框架式建筑抗震設計與施工

劉 洋

中鐵十六局集團第四工程有限公司

框架式建筑抗震設計與施工

劉 洋

中鐵十六局集團第四工程有限公司

地震是地球上主要的自然災害之一,地震產生的地震波可直接造成建筑物的破壞甚至倒塌,而我國恰巧處于歐亞與環(huán)太平洋兩大地震帶的交匯處，近些年我國多次發(fā)生地震災害，給人民生命及財產安全帶來嚴重危害，因此，建筑工程中應重視抗震設計和施工。

框架式；建筑；抗震

1 概述

1.1 傳統(tǒng)的抗震結構

傳統(tǒng)的抗震結構一般采用框架結構(適用于不高于30m的底層建筑)以及框架—抗震墻結構—（自70年代以來，我國建設的不高于25層的民用建筑以及不高于8層的工業(yè)建筑）。

1.2 新型抗震結構

框架—抗震墻結構是現(xiàn)在主要運用的抗震結構，但是在實際運用中，發(fā)現(xiàn)一些高層建筑的抗震墻設置了很多，但是并沒起到應有的效果，因此，我們現(xiàn)在引進一種新型材料來強化框架—抗震墻結構。

HRD支座為高阻尼隔震橡膠支座的簡稱，該產品研發(fā)的依據(jù)是基礎隔震的概念，傳統(tǒng)隔震方式為抗震墻,即“以剛克剛”對的被動方式，而該產品實現(xiàn)了“以柔克剛”的主動隔震方式，一場8級地震在合理的運用了HRD支座以后，那么這棟建筑物就只需要大約承受5.6級的地震就可以了，大大降低了建筑成本。

2 工程概況

昆明倘甸產業(yè)園區(qū)暨轎子山旅游區(qū)第一高級中學工程，項目面積為101894㎡；其中：教學樓20521㎡，試驗行政樓15056㎡，宿舍36906㎡，圖書館5309㎡，食堂6222㎡，報告廳1087㎡，室內體育館6942㎡，地下室9442㎡，大門117㎡，運動場292㎡；教學樓、圖書館以及實驗樓設置HRD支座；其教學樓地下室為整個項目隔震施工的核心部位，教學樓建筑檐高21.4m。地上與地下分別設計5層、1層，HRD支座設置于首層與地下一層之間，其中隔震部件為HRD支座，隔震層高度是1.8m。

3 施工技術及研究成果

3.1 總體施工方案

施工前必須對圖紙進行核對，通過列表分析各個框架所設置的HRD支座，HRD支座的采購應當及時，并將框架結構分模塊分批進行制作并運往施工現(xiàn)場，現(xiàn)場工作人員需對到貨材料進行檢測，確認合格后方可按圖表需要分批次，分塊放置在施工現(xiàn)場備用。

3.2 HRD支座的施工技術

3.2.1 施工特點

(1)可準確控制HRB支座安裝的軸線及標高。

(2)安裝施工簡便，施工安全、快速，對施工環(huán)境要求較低，可在各種復雜環(huán)境中進行安裝調試。

3.2.2 工藝原理

(1)通過柔性層對地震能量進行隔離、耗散，防止低能量傳輸?shù)缴喜拷Y構，國內外相關學者通過長期分析研究，產生了隔震減震技術。該技術是通過HRD支座安裝于建筑結構的基礎位置，所形成的隔震層能夠增大阻尼、延長結構自振周期，降低向上層結構輸送能量的目的，最終實現(xiàn)預期的防震要求。由地震模擬實驗表明：隔震層可將地震的破壞性縮減為原來的1/8（見圖1）：

圖1 HRB支座布置圖

圖1中的①法蘭盤；②橡膠隔震墊；③高強度螺栓；④澆筑平臺中的預留的套筒；⑤連接鋼筋；A指隔震層以下結構；B指下支墩；C指上支墩；D指隔震層上部結構。

(2)HRD支座的安裝標準應當綜合考慮其使用狀態(tài)、框架結構形式以及地震的烈度，根據(jù)HRB支座的安裝標準，經提煉、完善后形成本施工方法。

3.2.3 工藝流程

施工前必須對圖紙進行嚴格核對，通過列表的方式根據(jù)型號和數(shù)量分別對HRB支座以及其他零配件進行統(tǒng)計。其施工工藝流程見圖2

圖2 HRD支座的施工流程

3.2.4 操作方法

(1)下支墩鋼筋的綁扎，套筒、錨筋的預埋

下支墩綁扎鋼筋的施工流程按常規(guī)進行，如果安裝錨筋時受到主筋或箍筋的影響，需要對其位置進行適當?shù)恼{整，鋼筋柱體垂直度和平行度的調整通過臨時支撐的設置來實現(xiàn)；待模型鋼筋安裝完成后預支澆口套筒，做法是：1）支墩各角位置進行短鋼筋的焊接，設計標高線繪制于支墩的頂部；2）在支墩頂部拉上十字線；3）定位鋼板上通過墨斗彈上十字線；4）待確定定位鋼板位置準確后，點焊固定；5）套筒、錨筋安裝于定位鋼板孔洞的位置，塑料套管完成放置后通過螺栓進行擰緊；6）套筒與錨筋均通過電焊加固的方式焊接于鋼筋的骨架之上，避免套筒發(fā)生變形。

