某宿舍楼隔震建筑施工工艺技术分析

吴志坚

(福建省闽南建筑工程有限公司 福建泉州 362100)

引 言

2002年，我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)增加了建筑结构隔震和减震设计章节;2002年，发布了《叠层橡胶支座隔震技术规程》[1];这样建筑结构隔震设计有了设计依据，因此隔震技术在建筑结构中得到初步的应用;2006年，发布了《橡胶支座第3部分:建筑隔震橡胶支座》，这对橡胶隔震支座的生产加工制定了国家标准，满足了隔震建筑实际应用的需求;2008年5月，我国四川汶川发生大地震后，《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[2]增加和修改了隔震和减震章节，对隔震设计及计算提出更加详细的要求，这样容易被工程技术人员在实践中操作和引用。隔震技术在建筑结构中的应用正逐步成熟，据不完全统计，截止目前，我国已建成隔震建筑约3000余栋，总量比日本国少，但位居世界第二，这些隔震建筑主要分布在我国云南、四川、江苏、新疆、甘肃和北京等省市[3]。

由隔震技术应用的要求可知[3]，隔震支座及其相关构造的安装和施工质量决定了隔震技术的实际应用效果。在隔震建筑的隔震层和关键节点施工工艺及质量控制方面，目前缺乏专门的国家施工规范。也可以说，我国隔震建筑建设中普遍存在着参与各方单位对隔震技术应用原理缺乏认识和安装施工经验不足等情况，成为制约隔震建筑发展应用的因素之一[3，4]。因此，本文通过对一栋多层框架结构底层柱顶隔震房屋的隔震层和关键节点安装施工过程分析，对隔震房屋的施工工艺流程和施工质量控制进行讨论。讨论分析结果供隔震房屋的建设提供参考。

1 隔震技术简介

隔震技术是在建筑物上部结构与基础间或结构的某一层，设置一层水平向刚度较柔的隔震系统(一般由橡胶支座和阻尼器等组成)，这样使建筑物上部结构与基础或下部结构完全隔开。地震发生时，隔震系统能吸收地震能量，水平变形集中发生在隔震层，阻止地震能量向建筑物上部结构传递，保持建筑物上部结构近似平动，延长建筑物自振周期，使建筑结构基本不被破坏，保护建筑物内部人员安全，有效减少财产损失。实际检测结果表明，隔震建筑的最大水平加速度响应仅为传统抗震结构的1/3～1/5。隔震建筑与传统抗震建筑在地震作用下的结构响应和结构变形对比如(图1)。

2 项目概况

工程位于福建省泉州市晋江东石镇，七层宿舍楼，底层架空，二层至七层为宿舍，总建筑面积为10508m2，二 层至七层平面见(图2)，南立面图见(图3)。东西向长度79.4m，南北向最小宽度13.9m。设防烈度7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.35s;框架结构，主要柱网尺寸为7200mm×7700mm和7200mm×5700mm，填充墙砌体外墙为多孔砖，内墙为加气混凝土砌块。

结构隔震层位于底层柱顶，底层柱顶设有框架梁(柱顶拉梁)以增强整体性，隔震层布置有 4个GZP500、12 个 GZP600、5 个 GZP700、12 个 GZY500、13个 GZY600和7个 GZY700，共53个隔震橡胶支座，其布置平面见(图4)。

图1 隔震建筑与传统抗震建筑在地震作用下的对比

3 隔震层施工准备

隔震支座属于专用的材料，通常由业主单位采购。为了不影响施工的进度，业主单位应提早组织人员与厂家对接，拟定订货合同，跟踪产品出厂供应质量。隔震支座的产品性能检验按照抗震规范和施工图纸隔震专篇的要求，需由建设部认定的具有检测资质的检测单位进行检测合格后方可使用。

图2 层2～7平面图

图3 南立面图

图4 隔震支座平面布置图

在隔震支座运送到施工现场时，施工单位应按有关规定做详细的进场验收检查。内容主要包括:1)产品书面文件确认;2)隔震产品及配套安装连接件的数量及型号确认;3)产品的形状及尺寸是否符合标准;4)产品有无缺陷、破损。同时施工单位做好隔震橡胶支座的成品保护工作。隔震橡胶支座外观如(图5)。

