探究影響實(shí)際隔震建筑自由平動效果問題

唐 慶 海

(福建六建集團(tuán)有限公司，福建 福州 350011)

隔震建筑即將建筑與地震隔離，在建筑與基地連接的部位通過設(shè)置隔震裝置以耗散地震能量，減少地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞，隔震裝置通常采用普通疊層橡膠支座(LNR)和鉛芯橡膠支座(LRB)[1]。隔震理論、試驗(yàn)、檢測、設(shè)計(jì)應(yīng)用研究已經(jīng)很成熟，2013年中，四川省蘆山縣人民醫(yī)院綜合樓建筑經(jīng)受住2013年7.0級蘆山地震，建筑和醫(yī)療設(shè)施均完好無損。雖然隔震建筑有這么好的減震效果，但在對全國各省實(shí)際隔震建筑的建設(shè)施工以及運(yùn)營過程中的調(diào)研來分析，由于各方面因素導(dǎo)致隔震建筑隔震層隔震縫處理不當(dāng)，限制實(shí)際隔震建筑自由平動效果，甚至使隔震建筑在地震中變成“抗震建筑”，失去了原有隔震建筑的設(shè)計(jì)減震效果。

03SG601—1建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖已對隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)范。然而，在實(shí)際隔震建筑設(shè)計(jì)施工運(yùn)營階段，存在諸多問題。2016年，王曼婷等人在《福建省建筑應(yīng)用隔震技術(shù)施工及構(gòu)造問題分析》一文中，提出福建省實(shí)際隔震建筑存在隔震預(yù)埋件和混凝土施工質(zhì)量差，隔震層施工工程中缺乏溝通協(xié)調(diào)等問題，并提出相應(yīng)的解決建議[2]。針對影響實(shí)際隔震建筑自由平動效果，仍需進(jìn)一步探究。

1 隔震建筑自由平動原理

在地震作用下，結(jié)構(gòu)主要通過柱來傳遞水平剪力。傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)底層柱是全現(xiàn)澆鋼筋混凝土，而隔震結(jié)構(gòu)的底層柱在某一位置截?cái)?，在截?cái)嗵幉贾每勺杂善絼拥母粽鹬ё鵞3]。隔震支座由檢測部門檢測其是否可達(dá)到規(guī)范要求的自由變形性能，合格的隔震支座才可以安裝在隔震建筑的下支墩柱上。為滿足隔震建筑自由平動性能，隔震建筑在構(gòu)造上通過設(shè)置隔震縫來實(shí)現(xiàn)。隔震建筑的隔震縫分為水平隔震縫與豎向隔震縫，水平隔震縫保證隔震層上下結(jié)構(gòu)豎向不連續(xù)，豎向隔震縫保證隔震層上結(jié)構(gòu)自由平動在一定范圍內(nèi)不受限。

2 隔震建筑隔震縫構(gòu)造

為了保證隔震層可自由平動，在隔震層設(shè)置隔震縫，除了隔震支座，斷開所有上下結(jié)構(gòu)的連接部位，預(yù)留出隔震層上部結(jié)構(gòu)可自由平動的空間，以此為準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)隔震縫構(gòu)造。以實(shí)際工程常見幾種隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。1)框架中柱節(jié)點(diǎn)的隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證梁幾乎不與墻產(chǎn)生水平摩擦接觸，保證隔震支座幾乎不與墻產(chǎn)生正面抵觸，見圖1。2)室外踏步節(jié)點(diǎn)的隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證踏步地面幾乎不與地平面產(chǎn)生水平摩擦，保證隔震支座幾乎不與擋土墻產(chǎn)生正面抵觸，見圖2。3)室內(nèi)樓梯節(jié)點(diǎn)隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證水平隔震縫上梯段板地面幾乎不與下梯段板頂面產(chǎn)生水平摩擦，保證隔震支座幾乎不與擋土墻產(chǎn)生正面抵觸，見圖3。4)懸掛式電梯井(無地下室)節(jié)點(diǎn)隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)，保證梁幾乎不與墻產(chǎn)生水平摩擦接觸，保證電梯井檢修坑外墻壁幾乎不與擋土墻產(chǎn)生正面抵觸，見圖4。圖中d表示豎向隔震縫寬度。

