厦门市学校建筑隔震技术的应用与分析

徐晓良

(厦门市湖里区国有资产中心 福建厦门 361006)

0 引言

建筑隔震技术是指在建筑物上部结构和下部结构之间设置隔震层，隔震层具有足够的竖向刚度、较小的水平刚度，这样能吸收及耗散地震能量，是一种建筑抗震新方法[1-2]。国内外历次震害表明，隔震技术能够极大的提高建筑物的抗震性能[1-2]。我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(简称《10版抗规》)[1]明确了隔震技术的应用范围，并作出详细的技术规定。根据中国勘察设计协会抗震防灾分会的统计，截止2019年年底，国内建成了1万栋以上的隔震建筑[3-7]。福建省从2008年开始，较大力度的推广隔震技术的应用，至今已建成了30余栋隔震建筑，总建筑面积超过20万m2，这些隔震建筑主要位于厦门市[4-5]。

本文以3栋具有代表性的幼儿园、小学、中学建筑为背景，对已建成的厦门市学校隔震工程进行隔震技术应用的调研和技术分析。从政府职能部门的服务和管理角度以及从建设相关单位管理和技术角度这两个方面指出隔震技术推广应用过程中存在问题并给出相应的建议[8-11]。重点指出厦门市在推广隔震技术中存在的不足，为相关政策制定和隔震技术的推广提供参考。

1 厦门市建筑隔震技术应用现状

至今，厦门市在建和已建成的隔震建筑总计二十多栋，总建筑面积超过10万m2，隔震设计配合单位主要为福州大学(土木工程学院)，厦门市隔震建筑统计如表1所示。厦门市建筑结构隔震技术的应用可以分为3个阶段，分别是试点工程阶段、初步应用阶段和应用推广阶段[4-5]。

表1 厦门市隔震建筑统计

从表1可知，自2008年起，厦门市的隔震建筑以新技术引进的方式起步，以高校的学术研究作基础，进入了试点工程阶段，试点的成功，给政府部门的积极推动提供背景支持。目前已建成的二十余栋隔震建筑，提升了房屋抗震安全度的同时，取得了较好的社会经济效益，标志着隔震技术的应用在厦门市进入了初步应用阶段。2015年，厦门市建设局推出了两个隔震技术的应用文件、厦门市教育局联合4个部门发文支持学校建筑积极采用隔震技术，因此可以说厦门市隔震技术的应用进入了推广阶段[4-5]。

2 建筑隔震技术的应用与分析

近年来，隔震技术主要应用于厦门市学校校舍等公共建筑中，因此有必要对其展开实地调研，探寻这些隔震建筑从前期、设计、施工以及后期运营维护等阶段存在的问题，调研主要通过政府职能部门、项目建设相关单位这两个方面，与主要相关负责人沟通交流，实地考察和技术分析等方式进行。

2.1 湖里区实验幼儿园

2.1.1工程概况和隔震设计及工程造价

该工程为幼儿园建筑，建筑面积3683m2，建筑总高度14.3m，3层(局部为4层)，半地下室为隔震检修层，检修层高度2.7m，框架梁下净高1.9m。抗震设防烈度7度(0.15g)，框架结构，基础隔震形式，抗震设防为乙类。

隔震层共采用46个隔震支座。对隔震构造进行了设计与处理，以保证隔震检修层管线不阻碍隔震层平动，对支座进行防火设计[10]，在支座外包裹防火岩棉，耐火极限大于3h。

采用隔震设计后，上部结构的地震作用显著减少，通过减少上部结构的截面尺寸以及配筋降低了部分工程造价，增加了隔震检修层挡土墙和地坪相关做法、隔震层梁板和基础工程量等，从而增加了部分工程造价。与抗震方案相比，造价增加了约60万元，单体土建造价约723万元，增加部分造价占总造价的8.29%。

2.1.2存在问题

(1)设计前期，检修层高度2.7m，经过多个单位的协商检修层不计建筑面积，但是框架梁下净高仅1.9m，没有使用功能，征求了规划部门的意见，不同意将检修层增高至3.0m，这样半地下室隔震检修层难以利用，存在浪费。

(2)施工过程中，各参建单位也出现了不少问题，比如：工程造价部门漏算隔震支座预埋钢板及其埋件的造价；结构动力特性测试由于担心隔震层能否复位，项目代建单位多次不同意进行现场测试。

