隔震技术作为一种工程抗震技术, 其基本原理是利用橡胶支座等隔震装置, 使整个建筑的自振周期延长, 以集中发生在隔震层的较大相对位移阻隔地震能量向上部结构传递, 使建筑物有更高的安全性和可靠性 (见图1) 。就目前来看, 基础隔震技术具有构造简单、隔震效果明显的特点。

天津医科大学总医院滨海医院一期工程项目位于天津市滨海新区汉沽东扩区滨海医疗城北部, 处于沿海Ⅳ类场地。其中, 门诊医技病房综合楼设计为减震消能体系, 在首层与地下1层间设置隔震层, 隔震支座总数为550个, 黏滞阻尼器86个, 隔震支座包括天然橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座以及全方向滑板支座3种。其中, 橡胶隔震支座应用最多, 隔震支座与黏滞阻尼器的平面布置如图2所示。

由于隔震结构的特殊性, 从设计到施工, 其与传统的非隔震结构都有很大区别。除严格按照有关规范进行设计外, 还需要在施工时注意一些关键部位的构造处理。叠层橡胶隔震支座隔震体系对施工要求较为严格, 隔震层位置不能受到任何干扰和约束, 隔震层施工过程中不能损伤隔震支座及其附件。与此同时, 要求隔震支座的设置应有较高精度, 以确保地震作用下隔震层的隔震支座产生水平位移并瞬时复位。

本工程由于工期紧、体量大、隔震支座应用较多, 需要提出一种操作简便、保证安装质量的隔震支座安装技术。

另一个关键问题是黏滞阻尼器的安装。黏滞阻尼器质量较大, 而且安装空间较狭小, 需要结合施工现场的实际情况针对不同的施工环境提出具体的安装方案。

在隔震层产生水平变形时, 如果隔震支座的安装位置存在过大误差, 将给隔震支座带来很多不利影响: (1) 隔震支座上部结构发生不均匀竖向变形; (2) 隔震支座上部产生倾斜滑坡现象, 影响隔震效果; (3) 隔震支座在竖向荷载作用下产生附加弯矩。

为避免发生上述影响施工质量的情况, CECS126∶2001《叠层橡胶支座隔震技术规程》对橡胶支座安装时的安装误差提出了量化要求, 因此需要从以下几个方面确保施工质量。

1) 严格控制支墩轴线位置与顶部标高

隔震支座首先在支墩上安装就位, 因此对支墩的轴线位置以及顶部标高的控制是隔震支座安装到位的关键。CECS126∶2001《叠层橡胶支座隔震技术规程》要求, 支座底部中心标高偏差≤5mm, 轴线偏差≤3mm, 单个支座的倾斜度不大于支座直径的1/300。

2) 严格控制混凝土坍落度

隔震支座的混凝土质量是保证隔震支座安装的关键。要保证混凝土浇筑的饱满度、预埋板与混凝土间不产生缝隙, 就必须严格控制混凝土的坍落度, 施工过程中振捣密实。

3) 浇捣支墩混凝土前后进行复测

预埋套筒易在混凝土浇筑时产生位移, 而且误差一旦出现, 纠偏困难。因此, 在混凝土浇筑、振捣时, 应尽量避免振捣器对预埋件产生较大冲击。混凝土浇筑完毕后, 在混凝土初凝前对隔震支座中心的平面位置和标高进行复测, 若有位移立即校正。

对于阻尼器预留安装空间较大区域, 采用结构楼板预留吊装吊钩的形式, 通过钢丝绳、卷扬机等工具将阻尼器吊装并安装到位。对于阻尼器预留安装空间较为狭窄区域, 采用小型升降式叉车的安装方式, 通过调节叉车高度将阻尼器安装到位。

焊接平台采用[16焊接成3m×2.4m槽钢框架 (见图4) 。上铺1.2m×0.3m定型钢模与槽钢框架焊接拼成焊接平台, 在槽钢框架上焊接φ20~φ22mm丝杆, 与压杆槽钢准确连接, 以控制其预埋在焊接套筒时产生的模面变形。预埋板与螺栓焊接时沿螺栓四周应进行点焊。

根据设计要求, 隔震支座下部混凝土与隔震层下部梁板一次浇筑完成, 因此在绑扎支墩钢筋时应注意给支座预埋锚筋留有安装空间, 使得预埋锚筋能满足规范构造设计要求, 深入钢筋笼内部。在下支墩边角主筋焊接4根短钢筋, 短钢筋上焊接螺母, 将螺杆套入螺母, 用螺杆调节下预埋钢板的板底标高, 标高偏差应控制在≤5mm, 顶面水平误差宜≤5‰ (见图5) 。

利用经纬仪测定下预埋板轴线位置, 做好标记, 在下预埋板上弹墨线, 标出下预埋板的中心, 将下预埋板放置到支墩钢筋螺杆上并通过螺杆调整至设计标高, 使预埋板的中心和支墩中心重合。再用仪器测量下预埋板的标高、平整度和水平位置, 不满足安装要求时应及时调整。

