探究影響實際隔震建筑自由平動效果問題

唐 慶 海

(福建六建集團有限公司，福建 福州 350011)

隔震建筑即將建筑與地震隔離，在建筑與基地連接的部位通過設置隔震裝置以耗散地震能量，減少地震能量向上部結構傳遞，隔震裝置通常采用普通疊層橡膠支座(LNR)和鉛芯橡膠支座(LRB)[1]。隔震理論、試驗、檢測、設計應用研究已經很成熟，2013年中，四川省蘆山縣人民醫院綜合樓建筑經受住2013年7.0級蘆山地震，建筑和醫療設施均完好無損。雖然隔震建筑有這么好的減震效果，但在對全國各省實際隔震建筑的建設施工以及運營過程中的調研來分析，由于各方面因素導致隔震建筑隔震層隔震縫處理不當，限制實際隔震建筑自由平動效果，甚至使隔震建筑在地震中變成“抗震建筑”，失去了原有隔震建筑的設計減震效果。

03SG601—1建筑結構隔震構造詳圖已對隔震縫構造設計進行了規范。然而，在實際隔震建筑設計施工運營階段，存在諸多問題。2016年，王曼婷等人在《福建省建筑應用隔震技術施工及構造問題分析》一文中，提出福建省實際隔震建筑存在隔震預埋件和混凝土施工質量差，隔震層施工工程中缺乏溝通協調等問題，并提出相應的解決建議[2]。針對影響實際隔震建筑自由平動效果，仍需進一步探究。

1 隔震建筑自由平動原理

在地震作用下，結構主要通過柱來傳遞水平剪力。傳統的框架結構底層柱是全現澆鋼筋混凝土，而隔震結構的底層柱在某一位置截斷，在截斷處布置可自由平動的隔震支座[3]。隔震支座由檢測部門檢測其是否可達到規范要求的自由變形性能，合格的隔震支座才可以安裝在隔震建筑的下支墩柱上。為滿足隔震建筑自由平動性能，隔震建筑在構造上通過設置隔震縫來實現。隔震建筑的隔震縫分為水平隔震縫與豎向隔震縫，水平隔震縫保證隔震層上下結構豎向不連續，豎向隔震縫保證隔震層上結構自由平動在一定范圍內不受限。

2 隔震建筑隔震縫構造

為了保證隔震層可自由平動，在隔震層設置隔震縫，除了隔震支座，斷開所有上下結構的連接部位，預留出隔震層上部結構可自由平動的空間，以此為準則，設計隔震縫構造。以實際工程常見幾種隔震縫構造設計進行分析。1)框架中柱節點的隔震縫構造設計，保證梁幾乎不與墻產生水平摩擦接觸，保證隔震支座幾乎不與墻產生正面抵觸，見圖1。2)室外踏步節點的隔震縫構造設計，保證踏步地面幾乎不與地平面產生水平摩擦，保證隔震支座幾乎不與擋土墻產生正面抵觸，見圖2。3)室內樓梯節點隔震縫構造設計，保證水平隔震縫上梯段板地面幾乎不與下梯段板頂面產生水平摩擦，保證隔震支座幾乎不與擋土墻產生正面抵觸，見圖3。4)懸掛式電梯井(無地下室)節點隔震縫構造設計，保證梁幾乎不與墻產生水平摩擦接觸，保證電梯井檢修坑外墻壁幾乎不與擋土墻產生正面抵觸，見圖4。圖中d表示豎向隔震縫寬度。

3 限制實際隔震建筑自由平動因素

3.1 隔震縫構造圖不夠詳盡——施工圖設計階段

依據JGJ 360—2015建筑隔震工程施工及驗收規范，穿越隔震層空間的管道需采用柔性管道連接，上下部結構之間的水平隔震縫需大于20 mm，上部結構豎向隔震縫需大于200 mm[4]。有時需對隔震縫進行填充，以滿足建筑正常使用功能的要求。但由于隔震施工圖設計人員缺乏對隔震縫構造的深化設計，隔震縫構造圖未能很好示意出隔震縫留設寬度、水平隔震縫填充材料性能以及隔震支座外包防火措施等。對實際隔震建筑調研發現，隔震縫僅有170 mm左右，對隔震支座的外包采用角鋼剛性焊接，見圖5。

