基础隔震橡胶 隔震支座 技术探讨

基础隔震橡胶 隔震支座 技术探讨

陆新海

宁夏现代建设监理有限公司，宁夏银川， 750001

【摘要】：某市医院门诊医技综合楼项目为地上四层框架结构。本工程采用橡胶隔震支座隔震技术，设计依据华中科技大学土木工程与力学学院编制的《某市医院门诊医技综合楼项目隔震设计分析报告》，对结构单元一、结构单元二采用隔震技术，结构单元一隔震后上部结构的水平向减震系数为0.356，水平地震影响系数取最大值0.08进行计算。结构单元二隔震后上部结构的水平向减震系数为0.361，水平地震影响系数取最大值0.08进行计算。水平隔震缝宽度≥200mm。

【关键词】：隔震技术 隔震支座 隔震支座检测 上支墩 下支墩 隔震层的维护与使用 安全措施 隔震支座更换

1工程项目及隔震概况

1.1项目概况

某市医院多层门诊医技综合楼建筑工程总建筑面积为41664.02㎡，该楼为桩筏基础、框架结构、地下只有结构层（隔震层兼管道层），主体结构为地上四层，局部地下室1层，局部地下室建筑面积为149.50㎡，地上为四层钢筋混凝土框架结构，地上建筑面积为：41514.52㎡。结构单元一、二标高9.850米以下梁、柱、板、上下支墩砼采用C35，标高9.850米以上梁柱板砼采用C30，柱、梁和板均为现浇。结构钢筋均采用热轧钢筋HRB400级钢。

由600的变形缝分为两个独立结构单元，

1.2基础隔震概况：某市医院项目门诊医技综合楼基础隔震系统是在桩筏基础上设置下支墩，下支墩上设置隔震支座，隔震支座上部是整个建筑物。橡胶隔震支座不仅能像建筑物提供竖向承载力和弹性复位能力，还具有极佳的变形能力，该设置就是在基础和主体结构之间设置一个专门的隔震支座即耗能元件，形成刚度很低的柔性底层，称为隔震层。通过隔震层的隔震即耗能元件，使基础上部结构断开，将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构三部分，延长上部结构的基本周期，从而避开地震的主频带范围，使上部结构与水平地面运动在相当程度上解除了耦连关系，同时利用隔震层的高阻尼特性，消耗输入地震波的能量，使传递到隔震结构上的地震作用进一步减小，地震时隔震层发生的较大位移会把上部结构所承受的地震荷载降低，从而提高隔震建筑的安全性。

有效地延长建筑物的隔震效果。该项目采用了基础隔震施工措施后，建筑物的隔震效果会延长，也就是建筑物的基本振动周期会增加。

倾覆作用会促使隔震组件受到拉力的影响，施工人员在对隔震组件检测时一定要考虑拉力的作用，并对其进行抗拉性能项目进行检测。

本工程采用的隔震支座为叠层橡胶支座系统、下支墩及桩筏基础。这种隔震系统，性能稳定可靠，采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件，是由一层层的薄钢板和橡胶相互叠置，经过专门的硫化工艺粘合而成，其结构、配方、工艺需要特殊的设计，属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有天然橡胶支座(LNR)、铅芯橡胶支座(LRB)、高阻尼橡胶支座等(HDR)。橡胶隔震支座材料是由“上海动研建筑科技发展有限公司”提供，该隔震垫（隔震支座）经50%的抽样测试，100%达到合格标准。

橡胶隔震支座按极限性能和按剪切性功能允许偏差两种分类方式，要求极限剪切应变应达到400％、剪切允许偏差应达到S-A类，满足在建筑工程的要求，以适当提高安全度和产品质量。

支座力学性能试验项目和要求，支座力学性能试验项目包括一般力学性能(含压缩性能、剪切性能、拉伸性能、极限剪切性能)、剪切性能相关性、加载频率相关性、反复加载次数相关性、温度相关性、压缩性能相关性和耐久性能。

为进一步提高产品质量控制，加强侧向不均匀变形和竖向压缩变形项目的检测，当倾覆力矩较大时，支座可能处于受拉状态，所以拉伸刚度和压缩刚度不同，检测时加强拉伸刚度的检测。

橡胶隔震支座应进行型式检验、出厂检验、第三方检验和施工现场见证检验，建筑工程中使用的橡胶隔震支座必须100％进行第三方检测。

支座外观质量和尺寸偏差检查

±0.000以上每个框架柱下对应一个上支墩，每个上支墩下对应一个下支墩，所有下支墩均生根于桩筏基础。下支墩受力筋均为ΦHRB400E28，上支墩受力筋均为“U”型ΦHRB400E28，框架柱生根于上支墩。详见附图：

