*标隔震橡胶支座的施工技术和工艺原理

*标隔震橡胶支座的施工技术和工艺原理

【案例简介】
隔震建筑是*项新兴的技术，在抗震学科中，走在时代的前列；隔震橡胶支座是防震抗震的重点、“明星”部位，因此工程质量要求高、产品防护要求严、施工难度比较大；操作过程来不得半点粗心大意，笔者根据隔震橡胶支座的施工实践，进行总结，为相类似工程提供参考。 【案例介绍】
四川2008年5.12大地震后，人们加快了对抗震建筑研究的步伐，传统的抗震措施从单*的构筑物结构受力方面考虑，用大量钢材加固房屋结构，由于建筑物与地基紧密相连，尽管高层建筑修建得十分坚固，但在强大的地震波作用下，建筑物基础顶部仍会产生巨大的弯矩，使建筑物摇摆晃动，造成建筑物破损倒塌、人民生命财产损害等现象。
　　科学*们通过长期的研究和探索，在基础顶部设置隔震橡胶支座，其横向的柔性缓冲、释放了大部分的地震波，确保了结构的安全。隔震橡胶支座上下为法兰盘，中间部分由橡胶和钢板多层叠合经高温硫化粘接而成。法兰盘上有螺栓孔，通过钢筋、套筒、高强螺栓与上下混凝土支墩连接。
　　常见的隔震橡胶支座有LNR型（天然橡胶隔震支座）、LRB型（铅芯橡胶隔震支座），直径φ500～1000mm，法兰盘厚20～30mm，锚固螺栓孔4个或8个。隔震橡胶支座安装精度要求：**位置＜5mm；**标高＜5mm；支座与支座之间高差＜5mm；下支墩平整度＜5‰；上支墩平整度＜8‰。
　　2 工程概况
　　云南省是强地震多发地区，我单位承建的昆明“两区”第*高*中学项目总建筑面积10.2万平方米，其标准高、功能齐全、按特*抗震标准设防，是市政府重点工程。其中教学楼部分设计为φ500～700mm隔震橡胶支座共332个，因工艺新，质量要求高，施工稍有不慎将引起螺栓对不上、水平中线偏差过大、支座底部不平、空洞等不良现象，影响工程质量；为此我们经过多种方案试验、研究，确定了隔震橡胶支座施工方法。 
　　3 工艺原理
　　3.1根据柔性层可以矢放、阻隔、衰减地震波的原理设计隔震支座。科学*们通过长期的研究和探索，发明了隔震减震技术。隔震减震技术是指在建筑物基础处设置隔震支座等部件形成隔震层（见图3.1-1）：
　　图3.1-1隔震橡胶支座布置图
　　图3.1-1中的①指法兰盘；②指橡胶隔震垫；③指高强螺栓；④指套筒；⑤指锚固筋；A指隔震层以下结构，包括板、梁、柱；如果隔震层以下不设地下室，A指板、梁、柱、承台、桩基（基础具体按设计）；B指下支墩；C指上支墩；D指隔震层顶部结构，包括梁、板、柱。
　　以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼，减少输入上部结构的地震能量，达到预期防震的要求，通过地震模拟实验结果表明：设置了隔震层的结构变形集中在隔震层，上部结构的相对变形很小，地震波加速度减小到不设隔震层的1/4～1/8，房屋缓慢摆动，上部结构完好，确保了结构安全；而不设隔震层的结构相对变形很大，造成了上部结构的破坏，其地震波加速度放大1～4倍，房屋激烈晃动，梁柱损坏，内部装修、设备破坏。