为保证混凝土的浇筑质量, 隔震支墩模板全部采用双层覆膜模板, 16号对拉螺栓与[8固定, 锁紧模板的上、下口。为保证隔震垫埋板安装牢固, 在埋板上设置固定附加模板, 利用预埋板螺栓孔, 用螺栓与附加模板固定, 同时保证了柱墩埋板的标高准确 (见图6, 7) 。

螺栓套筒是固定隔震支座的重要构件, 其位置取决于所用隔震支座连接钢板螺栓孔的位置, 因此施工时必须严格确保螺栓套筒的位置。同时, 螺栓套筒的保护也是隔震支座安装的核心内容:把短螺栓拧在套筒上, 防止浇筑时混凝土进入套筒, 并把短螺栓用塑料布裹住, 防止混凝土污染螺纹。

下支墩进行浇筑时, 为避免隔震支座下预埋板发生位移, 在振捣过程中应尽量减少振捣棒对下预埋板及螺栓套筒的接触, 浇筑完成后, 在混凝土完成初凝前, 再次对隔震支座下预埋板的平面位置以及整体标高进行测量记录, 并及时调整。

下支墩混凝土强度达到75%后方可吊装支座, 安装前应清除下预埋板上的浮浆。利用现场塔式起重机和小型叉车作为垂直运输及水平运输工具, 人工配合运输将隔震支座吊到下支墩上, 利用脚手管搭设桁架调整隔震支座定位, 拧紧螺栓。安装建筑隔震支座时应对其进行适当保护, 为避免支座上部结构施工时对支座的橡胶保护层造成破坏, 安装完毕后应采用覆膜模板制作保护盒。

标出上预埋板中心线, 将上预埋板吊装到隔震橡胶支座上, 使上预埋板和建筑隔震橡胶支座中心重合, 其次套筒+预埋锚筋点焊固定于预埋板孔中心, 方法与下预埋板连接方法一致, 最后将六角头螺栓穿过支座上连接钢板的螺栓孔后扭入套筒内并拧紧。

由于阻尼器质量较大, 单个质量达2.4t, 需隔震层施工完成后再进行阻尼器运输及安装, 综合考虑其隔震层的情况, 阻尼器安装采用2种方式, 即预留吊装吊钩法及升降式叉车法。

在操作空间较大的情况下, 采用预留吊装吊钩的形式, 具体安装方法如图8所示。

1) 浇筑倒挂支墩和下支墩前, 按设计位置分别预留埋板及预留螺栓。

2) 将双耳叉2和双耳叉1分别与预埋件现场栓接牢固。

3) 阻尼器吊装在零层结构混凝土浇筑前, 预留阻尼器吊装吊钩;吊装前, 先将箍扎在工作缸端的保护罩临时拆开, 按图示在端盖和附缸的吊装孔处上紧吊耳, 然后使用吊绳吊装。

4) 将阻尼器吊装到位, 利用钢销和薄螺母、开口销将阻尼器和双耳叉连接牢固, 将保护罩重新箍扎在工作缸上。

1) 浇筑倒挂支墩和下支墩前, 按设计位置分别预留埋板及预留螺栓。

2) 利用叉车升降按钮调整到双耳叉高度, 并与预埋件栓接牢固。

3) 利用升降式叉车运输阻尼器, 并升降到安装高度, 调整位置, 整个安装过程中始终保持阻尼器油孔垂直向上。

4) 将阻尼器调整到位, 利用钢销和薄螺母、开口销将阻尼器和双耳叉连接牢固, 将保护罩重新箍扎在工作缸上。

1) 隔震支座及其预埋件存放时, 应采取必要的措施防止其直接暴晒或淋雨。

2) 隔震支座存放及安装现场吊装时, 应保持清洁, 避免污染。在存放现场避免施工人员将杂物倒在隔震支座上, 造成使用前的污染;安装施工时, 避免在吊装过程中钢丝绳磨损橡胶的外保护纸或塑料薄膜;在安装过程中避免用尖利器具对隔震支座法兰板划涂, 造成法兰板油漆脱落。

3) 现场支模板及搭脚手架时, 避免与隔震支座接触。

4) 隔震支座安装前, 用临时螺栓代替高强螺栓。

5) 安装隔震支座时, 现场高强螺栓要按使用数量领用;当前剩余的必须妥善保管, 不得乱扔、乱放。在安装过程中, 不得损伤螺纹及沾染脏物。

6) 安装过程中, 要对套筒进行清理, 使套筒内无混凝土及水泥浆等杂物, 避免高强螺栓螺纹的污染和损伤。

7) 隔震支座现场存放应注意远离火源、油性、酸性、碱性物质。

通过采取上述技术质量措施, 该工程550个隔震支座中心标高偏差≤3mm, 轴线偏差≤2mm, 顶面水平度误差≤3‰;86个阻尼器中心偏差3mm, 水平高差2mm, 全部控制在规范允许偏差范围之内, 保证了隔震构件的安装精度与质量, 确保支座与阻尼器全部一次安装就位。