建筑隔震工程是通过在建筑物基础和上部结构间设置水平方向完全断开的隔震层, 将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构 (不含基础) 3部分。隔震层通常由隔震橡胶支座 (简称隔震支座) 及其他相关构件组成。地震时能量大部分被隔震支座吸收, 仅少部分传到上部结构, 从而大大减轻地震作用^[1]。隔震工程各部分如图1所示。

隔震支座有LRB和LNR 2种型号, 最重要的技术参数是水平变形性能。隔震支座常用直径为400~1 200mm, 高度通常为170~350mm。隔震支座由支座本体和上、下连接板组成, 通过上、下预埋钢板及其配套的螺栓、套筒和锚筋与上、下支墩连接成为一个整体^[1,2,3]。

截至2017年底, 我国已建成了4 000多栋隔震建筑, 其中福建省已建成27栋隔震建筑, 总建筑面积超过15万m²。这些隔震建筑主要有基础隔震及底层柱顶2种形式, 隔震层均安装了隔震支座^[1,2,3,4]。目前而言, 施工人员对隔震支座安装工艺仍然缺乏经验, 隔震支座安装质量常常出现不合格, 引起隔震层施工周期延长等问题^[3,4], 如隔震支座下预埋钢板在定位过程中易发生偏位和安装过程中水平度不满足要求, 影响工程经济效益与安全^[4,5]。隔震支座安装的主要技术难点和重点是下预埋钢板定位精度和水平精度^[6,7,8,9]。

隔震支座采用X形巨型临时支撑拉接其上、下连接板, 形成稳定的固定方式, 能有效防止吊运和施工过程中对隔震支座造成的变形损害;通过在预埋钢板及隔震支座连接板上合理增设吊孔, 配合吊具吊运, 确保预埋钢板及隔震支座在吊运过程中不受力变形;利用全站仪等测量工具精确定位预埋钢板, 使隔震支座水平安装位置符合设计要求, 保证竖向荷载作用下位置不发生改变, 避免下部结构产生附加弯矩;下支墩 (柱) 采用二次浇捣^[3,4], 通过锚定架上的高度调节螺栓及水平尺调整下预埋钢板水平度, 保证下预埋钢板定位后的水平精度;充分采用预埋螺栓套筒接长锚筋, 减少了预埋钢板与结构梁 (柱) 连接锚筋的数量, 提高下预埋钢板安装效率;改进下预埋钢板, 增设浇筑孔及排气孔, 使支墩混凝土浇筑更易密实。安装如图2所示。

施工工艺流程:隔震支座安装准备→下部结构或下支墩 (柱) 混凝土工程施工→下预埋钢板位置放样及设置锚定架→下预埋钢板安装→下支墩 (柱) 二次混凝土浇筑→隔震支座安装→上预埋钢板安装→隔震层梁板钢筋混凝土工程施工。

1) 编制隔震专项施工技术方案, 并经监理单位审批后方可组织实施;提前熟悉施工图及相关规范, 参加图纸会审;组织参与隔震支座安装的所有相关人员进行培训。

2) 隔震支座订货向隔震支座生产企业签订供货合同;隔震支座第三方抽样检验, 向有资质的隔震支座检测机构签订检测协议。

3) 隔震支座进场验收符合要求提供质量证明文件:原材料检测报告、连接件检测报告、产品合格证、出厂检验报告、型式检验报告及其他必要证明文件、第三方抽样检验合格文件。对采用的其他材料进行检验试验, 相关检测报告、质量证明书、合格证和检验等记录齐全。

4) 安装隔震支座前, 建筑设计单位或隔震技术咨询单位应向施工单位进行技术交底。

5) 隔震支座及其预埋钢板直至工程竣工前, 应平放且码置整齐牢固, 远离热源、酸碱、油类、有机溶剂或腐蚀性化学品等。

下部结构或下支墩 (柱) 混凝土工程施工基本同常规的钢筋混凝土工程施工, 不再阐述。为便于固定下预埋钢板, 确保其安装精度, 下支墩 (柱) 混凝土通常采取二次浇筑的方式^[3,4]。首次浇筑至距下预埋钢板标高500~800mm处, 浇筑完成后, 绑扎抗冲切网片钢筋。