　　3.2根据竖向承载力、侧向刚度、阻尼要求，再根据橡胶的柔性原理，由橡胶和钢板多层叠合经高温硫化粘接而成的层体作为隔震橡胶支座的理想材料；隔震橡胶支座有很高的竖向承载力和很小的压缩变形；有较大的水平变形能力，剪切变形可达到100％而不破坏；有弹性复位特性，地震后可使建筑物自动恢复原位。
　　3.3根据隔震橡胶支座的使用状态、地震时的摆动范围、防护措施，再根据水平面积均衡承受压强的原理，制定隔震橡胶支座安装标准，根据安装标准制定隔震橡胶支座安装方法，通过实践，逐步完善。
　　4 施工方案
　　施工前认真核对图纸，对工程所需的隔震橡胶支座不同的型号、数量、使用部位等进行列表统计，及时与厂家签订供货合同，便于厂家提前制作；对各种零配件、产品运输、保管、安装、维护等技术问题提前与有关人员进行交底；材料进场时，按清单点货、检查、验收，分类堆放、覆盖，备用。其施工步骤及做法见（图4-1）：

　图4-1中的①～⑦指工序1～工序7；A指定位钢板，5mm厚，尺寸、螺栓孔洞同法兰盘*致，用于预埋套筒定位，钢板中部有砼进料口，用于进料；B指朔料套管，厚20mm，代替法兰盘的厚度；C指下支墩钢筋；D指上支墩模板面铺*层1mm厚的油毡，便于隔震橡胶支座的更换；E指上支墩钢筋；F指预埋结构柱钢筋。
　　4.1下支墩绑扎钢筋，预埋套筒、锚筋
　　下支墩钢筋绑扎按常规施工顺序进行，要求控制顶部钢筋距上支墩顶标高30～50mm为宜，其主筋、箍筋位置如果影响锚筋安装，应适当调整，要设临时支撑控制钢筋柱体的平面位置及垂直度；待梁、板的模板钢筋施作完毕后预埋锚筋、套筒，做法是：1）在支墩的四角焊短钢筋，抄平画出支墩顶部设计标高线；2）支墩顶部拉上十字线；3）定位钢板用墨斗弹上十字线；4）将定位钢板的水平、中线准确定位，点焊固定；5）在定位钢板的孔洞安装套筒及锚筋，安放塑料套管、垫圈、螺栓后拧紧；6）将套筒、锚筋焊接在钢筋骨架上，钢筋骨架点焊加固，防止变形。见图3（以下均同）。
　　4.2浇筑隔震层楼（地）面以下的砼
　　注意加强定位钢板及套筒的保护
　　4.3下支墩立边模，浇筑砼
　　重点做到：1）浇筑砼前对定位钢板及套筒进行检查，遇有错位、变形之处及早纠正；2）注意砼密实度，定位钢板底部砼容易空洞，砼进料宜高出定位钢板面，并加强振捣；3）注意砼表面平整度，砼浇捣完毕后，按照标高线用铁抹子找平；4）待砼初凝后，拆除定位钢板，将砼面精细抹平，注意防止水泥砂浆调入套筒内。
　　4.4安装隔震橡胶支座
　　下支墩砼强度达到70%后可以进行安装，做法是：1）对下支墩砼面用水平尺进行检查，不平之处采用手提砂轮进行打磨；2）对照设计型号，采用塔吊将隔震橡胶支座就位；3）用撬棍等小型工具移动隔震橡胶支座，安放螺栓后，检查其表面平整度及底部密实度；4）起高隔震橡胶支座，在其缝隙处垫2～3mm厚（水灰比稍干）的水泥浆，然后就位，拧紧螺栓，此螺栓为高强螺栓，采用扭矩扳手对称拧紧，拧紧过程分为初拧、终拧两个阶段，并在同*天完成。5）复测隔震橡胶支座标高、平面位置、平整度，作好检查、验收记录。
　　4.5上支墩立模
　　 首先安装上部套筒、锚筋，采用扭矩扳手拧紧；然后按设计尺寸支立上支墩模板，同时支立梁、板模板；*后在上支墩底部铺*层1mm厚油毛毡，便于将来隔震橡胶支座的拆卸，更换。
　　4.6上支墩钢筋绑扎