图1 生根于桩筏钢筋网片上的下支墩钢筋

图2 桩筏基础浇筑完成后下支墩钢筋突出筏板面

图3 下支墩浇筑完成，隔震支座安装就绪后上支墩钢筋安装绑扎效果

图4 门诊医技综合楼隔震支座布置图

图5 门诊医技综合楼首层框架柱布置图

2.施工关键控制点

2.1 桩筏基础上下支墩插筋

在桩筏钢筋网片绑扎之前就已经严格细致地对下支墩的钢筋位置进行红油漆标记，在平直的位置是很容易进行钢筋安装操作的，但是还有一部分下支墩是在集水坑或电梯基坑的斜坡位置插筋的，这样就会有部分受力筋插点是悬空的，所以尽管悬空的插筋经过测量核对其定位是非常准确的，但在浇筑混凝土过程中往往因布料方向、振捣顺序、施工活荷载传递等原因造成下支墩钢筋发生位移，而且往往是在混凝土刚浇筑完成还未凝固之前就已经发现位移，但复位难度大。

2.2上支墩上纵横梁的钢筋绑扎

隔震支座以上的建筑主体结构所有荷载均集中在上支墩上，上支墩本身U型配筋和箍筋间距就已经很密，加上隔震支座的预埋螺栓、纵横框架梁、上支墩上框架柱插筋，这个核心区的钢筋局部超筋是设计施工无法避开的矛盾，所以这几种螺栓和钢筋的绑扎顺序非常关键，错一步将导致返工重做，一般情况是先拧紧预埋螺栓，再绑扎U型筋及箍筋，再插框架柱钢筋，最后再穿纵横梁钢筋。

3.施工工艺流程

3.1 隔震支座安装（隔震层施工）施工工艺流程

桩筏基础下防水保护层上弹轴线→下支墩定位及标示→桩筏双层钢筋网片绑扎→下支墩受力钢筋定位绑扎→浇筑桩筏基础混凝土→桩筏基础上弹轴线→下支墩模板控制线→隔震支座定位钢板预埋→下支墩侧模板支设加固→下支墩混凝土浇筑→下支墩混凝土养护至100%→拆卸定位钢板→下支墩顶部水泥浆刮平→安装隔震支座→安装上支墩预埋螺栓→支设上支墩及梁板底模→安装上支墩U型钢筋→插框架柱钢筋→穿纵横梁钢筋→合上支墩及梁板侧模→支设板底模→绑扎板筋→浇筑上支墩及梁板混凝土

4.施工要点

4.1 隔震支座安装（隔震层施工）施工要点

（1）下支墩受力钢筋插筋：由于本工程桩筏基础厚度为1000mm，下支墩受力筋均为ΦHRB400E28，因此插筋下料长度要考虑伸入筏板的锚固长度，还要考虑下部拐头和上部拐头的长度15d。

（2）下支墩钢筋笼的加固：对于下支墩受力钢筋而言，锚入筏板的部分要比伸出筏板面的部分长度还长，所以在浇筑桩筏基础混凝土过程中，混凝土布料浇筑顺序、振捣顺序都可能影响下支墩钢筋笼的定位，在浇筑混凝土过程中，必须安排业务精通责任心强的技术人员全程跟班，同步监测，及时发现可能发生位移的下支墩钢筋笼以便及时予以校正。

（3）下支墩混凝土浇筑及养护：隔震支座将整栋建筑的基础和上部结构分隔开来，整栋建筑物对的荷载都是通过下支墩传递给基础与地基的，所以下支墩的混凝土浇筑必须格外认真对待，不允许出现混凝土缺陷，而且必须将混凝土养护至强度达到设计强度的100%后方可进行隔震支座安装及后续工序的施工。

（4）隔震支座以上的建筑结构所有荷载均集中在上支墩上，上支墩本身U型配筋和箍筋间距就已经很密，加上隔震支座的预埋螺栓、纵横框架梁、上支墩上框架柱插筋，这个核心区的钢筋局部超筋是设计施工无法避开的矛盾，所以这几种螺栓和钢筋的绑扎顺序非常关键，任何一步工序错误都将导致返工重做，一般情况是先拧紧预埋螺栓，再绑扎U型筋及箍筋，再插框架柱钢筋，最后穿纵横梁钢筋。

（5）建筑隔震支座施工安装要求：a.隔震支座上部一层框架柱形心应和隔震支座形心应重合。支撑隔震支座的下支墩，其顶面水平度误差不宜大于3mm，当隔震支座安装后，隔震支座顶面的水平度误差不宜大于3mm；隔震支座中心的平面位置与设计位置的偏差不应大于5mm；支座中心的标高与设计标高的偏差不应大于5mm；同一支墩上多个支座之间的顶面高差不宜大于5mm。

b.安装次序：加工螺栓、套筒和支座上下连接钢板→安装螺栓套筒→浇筑隔震支座下柱的混凝土，浇注过程中注意保证螺栓套筒位置固定；待混凝土初凝后安装下预埋板调整标高和水平度，合格后用加微膨胀剂的砂浆找平。

c.混凝土达到强度达到100%开始安装隔震支座。先将隔震支座与上下连接钢板用埋头螺栓连接好，再把下连接钢板对准下部，用螺栓连接固定。其次将上连接钢板对准上部螺栓套筒，用螺栓连接固定，然后绑扎上部梁的钢筋、支模、浇筑混凝土。