(3)施工过程中，施工单位和监理单位对隔震技术不熟悉，相关隔震构造处理不合规范，阻碍隔震层水平变形。例如，室外台阶断缝堵塞，如图1(a)所示；室外排水暗沟阻挡隔震缝，图1(b)所示。在调研中还发现，该项目存在一些隔震建筑施工的典型问题，特别是支座节点施工反映了隔震建筑施工难点，比如，隔震支座节点混凝土浇筑质量差，如图1(c)所示；隔震支座安装偏位，如图1(d)所示等。

(a)室外台阶断缝堵塞 (b)排水暗沟阻挡隔震缝

(c)支座节点混凝土浇筑质量差 (d)支座安装偏位图1 幼儿园隔震施工质量问题

(4)工程竣工交付使用后，业主单位交付给了使用单位湖里区实验幼儿园。使用单位进行了二次装修，为了室外地坪的美观，将隔震缝上原有的可活动钢板拆除，并且铺设了刚性的面砖，这样刚性面砖将阻碍隔震建筑水平位移，如图2所示，在后期进行了整改，恢复到原设计状态。

图2 室外隔震缝铺设刚性面砖

2.2 湖里东渡小学辅助教学楼

2.2.1工程概况和隔震设计

该工程为4层教学楼，建筑面积约3665m2，建筑总高度16.3m，主体4层，底层为隔震检修层(兼作车库)和大跨度多功能教室组成，抗震设防烈度7度(0.15g)，框架结构，设防类别为乙类。

采用底层柱顶隔震设计，底层结构为独立柱。隔震层共采用31个隔震支座。隔震构造方面，隔震支座保护层橡胶外包裹一层防火岩棉，并在外侧安装不锈薄钢板，薄板中间预留水平缝隙，使支座达到可移动且防火防腐蚀的目的；楼梯断缝、隔震缝等通过填充沥青、麻丝等柔性材料进行处理。

2.2.2存在问题

(1)在规划设计前期，由于建筑采用隔震设计，底层柱顶部分节点复杂，从而立面难以处理，对建筑外观有一定的影响。规划部门起初不同意，最后经过充分的讨论及设计优化，同意建筑外观设计的变化，竣工后的建筑立面如图3所示。

图3 建筑外观隔震节点

(2)隔震层施工过程中，隔震支座生产企业提供了整套的技术资料，出具了国家检验报告，工程代建单位和工程质量监督站对于国家标准的要求理解不一致，最后生产企业又补充了部分项目的检验报告，因此造成工期延误达一个月。

(3)施工过程中，部分支座上下连接板的锚筋长度和直径与施工图不相符，生产企业认为按其产品参数生产即可，而设计单位要求锚筋长度和直径必须满足施工图的要求[9-10]，因此造成返工和经济损失。

(4)施工的后期，施工人员对隔震构造不重视。例如，窗框横穿水平隔震缝顶部与隔震层梁固定，底部与下部墙体固定，未断缝影响隔震层水平位移，如图4(a)所示；隔震支座节点处上支墩混凝土浇筑质量差[9-10]，如图4(b)所示。

2.3 湖里中学北校区教学楼

2.3.1工程概况及隔震设计

工程由3栋5～6层初中部教学楼组成，建筑面积约13 700m2。本文主要介绍2#教学楼，建筑平面为规则的矩形，底层为架空的学生活动场所，因此采用底层柱顶隔震，底层框架柱带拉梁，隔震层层高为4.8m。抗震设防烈度7度(0.15g)，框架结构，抗震设防为乙类。隔震层采用41个隔震橡胶支座。

隔震构造方面，穿越隔震层管线均采用柔性连接；隔震支座节点处构造处理；并在主要入口设立隔震警示牌，标识隔震原理和特性，在隔震支座位移的关键部位设置隔震警示牌，标注可移动范围。

2.3.2存在问题

(1)施工过程中，施工单位缺乏隔震工程的施工经验，施工计划没有采购隔震支座的具体时间安排，拖延了支座的采购，最终导致延误工期约14日。

(2)施工人员对隔震构造原理理解不到位，造成较多的构造质量缺陷。主要有：栏杆没有上下分开固定，影响隔震层水平位移，如图5(a)所示；地面隔震缝用刚性石材代替可活动钢板，如图5(b)所示等。