　　上支墩钢筋下料、弯制成形后，在施工场地绑扎成钢筋笼，钢筋笼底部绑2cm厚水磨石垫块作为保护层，通过塔吊安装就位；然后绑扎梁板钢筋，*后绑扎上部结构柱钢筋。
　　4.7上支墩浇筑砼
　　上支墩及梁、板模板钢筋通过检查**后同时浇筑砼；砼入模前，要用塑料布将隔震橡胶支座周边进行包裹，防止水泥砂浆污染；上支墩是梁、柱钢筋的交会处，钢筋密集，砼入模前要浇水湿润，浇筑时要加强振捣，确保密实无空洞；砼养护、拆模等其它工序均按规范进行。
　　5操作要点
　　5.1下支墩不能立吊模浇筑砼
　　下支墩边模不能立吊模与底板同步浇筑砼，因为压力差，砼下滑，上支墩砼无法振捣密实，定位钢板下方砼无法充填饱满。
   　　5.2套筒及锚筋*定要垂直、点焊牢固
　　下支墩钢筋笼*定要垂直，稳固，整体焊牢不得晃动；套筒、锚筋就位*定要垂直，不得偏斜，并与钢筋笼点焊牢固，防止套筒发生位移、螺栓孔对不上的现象。
　　5.3下支墩砼初凝时，必须拆掉定位钢板，砼表面采用人工抹平
　　下支墩砼初凝后，定位钢板必须拆掉后，表面才能抹平。实践证明：带定位钢板浇筑砼，钢板底下砼达不到密实、平整的要求，灌浆方法不适应这种工艺要求。
　　5.4隔震橡胶支座底部必须垫2～3mm厚水泥浆
　　下支墩砼表面在放置隔震橡胶支座后，其底部不同程度存在缝隙，在安装隔震橡胶支座时，其底部垫2～3mm厚（水灰比稍干）的水泥浆，非常必要。

　　6 质量保证措施
　　6.1质量目标
　　隔震橡胶支座安装质量目前按行业标准验收，见（表6.1-1）：
　　表6.1-1隔震支座安装允许偏差
　　6.2采取的措施
　　6.2.1建立质量管理体系。健全各项规章制度，明确责任到人，做好质量宣传、技术培训工作。
　　6.2.2做好日常性的技术工作。做好图纸会审、施工组织设计、原材料供应、原材料检测、设备保障、技术交底、现场指导、监督检查、质量验收、质量评定等工作；狠抓质量管理工作，做到重点把首，标准化作业。
　　6.3抓好质量关键点
　　6.3.1提高测量服务质量。做到精心测量，换手复核，认真清晰地标注轴线、标高点，并交代清楚，做到人人清楚、人人明白，及时检查各工作节点部位，防止出现不可挽回的差错，作好关键部位的结构验收测量工作。
　　6.3.2按型号对号入座。隔震橡胶支座型号繁多，锚筋、套筒粗细长短不*，其布置错综复杂，要认真核对图纸，作好标识，对号入座，细心检查，防止安放位置出错，出现质量事故。
　　6.3.3套筒锚筋的位置是关键。支墩钢筋从下料、预埋开始，就要考虑错开套筒锚筋的位置，并留有充分的余地，防止钢筋重叠，乱砸、偏斜、引起套筒螺栓对不上的现象。
　　6.3.4确保下支墩平整度、密实度。下支墩平整度、密实度是结构受力的关键部位，要安排高度负责的人员重点把首，严格按工艺流程作业，防止出现质量隐患。
　　6.4加强成品保护
　　6.4.1隔震橡胶支座存放时，应采用篷布覆盖，不容许长期在太阳底下暴晒，防止橡胶老化影响使用寿命。
　　6.4.2隔震橡胶支座重量大，其装卸车时要采用机械吊装，不宜人工装卸，更不能直接从车上往下扔；其运输、堆放时，要平放，不容许立放、斜放，防止发生变形。