为保证下预埋钢板定位精度, 保证竖向荷载作用位置不发生改变, 避免下部结构产生附加弯矩, 因此下预埋钢板水平位置的误差精度控制是影响隔震支座安装质量的关键^[6,7,8,9]。

待混凝土初凝后, 利用全站仪在下支墩 (柱) 混凝土表面标示出下预埋钢板中心点、边界四点的位置及板顶标高线 (预埋钢板板顶标高) , 在每个墩 (柱) 边设置标高控制点 (临时在竖向焊接钢筋, 标高控制点抄测在钢筋上) , 以便随时对下预埋钢板的水平定位、标高和平整度进行检查。利用铅锤将4个锚定架 (角钢) 垂直插入支座四边中间, 并用短钢筋将其固定在柱钢筋上。锚定架上的螺杆 (16mm) 预留出200mm, 利用全站仪复核其标高, 保证各个锚定架上的调节螺杆标高一致。

1) 下支墩 (柱) 配筋有柱纵筋、箍筋和加密网片筋等, 当柱带有拉梁、拉梁钢筋也锚入下支墩 (柱) 中、下预埋钢板又设置有锚筋时, 下支墩 (柱) 顶面部位的钢筋十分密集。钢筋绑扎时先制定好钢筋绑扎顺序, 调整好各种钢筋的位置^[3,4]。配筋节点构造如图3所示。

2) 为减少隔震支座预埋钢板与上、下支墩连接锚筋的数量, 套筒采用与锚筋接长的处理方式, 减少锚筋与上、下支墩节点区钢筋交叉, 提高下预埋钢板安装的效率, 有利于下预埋钢板安装及混凝土的二次浇筑质量。螺栓套筒锚筋接长如图4所示, 图中即减少了4根锚筋。

3) 利用吊具及下预埋钢板上的吊孔 (20mm) , 将下预埋钢板螺杆固定牢固, 缓慢起吊。吊运下预埋钢板约位于下支墩 (柱) 上方时, 缓慢下放。下预埋钢板开孔如图5所示。

4) 通过锚定架上的高度调节螺栓及水平尺调整下预埋钢板水平度, 保证下预埋钢板定位后的水平精度。利用锚定架上的高度调节螺栓顶住下预埋钢板, 利用扳手配合水平尺调节同一方向上的高度调节螺栓, 使下预埋钢板在此方向标高一致。之后对另一方向重复此步骤, 最后利用高精度水平尺对预埋钢板水平度进行双向复核, 下预埋钢板的水平度误差应<1/300^[3]。

5) 下预埋钢板安装结束并检测合格后, 即可进行下支墩 (柱) 侧模支设施工。

1) 对套筒螺栓孔进行封闭保护, 用密封布料等扎紧套筒, 防止混凝土灌入到螺栓孔中。混凝土浇筑前需校核下预埋钢板的标高、轴线及平整度。混凝土宜通过专用漏斗从浇筑孔 (100~200mm) 注入。

2) 宜采用高流动性、收缩小的混凝土, 其强度等级宜比原设计提高一级, 浇筑完后及时养护。下预埋钢板上的排气孔 (225mm) 能将混凝土的气体导出, 减少气泡。

3) 混凝土采用小型振捣棒人工振捣, 严禁踩踏下预埋钢板;浇筑中定时测量下预埋钢板标高、轴线、平整度;隔震支座中心标高与设计标高之差控制在±3mm^[3]。浇筑完毕后及时清除并擦拭干净预埋钢板表面的残余混凝土。

1) 下支墩 (柱) 混凝土达到强度的75%后方可进行隔震支座安装^[3], 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。

