建筑工程隔震技术应用前景

建筑工程隔震技术应用前景

中建二局第三建筑工程有限公司湖北武汉430000

摘要:近些年来,因地震死亡的人数占所有自然灾害半数以上(汶川地震、智利地震、玉树地震等)。通过近100年的数据对比分析可知中国因地震死亡人数是广泛使用隔震技术的日本的几倍甚至上十倍,证明了隔震技术的有效性(地震中造成的人员伤亡主要原因主要是房屋倒塌和其他次生灾害)。隔震技术起源于新西兰,广泛发展应用于日本、美国、智利等发达国家。而在我国,隔震技术于2008年后才得到推广。

关键词:隔震技术;隔震支座;预埋筋;柔性套管;降低;有效

1、隔震技术作用机理

在建筑物底部(隔震层)装上隔震系统,可产生类似滑板的效果,将结构体的晃动转换为隔震系统横向位移,让地震波(或其他振动)几乎传不到上部结构,从而极大的降低地震对建筑的破坏。

2、隔震技术优点

从宏观角度上来讲,可以将隔震后的水平地震作用比非隔震时降低半度、一度和一度半三个档次,可以根据设防烈度,场地条件,上部结构规则性以及质量和刚度分布均匀性(包括平面、立面)来初步确定上部结构计算所采用的的水平地震作用。

(1)隔震技术的经济性:采用隔震技术,虽然增加了隔震支座费用,隔震构造措施费用,但是减小了梁柱断面尺寸,节约了钢材、混凝土用量以及其他辅材用量。结合丽江市文化馆(非遗馆、美术馆)隔震技术工程经验可知,采用隔震技术经济性十分明显,上部结构设计方案比较合理,节约费用10%。

(2)隔震技术隔震效果明显:根据权威部门试验结果可知,隔震体系的结构加速度反应只相当于传统结构(基础固定)加速度的1/10~1/3。这种隔震效果是一般传统抗震结构所望尘莫及得,从而能非常有效的保护结构物或内部设备在强地震冲击下减小损失甚至免遭破坏。

(3)隔震技术施工简单:抗震措施仅仅考虑隔震支座的安装及相关水电管线的柔性连接,简单明了。结构本身做法与一般做法无差别,设计施工大大简化。

(4)隔震构件修复简便:地震后部分隔震构件存在一定的损伤,修复时只需更换损伤的隔震支座便可恢复隔震功能。

3、隔震技术施工可行性分析

丽江市文化馆(非遗馆、美术馆)设计使用隔震技术(采用隔震支座隔震),即在文化馆筏板与上部结构间之间设置隔震层,中间设置橡胶隔震支座(铅芯橡胶支座、天然橡胶支座),隔离地震能量向上部结构传递,减少输入到上部结构的地震能量,降低上部结构的地震反应,使建筑结构达到预期的防震要求。地震时,隔震结构的震动变形均可控制在较轻微的水平,从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。本工程采用的是橡胶隔震支座,橡胶隔震支座的作用是支承建筑物的重量、调频滤波。

本工程设计使用橡胶隔震支座5个型号,共计50个。其中型号为LRB的为橡胶与钢板交互重叠,在加硫粘合的叠层橡胶体中心填入铅栓的一体化隔震装置;型号为LNR的为内部无铅栓。使用部位为筏板与上部结构中间的隔震层,橡胶隔震支座在本工程的构造由三部分组成:下支墩、橡胶隔震垫、上支墩。我方施工包括下支墩钢筋制安,隔震预埋件安装,隔震下支墩模板、砼施工,隔震垫的吊装及安装就位,上支墩的钢筋、模板、砼施工。隔震垫与支墩的连接均采用高强螺栓法兰连接;即隔震垫上下安装法兰板,通过下法兰板用高强螺栓与预埋在下支墩中的螺栓套筒和预埋锚筋连接,从而将隔震垫固定在下支墩上;上支墩则为高强螺栓通过上法兰板与螺栓套筒跟锚筋先行固定,后在上支墩的钢筋、模板、砼施工的同时固定隔震垫。隔震垫的吊装优先采用塔吊,配合使用汽车吊,隔震层四周设置隔震沟与相邻建筑物隔离,施工中穿越隔震层的管线等设施在分界处设置柔性连接区段,楼梯、电梯井等结构设置隔震缝。

3.1、施工工艺流程

在筏板基础钢筋绑扎完成,隐蔽验收合格后,测量放线定出下支墩位置,预留下支墩钢筋,安装下预埋板、锚筋,浇筑筏板混凝土并养护。筏板达到上人强度后,再次校核下支墩套筒、锚板定位,支设下支墩模板,浇筑下支墩混凝土,待砼强度达到75%后方可进行橡胶隔震垫的安装施工。具体工艺为:

