過小，長度小于400mm，不能充分發揮作用，建議調換軟接頭，長度為2倍的水平變形量，既不小于500mm。調換后如圖13(b)所示。

圖13 設備管線柔性構造處理

5.4 建筑沉降和隔震支座壓縮變形觀測

隔震建筑需對隔震支座的壓縮變形進行觀測，本工程采用的觀測方法是在隔震層上的二層柱底放置觀測預埋件，掛重錘進行變形觀測。在隔震支座附近的上下連接部位四邊分別彈一條水平線，量取這四組水平線之間的豎向距離并平均。隔震支座壓縮變形量超過10%，需對隔震支座進行更換。工程竣工至今，經過觀測，壓縮變形量為3-6mm，滿足要求。平均每周觀測一次，全過程主要的三次沉降觀測分別是(1)主體框架梁柱澆搗后;(2)砌體工程結束后;(3)工程竣工前。

建筑物的沉降觀測仍然按照傳統建筑的基礎沉降觀測方法。有所不同的是，基礎沉降的值還需疊加隔震支座產生的壓縮變形值。

6 結語

以某底層柱頂隔震宿舍樓建筑為例，介紹了隔震層的施工過程，提出了底層柱頂隔震建筑施工工藝流程，得到了以下結論。

(1)提出了下支墩的混凝土施工質量控制方法以及隔震支座安裝的質量控制要點和方法。

(2)結合隔震技術原理，提出隔震建筑的填充墻體、線路管線、樓梯等構造處理措施，并提出隔震支座沉降和變形觀測方法。

(3)此外，施工過程中發現由隔震技術應用所引起的施工增加難度，延長施工工期和相應工程造價的增加，均不能體現在工程造價定額構成中，有待進一步研究。

[1]GB 20688.3-2006.橡膠支座第3部分:建筑隔震橡膠支座[S].

[2]張樹傳.某高層建筑隔震設計[J].福建建筑，2010，149(11):59-63.

[3]李開倫.基礎隔震技術在北京某重大公共建筑中的應用[J].建筑結構，2006，36(5):105-109.

[4]CECS 126.2001，疊層橡膠支座隔震技術規程[S].

[5]黨育，杜永峰，李慧.基礎隔震結構設計及施工指南[M].北京:水利水電知識產權出版社，2007.

[6]GB 50666-2011，混凝土結構工程施工規范[S].

[7]03SG610-1，建筑結構隔震構造詳圖[S].

[8]GB50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

[9]國國家標準化管理委員會.建筑構造標準圖集[M].北京:中國建筑工業出版社，2011.

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[11]GB50755-2012，鋼結構施工規范[S].