d.隔震支座安装好后，埋件露出部分表面进行除锈处理，等级为st2，符合《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》（GB8923-88）的规定。防腐做法采用涂刷环氧富锌底漆一道，环氧云铁中间漆两道，氯磺化聚乙烯面漆两道，涂层干漆膜总厚度不得小于150um。底漆涂装必须在除锈后4小时内进行。

e.在工程施工阶段，对隔震支座宜有临时覆盖保护措施，并应对上部结构、隔震层部件与周围固定物的脱开距离进行检查。应对隔震支座的竖向变形做观测并记录。

f.隔震沟侧墙及底板需待结构主楼施工完毕沉降稳定后方可施工。隔震沟底板施工前应先进行下部回填土施工，回填土要求压实系数不小于0.94。隔震沟顶板与侧墙间预留20mm宽隔震缝并用沥青麻丝密封膏封堵。

g.隔震层施工完后隔震支座四周应采取防火封堵措施。

5隔震支座（隔震层）的维护和管理

5.1隔震支座生产供应商的维护规定

为保证隔震工程的安全性，总包方应与隔震支座生产企业合同约定，隔震支座生产企业应配合业主对工程中使用的产品进行定期例行安全使用巡检。巡检频率为：安装完毕之后，每三个月检查一次；第二年，每四个月检查一次；从第三年起，每半年检查一次。检查以目测为主。若发现隔震支座有大变形、鼓凸、严重龟裂等情况，应委托专业技术人员进行检查。

5.2施工方和业主对隔震支座的日常维护规定

在施工阶段施工方应经常检查是否存在有限制上部结构位移的障碍物，并及时予以清除。 交付使用后业主（或物业管理企业）也应安排专业人员经常检查是否存在有限制上部结构位移的障碍物，并及时予以清除。

6隔震支座的更换和安装

隔震支座的更换和安装，采用同步控制液压千斤顶分级加载对结构上支墩进行顶升，至少包括两个上传力装置，其均匀间隔分布在上支墩周围；至少两个下传力装置，其均匀间隔分布在下支墩周围，并且上传力装置和下传力装置一一对应；以及至少两个千斤顶，其分别支撑在对应的上传力装置和下传力装置之间，每个千斤顶均与同一个液压油缸装置串联，使得上支墩下口标高比隔震支座抬高5㎜，使得需要更换的橡胶隔震支座与上下砼支墩脱离，从而将已经损坏的隔震支座脱出，更换新的隔震支座。施工中严格控制顶升高度，顶升范围扩大至隔震支座周边支墩，避免单点顶升高度过大，顶升高度采用千分表精确测量。

顶升前落实顶升法方案设计及关键技术分析，对顶升过程中的结构内力分析，做好变形差预测，结构顶升、支座更换及安装做好同步变形数据监测，按照顶升方案顶布设传力装置、顶升器，监测竖向位移控制体系。

工法特点:该隔震支座更换的施工方法解决了已经产生较大竖向压缩和水平位移的隔震支座的更换难题，确保了隔震支座准确就位，以最小的结构顶升高度避免了对混凝土结构产生的不利影响，工艺操作简单，安全可靠，不但提高了更换橡胶隔震支座的效率，而且节约了更换橡胶支座的造价。

按照旧支座投影加工新支座上连接板螺栓孔。由于部分隔震支座水平位移较大，原设计的法兰板尺寸已经无法满足螺栓孔位置，必须进行相应加大。

7结语

基础隔震技术一般应用于重要的建筑，本工程某市公立医院，采用隔震技术后的上部结构地震作用一般可减小3～6倍，地震时建筑物上部结构的反应以第一振型为主，类似于刚体平动，其地震反应很小，结构构件和内部设备在地震时都不会发生破坏或丧失正常的使用功能，在内部工作和生活的人员不仅不会遭受伤害，也不会感受到强烈的摇晃，强震发生后人员无需疏散，房屋无需修理或仅需一般修理，从而保证建筑物的安全甚至避免非结构构件如设备、装修破坏等次生灾害的发生。

基础隔震技术的实用化是现代科技的进步，特别是地震工程研究成果促成的。随着叠层橡胶垫、铅芯叠层橡胶隔震垫、高阻尼橡胶隔震垫以及各种阻尼器的研发成功，橡胶支座隔震已经发展成为隔震技术的主流。该减震控制技术的实施造价低、易于实施、减震控制效果好，在重要公共建筑及其他建筑领域的推广应用对减震防灾具有重大意义。

参考文献

[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010（2016版）；

[2]《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS 126：2001；

[3]《建筑结构隔震构造详图》（03SG610-1)；

[4]《建筑隔震橡胶支座》（JB118-2000）；

[5]《建筑业10项新技术（2017版）》；

[6]《建筑隔震工程施工及验收规范》（JGJ360-2015).