(a)楼梯栏杆扶手 (b)地面隔震缝图5 栏杆和隔震缝隔震构造

(2)建筑设计单位：建筑与结构专业配合不当，设计的组合窗隔震缝标高与外墙隔震缝标高不一致，阻碍上部结构水平变形，如图6所示。施工后期进行了整改，造成了工期延误和经济损失。

图6 组合窗阻碍结构水平变形

3 应用推广存在问题及相应建议

3.1 隔震技术应用推广存在问题

3.1.1政府职能部门

(1)建设行政主管部门：对于国家和省市有关减震防灾的文件宣传力度不足；对现阶段厦门市的隔震建筑的建设不够重视；没有提供与各建设相关单位共享隔震技术应用的文件；没有组织隔震技术学习与培训。

(2)城市规划管理部门：①现阶段我市的隔震建筑数量较少，对隔震建筑中特殊的隔震构造处理可能影响建筑外观等不理解甚至不予支持；②隔震检修层层高通常大于2.2m，需要计入建筑面积。这些因素使得业主在建筑方案设计阶段被迫放弃采用隔震技术。

(3)工程造价管理部门：①没有发布隔震支座及其相应构配件配套定额；②隔震层施工造成工期延长而产生的额外费用无法体现于工程造价中。这些因素使得工程造价的预算和发包价等方面没有相关依据。

(4)工程质量安全监督机构：①对隔震技术应用重要性认识程度不足，无相关监督经验；②对隔震支座的第三方检验送检数量及其要求的标准掌握不一致。③对隔震构造和隔震层防火的监督不够重视。

3.1.2建设相关单位

(1)建设单位

①对建筑抗震的重要性认识不足，不愿意增加适量的投资来提高结构安全性；②隔震技术应用将产生增加沟通协调的工作量，不愿意投入；③片面地认为隔震技术应用将增加工期；④建设过程中遇到质量检查容易不达标可能存在风险。

(2)建筑设计单位

①对隔震技术的应用重视程度不足，无设计经验，甚至是被动接受业主采用新技术的指令，没有组织各专业参与隔震技术培训；②隔震建筑施工图中需要增加如隔震构造的设计等，较为繁琐；③采用隔震技术增加设计工作量和时间，但是相应的费用没有增加。

(3)施工图审查机构

根据2014年国家住建部印发的(建质[2014]25号)文中规定，必须具备超限高层审查资质的甲类施工图审查机构才能承接隔震工程的施工图审查工作，增加了隔震技术的审查工作，但费用没有增加。

(4)施工与监理单位

对隔震建筑施工中可能出现的技术和管理问题重视程度不足，无隔震建筑施工经验，被动接受施工图设计所采用的新技术，没有事先组织各专业参与隔震技术培训和观摩；隔震层的施工和隔震构造施工经常出现阻碍隔震层水平变形的现象，容易导致返工从而造成经济损失。

(5)隔震技术专业设计与配合单位

由于隔震建筑建设数量相对较少，通常需要隔震技术专业设计与咨询服务，并与建筑设计单位配合共同设计。提供专业设计与咨询服务的单位主要是高等院校，建设单位应支付一定比例的工程设计费作为隔震设计与咨询服务费。

(6)隔震装置生产企业

目前国内生产企业逐渐增多，隔震支座预埋板及其埋件等执行的企业标准通常与施工图存在矛盾或者不满足设计要求。

(7)建筑使用单位

①对隔震构造不了解，后期擅自对隔震层周边等构造节点进行改造，影响隔震层的水平变形；②隔震建筑使用中维护管理缺失，未设立相应的管理制度。

3.2 隔震技术应用推广建议

3.2.1政府职能部门

(1)建设行政主管部门

①应加大有关建筑减震防灾的相关知识和文件宣传力度；②对我市已建成的隔震建筑组织现场观摩，定期组织隔震技术学习与培训；③建立隔震工程资料库和专家库，用于隔震技术专项审查和开展隔震工程案例研究。

(2)城市规划管理部门

①隔震建筑可作为城市赈灾的救护中心或应急指挥部，因此对隔震建筑的建设应当给予大力支持；②应参照《建筑工程建筑面积计算规范》(GB/T5053-2013)对隔震建筑中隔震层面积是否计入建筑面积进行明确，隔震层是属于专用的检修层，建议不计入建筑面积且不计容积率，架空隔震层要求建设单位承诺可以永久开放。