　　6.4.3不能让隔震橡胶支座接触酸、碱、盐、溶剂、油类等化学物资，防止腐蚀橡胶，影响使用寿命。
　　6.4.4上支墩浇筑砼时，隔震橡胶支座表面要包裹塑料进行保护，防止水泥浆污染，土建工程完毕后，要及时清洗，保持产品原貌。
　　6.4.5隔震橡胶支座周围不能砌砖、堆放物资，不能影响地震时隔震橡胶支座的活动范围。
　　6.4.6隔震层应保持通风干燥，其隔震橡胶支座附近不能有烟火，不能有潮湿水汽，不能处于腐蚀、霉菌、虫害、鼠害的环境中，更不能长期浸泡在水中，如遇铁件锈蚀应及时除锈，加涂防锈漆。
　　6.4.7隔震橡胶支座每半年进行*次检查，观其外观变化、不均匀压缩、水平变形情况，并做好记录。
　　6.4.8遇5*以上地震、火灾、水灾等情况后，要对隔震橡胶支座进行检查，对引起的变形、损坏等异常情况应及时通知上*有关部门进行处置。
　　6.4.9需要妥善保管有关隔震橡胶支座的档案资料，隔震橡胶支座的设计使用年限为80年，当使用年限接近或达到设计年限时，需要对其重点检查或更换，确保安全。
　　7实施效果
　　7.1大力推广隔震减震技术，有利于提高我*建筑设计水平，繁荣民族文化，节约宝贵的用地资源。在云南、四川等强地震多发区，大型公共建筑通常设计不宜超过3层；当设置隔震橡胶支座后，可以设计10～20层，目前**上*高纪录是50层。
　　7.2有利于社会的安宁与稳定。当不设隔震层的建筑遇到地震时，会遇到建筑物墙体、门窗变形，*具、设备破坏严重，震感强烈，人体不适；设置隔震支座后，其地震水平作用力降低了2～6倍，地震时只在支座处轻微摇摆，人体均衡晃动，建筑、室内物品、人员毫发无损，公民的安全感大大增强。
　　7.3有利于降低工程造价。由于隔震支座吸收、减缓了大量的地震波，地震波只有原来的1/4～1/8，加速度反映降低6倍，因此结构受力大大减小，隔震层上部结构钢筋用量减少50%，砼用量减少20%，减去隔震层钢筋砼结构及隔震橡胶支座费用后，综合效益节约5%～9%，本教学楼实例如下：
　　昆明“两区”第*高*中学校舍总建筑面积101894㎡，总投资25000万元；其中教学楼、实验楼、图书馆设置隔震橡胶支座，设置隔震橡胶支座的建筑面积共计40886㎡；
　　如果不设隔震橡胶支座，每平米综合造价：25000/(101894-40886×7%)=0.25244万元/㎡；
　　如果不设隔震橡胶支座，本工程总造价：0.25244万元/㎡×101894=25722万元；
　　设置隔震橡胶支座后，节约工程造价（按平均值7%效益计算）：25722-25000=722万元；
　　其经济、社会效益十分显著。
　　7.4我单位研究、开发隔震橡胶支座施工技术，有利于推广、普及隔震橡胶支座新产品的应用，提升我*建筑行业向高科技方向发展；有利于发展隔震技术这*科研成果；有利于提高我单位的施工技术水平，进*步掘宽建筑市场，其技术效益不可估量。
　　8结语
　　目前，本工程332个隔震橡胶支座均已施工完毕，其中教学楼结构主体工程已施工完毕；在操作过程中，由于采用了以上技术和措施，使工程进展顺利，质量均满足设计及规范要求。昆明市领导、昆明市地震研究所**、设计院**多次来现场观摩，给予了很高的评价，为隔震橡胶支座施工树立了**。