2) 将下支墩 (柱) 上表面清理干净, 根据隔震支座平面布置图, 在每个下支墩 (柱) 上表面标记安装隔震支座的规格及型号。

3) 利用现场塔式起重机作为隔震支座吊运设备, 若无则采用汽车式起重机进行吊运。

4) 利用X形巨型临时支撑将隔震支座两侧四边上下连接板连接牢固。利用吊具和隔震支座上、下连接板上的4个吊孔 (20mm以上) 的起吊螺杆将隔震支座固定, 同时使用19.5mm (麻绳芯) 钢丝绳捆缚好支座, 并在转角处采用包角垫垫好, 以防损伤钢丝绳。采用吊钩将钢丝绳钩好并锁上保险销。吊点选择U形卸扣卡环作为吊具, 采用双支吊索起吊。

5) 吊运平稳下放隔震支座, 并缓慢转动隔震支座, 使隔震支座螺栓孔与下预埋钢板螺栓孔对应。隔震支座就位后, 由1名技术人员进行指导, 2名技术工人配合安装。待连接钢板和预埋钢板的螺栓孔全部对齐, 缓缓下放隔震支座, 确认螺栓完全插入后, 将隔震支座下放在下预埋钢板上。拧紧连接下预埋钢板与隔震支座的螺栓时, 螺栓应对称拧紧 (对角线上或对边上) , 使每个螺栓具有一定的锁紧力矩 (初拧力矩为75%) 。

6) 隔震支座安装完后, 复测隔震支座标高及平面位置并记录。需等到主体及装修工程基本完成后再对X形巨型临时支撑进行拆卸。拆卸后螺栓必须进行终拧。

1) 隔震支座安装后, 利用吊具及吊孔将上预埋钢板放置在隔震支座顶部, 螺栓拧入对应的螺栓孔与隔震支座连接。

2) 拧紧连接上预埋钢板与隔震支座的螺栓时, 螺栓应对称拧紧, 每个螺栓初拧力矩为75%, 同样的, 待卸去X形巨型临时支撑后螺栓进行终拧。

3) 上预埋钢板安装后, 复测其标高及平面轴线位置并记录。

隔震层梁板的钢筋混凝土工程包含隔震支座上支墩, 施工方法同常规的钢筋混凝土工程施工, 施工中应注意以下措施。

1) 上预埋钢板尺寸小于上支墩尺寸, 在上支墩混凝土浇筑时, 需防止因模板封闭不严密引起的混凝土漏浆对其底面平整度的影响。上支墩底面施工需要安装模板, 不能采用柔性材料作为模板。

2) 上支墩节点处钢筋密集, 上支墩底面配有加密的网片钢筋, 这时常与上预埋钢板套筒或锚筋冲突, 须充分研究施工方案。上支墩的底标高通常比隔震层梁低, 所以套筒不会碰到隔震层梁, 但是该部位的钢筋非常密集, 注意隔震层梁板受力筋与套筒位置关系。

3) 应保证上支墩混凝土浇筑质量, 采用高流动性的混凝土, 且混凝土强度宜提高一个等级, 最后加强养护。

通过上述的一整套施工工艺来实现隔震支座安装, 克服了以往传统吊运和安装弊端, 也避免了由于安装过程中产生的质量不合格对隔震支座性能的影响。在比较传统安装方式的基础上, 本施工工艺提高了施工效率, 安装施工更具安全性、经济性和可推广性, 在保证隔震支座安装满足规范要求的同时, 形成了一套安全可靠、操作简便的施工工艺, 结论如下。

1) 预埋钢板及隔震支座连接板上增设吊孔, 配合吊具吊运, 减少了预埋钢板及隔震支座在吊运过程中可能产生的变形损害, 保证了隔震支座的安装精度。

2) 采用X形巨型临时支撑固定隔震支座的上下连接钢板, 防止隔震支座在主体施工加载过程中可能产生的水平变形损害。

3) 增设预埋锚定架, 利用锚定架上的高度调节螺栓, 调整下预埋钢板标高, 提高下预埋钢板安装的水平精度。

4) 采用预埋螺栓套筒接长锚筋, 减少了下预埋钢板连接锚筋的数量, 同时减少了锚筋与节点区钢筋交叉, 提高了下预埋钢板安装效率。

5) 合理改进下预埋钢板, 增设浇筑孔与排气孔, 以保证二次浇筑的下支墩混凝土密实度, 确保下预埋钢板与下支墩混凝土的紧密连接。