(3)工程造价管理部门

①根据隔震建筑的性质和结构特点，应定期编制隔震支座及其预埋件、配套特殊构件的清单定额；②隔震层施工造成总体工期延长所产生的费用应体现于工程造价中。

(4)工程质量监督机构

①根据国家有关的规范、规程和标准，经常邀请专家进行隔震技术专题培训；②隔震支座第三方检验送检、预留隔震沟(缝)和柔性连接等隔震构造和隔震层防火措施的监督严格执行规范。

3.2.2建设相关单位

(1)建设单位

①建设前期，邀请专家进行隔震技术专门咨询，充分认识建筑抗震的重要性，从技术和经济两个角度进行项目的评估；②充分认识建筑隔震技术是成熟的新技术，在国内已大量的应用，项目风险可控，投资的增量少，工期增加短。

(2)建筑设计单位

①作为工程技术部门，勇于做新技术的应用和推广的先行者，经常邀请专家进行隔震技术培训以提升隔震设计水平和经验，组织到省内外设计单位和隔震技术应用较为成熟的地区进行调研，促进隔震技术进步；②各专业密切配合，特别是建筑专业对隔震层及其相关节点处的构造、给排水电气和暖通专业的柔性管线连接设计等。

(3)工程施工单位

①作为隔震技术应用的具体实施部门，定期邀请专家进行隔震技术培训，特别是隔震层的施工技术，组织到省内外隔震技术应用较为成熟的地区进行项目实际调研，促进隔震施工技术进步；②应结合发布的国家和地方工程建设地方标准、项目的性质和结构特点编制专项施工方案，特别是隔震支座安装和隔震构造的施工；③在施工前应对预埋件及支座安装队伍进行技术交底工作和试安装；④如缺乏支座安装经验，可请支座专业安装队伍进行安装。

(4)工程监理单位

①作为隔震技术应用的具体质量监督部门，邀请专家进行隔震技术培训以提升隔震建筑施工监督水平和经验，组织到省内外隔震技术应用较为成熟的地区进行项目实际调研，促进隔震建筑施工监督水平的进步；②在施工前应根据情况编制监理规划及关于隔震建筑隔震层施工的实施细则；③在隔震支座安装时进行旁站工作；④隔震支座等应见证取样后送检。

(5)隔震装置生产企业

①严格按照国家相关的产品制造规范控制产品的质量；②对产品质量全程负责，履行合同服务承诺；③与设计单位对支座及其埋件的参数、尺寸等密切配合，满足施工图设计要求。

(6)建筑使用单位

①充分认识隔震层及其隔震构造在建筑中的重要性，严禁擅自对隔震层周边等构造节点进行改造，从而影响隔震层的水平变形；②隔震建筑使用中维护管理设立相应的管理制度。

4 结语

本文的撰写和总结得到了厦门市建设局和福州大学土木工程学院的专家教授的指导。本文为作者本人在厦门市湖里区教育局的基建工作中的一些体会和观点，全文从政府职能部门的服务和管理角度以及建设相关单位管理和技术角度这两个方面指出厦门市隔震技术推广应用过程中不足之处并给出相应的建议，得出以下结论：

(1)政府职能部门：完善与隔震技术应用相关的政策，大力推广隔震技术的应用，具体有：①建设行政主管部门：应加大有关建筑减震防灾的相关知识和文件宣传力度；组织隔震建筑现场观摩，定期进行隔震技术学习与培训；建立隔震工程资料库和专家库；②城市规划管理部门：对隔震建筑的建设给予大力支持；明确隔震层是属于专用的检修层，不计入建筑面积；③工程造价管理部门：定期编制隔震支座及其预埋件、配套特殊构件的清单定额；④工程质量监督机构，严格执行隔震支座第三方检验送检、预留隔震沟(缝)和柔性连接等隔震构造和隔震层防火措施的监督。

(2)建设相关单位：需加强隔震技术的学习，提升隔震工程设计、施工、监理监督、产品生产、使用和维护等方面的管理和技术水平，具体有：①建设单位：充分认识建筑抗震的重要性，从技术和经济两个角度进行项目的隔震技术应用评估；②建筑设计单位：进行隔震技术培训以提升隔震设计经验；各专业密切配合，特别是隔震节点处的构造和柔性管线连接设计；③工程施工和监理单位：组织编制和审查隔震专项施工方案，提高隔震层的施工技术和监督管理水平。