图5 隔震橡胶支座

4 隔震层施工工艺流程

在隔震层施工前，施工单位相关人员集中学习隔震技术，统一思想认识，了解隔震建筑的技术、经济、施工工艺、发展等相关知识，为更好的完成隔震建筑的施工任务做好准备。请教隔震技术支持单位(福州大学土木工程学院)，在施工单位技术负责人的指导下，制定隔震专项施工方案，并送业主单位、监理单位和设计单位组织审核通过。隔震层施工工艺主要有，隔震层下支墩钢筋和梁底模板安装，下支墩预埋板安装，下支墩混凝土浇筑，隔震支座安装，上支墩及隔震层梁板施工。

4.1 隔震层下支墩钢筋和梁底模板安装

下支墩预埋板安装前，需将底层框架独立柱浇至预埋板锚筋底部。下支墩部位钢筋比较密集，有柱钢筋、支墩钢筋、梁钢筋、板钢筋等，各种钢筋纵横交错，需合理安排钢筋绑扎顺序及其位置。柱子主筋接长改为直螺纹连接，避免搭接处钢筋过密。绑扎下支墩外侧梁顶面标高以下的箍筋和拉钩，与此同时，将梁底模支设安装完成。下支墩钢筋绑扎应注意支墩钢筋下料长度应达到预埋板下沿。

4.2 下预埋钢板安装

上、下预埋板是指预埋于隔震支座上、下支墩中，使隔震支座与下部底层和上部结构相互连接的受力钢板。上、下预埋板由套筒、钢板和锚筋组成如(图6)。预埋件需进行进场检验。根据开孔尺寸，将其吊装至支墩上，然后利用人工将预埋件铺设到位，可利用调节螺栓控制预埋件水平和垂直方向如(图7)。

图6 隔震支座预埋件

4.3 下支墩混凝土浇筑

预埋件混凝土浇灌过程中应将套筒用密封布料将其扎紧，避免杂物混入，同时为方便振捣隔震支座下部构件或基础的混凝土，在下部埋件钢板中心开孔，通常设计要求直径150～200mm。振捣完成待混凝土初凝前用加入同直径的石子二次振捣，保证预埋件下支墩混凝土能够密实充分见图8(a)。经过养护后，混凝土强度达到设计强度的50%，将预埋件表面磨光见图8(b)，这样方便于隔震支座的安装和定位。

4.4 隔震支座安装

混凝土强度达到设计强度的75%后可进行隔震支座安装，安装前必须进行定位复测并记录，复测内容包括预埋件标高、中心位置及平整度。复测满足要求后可进行隔震支座安装。安装前应将下支墩面清理干净。在吊装隔震支座过程中需要2名工人进行配合，对称拧紧螺栓，保证隔震支座定位准确，同时需要一名厂家技术负责人进行指导。吊装隔震支座后，拧紧高强螺栓。隔震支座安装完后，复测隔震支座标高及平面位置并记录。安装过程如(图9)。

图7 调节螺栓控制预埋件水平和垂直方向

图8 下支墩混凝土浇筑

隔震支座安装质量精度控制:安装过程中，对支座水平度和轴线位置的控制精度要求较高，必须满足如下要求:

(1)隔震支座的标识齐全、清晰、丝扣无裂纹损毁。

(2)隔震支座表面清洁、无油污、泥沙、破损等，防腐涂层均匀、光洁无漏刷现象。

(3)支承隔震支座的下支墩，其顶面水平度误差不宜大于5‰;在隔震支座安装后，隔震支座顶面的水平度误差不宜大于8‰。

(4)隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差小于5.0mm。

(5)隔震支座中心的标高与设计标高的偏差小于5.0mm。

(6)同一支墩上多个隔震支座之间的顶面高差小于5.0mm。

图9 隔震支座安装

(7)连接板和外露连接螺栓采取防锈保护措施。

(8)支座安装阶段，应对支墩(或柱)顶面、隔震支座顶面的水平度、隔震支座中心的平面位置和标高进行测量并记录。

4.5 上支墩及隔震层梁板施工

(1)上支墩预埋件固定

将上部预埋件用高强螺栓连接到隔震支座上，注意隔震层上层梁板受力筋与套筒位置关系。绑扎梁钢筋时，切忌碰撞预埋板，如单排钢筋位置与预埋锚筋和预埋螺栓套筒位置冲突时如(图10)，施工中也可将梁钢筋呈二排或多排布置，箍筋肢数不变。

(2)上支墩底模安装钢筋绑扎

依次安装上支墩底模，绑扎上支墩钢筋、支侧模、浇筑混凝土。此部分施工方法与常规做法相同。

(3)由于隔震支座安装过程和模板支撑、拆除过程中不可避免对隔震支座油漆造成损坏及污染，待上支墩混凝土施工完毕，模板拆除后，对隔震支座油漆进行修补并清洁除污。

(4)上支墩钢筋网片加密

上支墩钢筋网片加密做法按照图纸设计要求制作和施工。钢筋网片的作用是抗冲击，本工程设计为纵横向直径 12钢筋间距 150mm，上下三排，排距50mm，施工中应注意和上支墩纵筋的箍筋结合施工，必要时采用点焊固定位置。