(2)隔震層以下混凝土的澆筑

必須重視套筒以及定位鋼板的保護工作。

(3)下支墩立邊模，混凝土澆筑

操作要點：1）混凝土進行澆注時應注意其密實度，位于定位鋼板下部的混凝土易發(fā)生空洞，因此在混凝土進行澆注時，進料應在定位鋼板面之上，同時進行加強振搗；3）完成混凝土的澆搗之后，應當通過標高線對混凝土表面進行找平，確保其平整度；4）定位鋼板在混凝土完成初凝后進行拆除，同時磨平混凝土表面，此外應當避免套筒中落入混凝土。

(4)安裝隔震橡膠支座

當混凝土達到70%的強度后，再進行隔震橡膠支座的安裝，具體安裝步驟是：1）將混凝土平臺上不平的地方打磨平整；2）將所需的不同型號HRD支座安裝到位；3）采用一定的工具使抗震膠墊能夠移動到位，同時采用螺栓進行緊固；4）將隔震橡膠支座抬高，縫隙位置墊厚度約2～3mm水泥漿，采用高強度螺栓進行擰緊。5）對隔震橡膠支座的平整以及標高等進行復測，同時作好檢查記錄工作。

(5)上支墩立模

首先對上部的套筒及錨筋進行安裝，然后通過扭矩扳手對其進行擰緊；上支墩模板的支立必須嚴格根據(jù)設計尺寸進行；下支墩的底部鋪設厚度為1mm的油毛氈，方便今后拆卸HRD支座。

(6)上支墩鋼筋綁扎

上支墩鋼筋完成下料以及彎制成形后，進行鋼筋籠的綁扎，作為保護層設置于其底部的水磨石墊塊采用塔吊的方式完成安裝工作；然后對梁板鋼筋進行綁扎，最后是對上層結構的柱鋼筋進行綁扎。

(7)上支墩澆筑砼

上支墩澆筑混凝土與下支墩相同。

3.2.6 施工效果

(1)是我國建筑水平提高的表現(xiàn)，我國目前已經建設了超過1000座隔震建筑，成為世界上建設隔震建筑最大的國家之一，極大的降低多震地帶發(fā)生地震時對人身及財產的傷害和損失。

(2)有利于節(jié)約資源。通過采用隔震技術，極大的降低了用于上部結構的鋼用量，同時隔震層的上層結構混凝土用量以及鋼用量分別降低了20%和50%，不僅是對資源的節(jié)約，而且還有效減少了污染物排放，最終達到保護環(huán)境的目的。

3.3 框架的施工

3.3.1 適用范圍

整體裝配式框架結構特別適用于柱距單一，單層面積較少的住宅施工以及標準型寫字樓施工。

3.3.2 工藝原理

以每層、每戶為標準單元，將結構拆分成不同種類的便于制造與安裝構件并繪制零件圖紙。

梁、板等水平構件采用疊合形式，除外墻樓梯等構建現(xiàn)場澆筑外，其余構件全部采用工廠定制，簡化了現(xiàn)場施工，縮短了周期，減少了現(xiàn)場施工人員的數(shù)量。

4 施工效益

4.1 經濟效益

由于此樓建設速度快，能促使資金早日回籠，同時滿足客戶迫切的需求，在規(guī)模化生產后，建設資金可節(jié)約20%-30%，同時相比較傳統(tǒng)建設方法，可節(jié)省工期3-4個月，在質量方面，由于經過前期的設計，主體結構的制作是采用工廠化模式進行的，有效防止了由于施工現(xiàn)場原因而導致的質量上的通病。

4.2 社會效益

該技術由于具有施工簡易、可靠安全的優(yōu)點，因此能夠保證其工程質量，同時明顯減小安裝所需的時間，相比于傳統(tǒng)的施工方法可以在人工上節(jié)約30%；常規(guī)的周轉材料上可以節(jié)約約8%；內外裝飾所需的工期較短，因此竣工工期能夠縮短將近20%；基本上能夠防止現(xiàn)場進行濕作業(yè)，建筑垃圾能夠減小約70%，施工用水節(jié)約50%左右，有效降低了噪音的污染，具有明顯的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢。

5 結束語

隔震支座由于對地震波進行了大量的吸收和減緩，只剩下原來1/4～1/8之間，同時加速度反映也減小了6倍，因此結構受力大大減小，用于隔震層上層結構的混凝土量和鋼筋量分別降低了20%、50%，減去隔震橡膠支座和隔震層的鋼筋混凝土費用后，綜合效益節(jié)省在5%～9%之間，就有較大的社會效益。

[1]陳旻.建筑結構隔震技術研究[J].山西建筑,2009(7).

[2]彭彤.對建筑抗震結構設計的探討[J].科技創(chuàng)新導報,2009(2).