3.2 采用傳統施工方法——現場施工階段

對于規模較小的隔震工程，易出現違法分包現象，施工人員專業素質較低，對隔震工程構造沒有深刻理解，繼續采用傳統的施工方法來完成隔震縫構造的施工。構造柱頂部鋼筋未斷開，見圖6。經過隔震支座(隔震層)處的鋁合金框未截斷，見圖7。隔震支座上支墩與墻體之間的豎向隔震縫采用混凝土填充，見圖8。用砂漿將隔震縫上下樓梯段相連接，見圖9。

3.3 建設單位封堵隔震縫——投入運營階段

建設單位為了滿足其對隔震建筑使用功能的要求、建筑的美觀以及處理方便，很多處理直接限制了隔震建筑的水平自由平動。底層柱頂隔震建筑將外墻水平隔震縫用剛性瓷磚砌筑，見圖10。基礎隔震建筑的水平隔震縫直接與外部臺階剛性頂接，見圖11。

4 保證實際隔震建筑自由平動效果措施

4.1 培訓隔震施工圖設計人員——施工圖設計階段

隔震建筑施工圖設計相對于傳統建筑施工圖設計在隔震層特別是隔震縫構造處理方面有著較大的差異性，非減隔震專業設計人員對隔震縫構造設計知識較為欠缺。隔震建筑設計院需重視對隔震建筑施工圖設計人員的專業知識培訓，組織參觀成功的隔震實例。對于設計好的隔震施工圖，自審后再給隔震技術專家進行審核，保證隔震縫構造處理的規范合理性。

4.2 落實隔震技術交底和驗收——現場施工階段

隔震工程現場施工人員對隔震建筑自由平動原理缺乏了解，特別是現場泥水工(班組)。隔震建筑設計院設計人員需做好工程現場技術管理和工程管理人員的隔震技術交底，也可組織施工人員去成功的隔震建筑現場參觀。現場施工管理人員需繼續往下做好對一線作業工人的隔震構造施工技術交底。做到層層交底，把控隔震縫構造的施工質量，減少對隔震建筑自由平動效果的影響。

當隔震上下支墩混凝土澆筑以及隔震支座安裝完畢后，對隔震支座進行專項驗收。當施工單位提交工程竣工報告后，由建設單位組織四方代表，在質量監督部門的監督下，重點針對隔震縫構造處理的規范性進行驗收，需檢查隔震縫是否有剛性填充物或連接件，隔震建筑四周是否與外部地面相抵觸，通過隔震層的管道是否采用柔性材質等，保證隔震建筑施工的規范性。

4.3 樹立隔震縫保護警示牌——投入運營階段

設計單位需口頭或文件提醒建設單位對隔震縫構造保護，施工單位在完工后需在隔震縫較為顯著的地方樹立隔震縫保護警示牌，警示隔震建筑使用者勿用剛性材料填充封堵隔震縫，阻礙隔震建筑在發生地震時的自由平動效果，說明封堵隔震縫可能使建筑在地震中更容易損壞甚至坍塌，也會破壞阻礙隔震建筑平動的構筑物，見圖12。

5 結語

隔震建筑以期利用隔震縫將隔震層上下結構分隔開來，但在實際隔震建筑中存在很多限制實際隔震建筑自由平動的因素，導致實際隔震建筑自由平動效果受到影響：在施工圖設計階段，設計人員對隔震縫構造圖柔性材料、隔震縫寬度標注不夠詳盡；在現場施工階段，施工人員缺乏對隔震縫構造理解而采用傳統施工方法；在投入運營階段，建設單位為建筑使用功能和美觀而封堵隔震縫。為保證隔震建筑在地震災害中可自由平動而發揮其設計減震目標，在施工圖設計階段，應培訓隔震施工圖設計人員在隔震縫構造深入設計方面的知識；在現場施工階段，設計施工人員應做到層層交底，建設單位組織、質量監督部門監督嚴格驗收隔震縫部位；在投入運營階段，設計單位提醒隔震建筑使用者注意保護隔震縫，施工單位樹立隔震縫保護警示牌。

參考文獻:

[1] 薛彥濤，常兆中，高 杰.隔震建筑設計指南[M].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[2] 劉春生.建筑隔震設計分析若干問題研究[D].武漢：華中科技大學，2016.

[3] 王曼婷，余生輝，邱蘊佳，等.福建省建筑應用隔震技術施工及構造問題分析[J].福建建筑，2016(11)：34-38.

[4] JGJ 360—2015，建筑隔震工程施工及驗收規范[S].