图10 梁底筋与套筒位置冲突

经过设计的隔震建筑需要具有一定的水平位移量，施工中不能有建筑构件阻碍其水平变形，抗震规范要求水平和垂直隔震缝的宽度分别不小为200mm和15mm，本工程设计要求分别为250mm和20mm。墙体与之形成的缝隙填充沥青胶泥等柔性粘结材料，这种材料可以适应一定的变形且不老化。施工中隔震层墙体垂直隔震缝留置如图11(a)所示。隔震层当顶部遇有梁时，梁边墙体两侧需要留置宽度250mm的空腔，如图11(b)所示，空腔内填充柔性材料，表面

图11 隔震层墙体构造做法

5 隔震层其他构造施工要点

5.1 隔震层墙体

塑料板封口，允许地震时塑料板破坏，支座与墙体隔震构造做法如图11(c)所示。

5.2 隔震层处楼梯构造

楼梯隔震层处理应在相应梯段处断开，梯段上部与二层梁板悬臂连接，梯段下部与底层柱整体浇筑。如(图12)所示。施工中，模板工程认真安装，确保质量，使得隔震上部结构和下部结构完全断开，断开的垂直高度为50mm，面层装修后，实际剩下15mm，填充沥青胶泥，这样的施工方法能够完全满足要求。

5.3 设备管线构造

图12 梯段断缝构造处理

通过隔震层的全部设备管线(如电线、上下水管、消防管、避雷线等)均做柔性处理，以适应隔震层的变形，防止地震发生时产生次生灾害，如图13(a)所示。设备管线的隔震措施不足之处在于，经工程竣工验收，认为部分软接头长度过小，长度小于400mm，不能充分发挥作用，建议调换软接头，长度为2倍的水平变形量，既不小于500mm。调换后如图13(b)所示。

图13 设备管线柔性构造处理

5.4 建筑沉降和隔震支座压缩变形观测

隔震建筑需对隔震支座的压缩变形进行观测，本工程采用的观测方法是在隔震层上的二层柱底放置观测预埋件，挂重锤进行变形观测。在隔震支座附近的上下连接部位四边分别弹一条水平线，量取这四组水平线之间的竖向距离并平均。隔震支座压缩变形量超过10%，需对隔震支座进行更换。工程竣工至今，经过观测，压缩变形量为3-6mm，满足要求。平均每周观测一次，全过程主要的三次沉降观测分别是(1)主体框架梁柱浇捣后;(2)砌体工程结束后;(3)工程竣工前。

建筑物的沉降观测仍然按照传统建筑的基础沉降观测方法。有所不同的是，基础沉降的值还需叠加隔震支座产生的压缩变形值。

6 结语

以某底层柱顶隔震宿舍楼建筑为例，介绍了隔震层的施工过程，提出了底层柱顶隔震建筑施工工艺流程，得到了以下结论。

(1)提出了下支墩的混凝土施工质量控制方法以及隔震支座安装的质量控制要点和方法。

(2)结合隔震技术原理，提出隔震建筑的填充墙体、线路管线、楼梯等构造处理措施，并提出隔震支座沉降和变形观测方法。

(3)此外，施工过程中发现由隔震技术应用所引起的施工增加难度，延长施工工期和相应工程造价的增加，均不能体现在工程造价定额构成中，有待进一步研究。

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

[2]张树传.某高层建筑隔震设计[J].福建建筑，2010，149(11):59-63.

[3]李开伦.基础隔震技术在北京某重大公共建筑中的应用[J].建筑结构，2006，36(5):105-109.

[4]CECS 126.2001，叠层橡胶支座隔震技术规程[S].

[5]党育，杜永峰，李慧.基础隔震结构设计及施工指南[M].北京:水利水电知识产权出版社，2007.

[6]GB 50666-2011，混凝土结构工程施工规范[S].

[7]03SG610-1，建筑结构隔震构造详图[S].

[8]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].

[9]国国家标准化管理委员会.建筑构造标准图集[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.

[10]吴应雄.低位层间隔震技术在某框架结构的应用研究[J].福州大学学报(自然科学版)，2012，40(6):807-813.

[11]GB50755-2012，钢结构施工规范[S].