(1)下支墩钢筋绑扎:筏板钢筋绑扎完成并隐蔽验收合格后,先绑KZ(下支墩)主筋,在筏板中预埋4根控制埋板标高的钢筋棍(与筏板主筋点焊在一起)。支墩内的小箍筋全部做成拉钩的型式,大箍筋全部套上,支墩箍筋绑扎到位,在绑扎梁箍筋之前将支墩的箍筋拉钩绑扎到位。

下支墩配筋构造:

(2)预埋件定位、固定:

下支墩钢筋笼绑扎完毕,使用定位预埋板将8根预埋锚筋初步固定,固定时将螺栓初紧只做连接,根据高程和平面控制将定位预埋板位置及标高测设准确,之后可固定定位预埋板,再调整预埋锚筋的垂直度跟高度,利用橡胶套固定外螺栓高度预留下法兰板安装位置,用短钢筋将预埋锚筋与KZ主筋电焊固定预埋锚筋。浇筑筏板混凝土并养护,按规范要求剔槽下支墩下部施工缝并清理干净。

安装后效果图:

(3)支设下支墩吊模:框架柱下支墩模板支设采用15mm厚覆膜木胶合板。选用40mm×80mm木方作竖楞,间距不大于300mm,双钢管2Φ48×2.8作柱箍,间距不大于450mm,第一道柱箍离地200mm。在框架柱的每个截面中部及两侧采取螺杆对拉措施,对拉螺杆间距同柱箍。每个框架柱边不少于2个A10定位筋,如下图;

(4)下支墩砼浇筑

下支墩浇筑混凝土前必须进行定位复测,复测内容包括预埋件标高及中心位置。混凝土浇筑完毕后,混凝土初凝前,将钢模板拆除进行找平,然后对隔震支座预埋件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。为避免砂浆、混凝土等杂物进入套筒孔内,螺栓应拧入套筒内。混凝土表面压平赶光,阴阳角部位抹成八字角。

(5)组装及吊装橡胶隔震支座

将橡胶隔震支座按型号分类摆放,利用塔吊将支座吊至相应的支墩上并安装到位。

(6)连接橡胶隔震支座

待下支墩混凝土达到75%设计强度后,将预埋件螺孔清理干净,涂上黄油。用高强螺栓将下连接板牢固地与下预埋板连接。高强螺栓的拧紧过程应分为初拧、复拧、终拧三个阶段,并在同一天完成。螺栓连接时,严禁用锤敲打等破坏方法强行穿入螺栓,另外要保持构件摩擦面的干燥,严禁雨中作业。橡胶隔震支座上连接板的螺栓孔以及吊装螺孔用腻子封堵,抹平。

隔震支座与下支墩连接后示意图:

(8)上支墩结构施工

(9)竖向变形观测

橡胶隔震支座安装过程中,应做好安装过程的施工记录,上部结构施工过程中,每完成一层应做一次橡胶隔震支座竖向变形观测。

(10)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。

3.1.2、隔震层构配件及隔离施工

(1)穿过隔震层的竖向通道,包括楼梯、电梯、管井等在隔离缝处的构造应符合设计要求,水平缝隙宜采用柔性材料填充。

(2)当门厅入口、室外踏步、室内楼梯节点、楼梯扶手等与隔离缝相邻时,其构造应符合设计要求。

(3)隔离缝的缝宽应符合设计规定,当无设计规定时应符合《建筑抗震设计规范》GB50011规定。

(4)配管、配线在穿越隔离缝处的构造应符合设计要求。设计无要求时,应采用挠曲或柔性接头等构造措施,使其在隔离缝处的自由错动量不小于竖向隔离缝缝宽。

(5)有毒、有害、易燃、易爆等介质管道穿越隔离缝处的构造,应严格按设计要求进行施工。

(6)当利用构件钢筋作防雷接地引下线时,在隔离缝处应采用柔性导线连接,并应对该处的隔震支座进行专门的防火处理。

4结语

根据丽江市文化馆(非遗馆、美术馆)隔震技术的应用,以及现场隔震支座的施工可知隔震技术是可行的,施工工艺流程并不复杂可操作性强。再结合隔震技术的作用机理及优点,国家对隔震技术的推广,将来隔震技术必将得到广泛应用!

参考文献

[1]《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008

[2]《建筑工程叠层橡胶隔震支座性能要求和检验规范》DJB53/-47-2012

[3]《叠层橡胶支座隔震技术规程》CECS126:2001

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