3 限制實(shí)際隔震建筑自由平動因素

3.1 隔震縫構(gòu)造圖不夠詳盡——施工圖設(shè)計(jì)階段

依據(jù)JGJ 360—2015建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范，穿越隔震層空間的管道需采用柔性管道連接，上下部結(jié)構(gòu)之間的水平隔震縫需大于20 mm，上部結(jié)構(gòu)豎向隔震縫需大于200 mm[4]。有時需對隔震縫進(jìn)行填充，以滿足建筑正常使用功能的要求。但由于隔震施工圖設(shè)計(jì)人員缺乏對隔震縫構(gòu)造的深化設(shè)計(jì)，隔震縫構(gòu)造圖未能很好示意出隔震縫留設(shè)寬度、水平隔震縫填充材料性能以及隔震支座外包防火措施等。對實(shí)際隔震建筑調(diào)研發(fā)現(xiàn)，隔震縫僅有170 mm左右，對隔震支座的外包采用角鋼剛性焊接，見圖5。

3.2 采用傳統(tǒng)施工方法——現(xiàn)場施工階段

對于規(guī)模較小的隔震工程，易出現(xiàn)違法分包現(xiàn)象，施工人員專業(yè)素質(zhì)較低，對隔震工程構(gòu)造沒有深刻理解，繼續(xù)采用傳統(tǒng)的施工方法來完成隔震縫構(gòu)造的施工。構(gòu)造柱頂部鋼筋未斷開，見圖6。經(jīng)過隔震支座(隔震層)處的鋁合金框未截?cái)?，見圖7。隔震支座上支墩與墻體之間的豎向隔震縫采用混凝土填充，見圖8。用砂漿將隔震縫上下樓梯段相連接，見圖9。

3.3 建設(shè)單位封堵隔震縫——投入運(yùn)營階段

建設(shè)單位為了滿足其對隔震建筑使用功能的要求、建筑的美觀以及處理方便，很多處理直接限制了隔震建筑的水平自由平動。底層柱頂隔震建筑將外墻水平隔震縫用剛性瓷磚砌筑，見圖10?；A(chǔ)隔震建筑的水平隔震縫直接與外部臺階剛性頂接，見圖11。

4 保證實(shí)際隔震建筑自由平動效果措施

4.1 培訓(xùn)隔震施工圖設(shè)計(jì)人員——施工圖設(shè)計(jì)階段

隔震建筑施工圖設(shè)計(jì)相對于傳統(tǒng)建筑施工圖設(shè)計(jì)在隔震層特別是隔震縫構(gòu)造處理方面有著較大的差異性，非減隔震專業(yè)設(shè)計(jì)人員對隔震縫構(gòu)造設(shè)計(jì)知識較為欠缺。隔震建筑設(shè)計(jì)院需重視對隔震建筑施工圖設(shè)計(jì)人員的專業(yè)知識培訓(xùn)，組織參觀成功的隔震實(shí)例。對于設(shè)計(jì)好的隔震施工圖，自審后再給隔震技術(shù)專家進(jìn)行審核，保證隔震縫構(gòu)造處理的規(guī)范合理性。

4.2 落實(shí)隔震技術(shù)交底和驗(yàn)收——現(xiàn)場施工階段

隔震工程現(xiàn)場施工人員對隔震建筑自由平動原理缺乏了解，特別是現(xiàn)場泥水工(班組)。隔震建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)人員需做好工程現(xiàn)場技術(shù)管理和工程管理人員的隔震技術(shù)交底，也可組織施工人員去成功的隔震建筑現(xiàn)場參觀?，F(xiàn)場施工管理人員需繼續(xù)往下做好對一線作業(yè)工人的隔震構(gòu)造施工技術(shù)交底。做到層層交底，把控隔震縫構(gòu)造的施工質(zhì)量，減少對隔震建筑自由平動效果的影響。

當(dāng)隔震上下支墩混凝土澆筑以及隔震支座安裝完畢后，對隔震支座進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收。當(dāng)施工單位提交工程竣工報(bào)告后，由建設(shè)單位組織四方代表，在質(zhì)量監(jiān)督部門的監(jiān)督下，重點(diǎn)針對隔震縫構(gòu)造處理的規(guī)范性進(jìn)行驗(yàn)收，需檢查隔震縫是否有剛性填充物或連接件，隔震建筑四周是否與外部地面相抵觸，通過隔震層的管道是否采用柔性材質(zhì)等，保證隔震建筑施工的規(guī)范性。

4.3 樹立隔震縫保護(hù)警示牌——投入運(yùn)營階段

設(shè)計(jì)單位需口頭或文件提醒建設(shè)單位對隔震縫構(gòu)造保護(hù)，施工單位在完工后需在隔震縫較為顯著的地方樹立隔震縫保護(hù)警示牌，警示隔震建筑使用者勿用剛性材料填充封堵隔震縫，阻礙隔震建筑在發(fā)生地震時的自由平動效果，說明封堵隔震縫可能使建筑在地震中更容易損壞甚至坍塌，也會破壞阻礙隔震建筑平動的構(gòu)筑物，見圖12。

5 結(jié)語

隔震建筑以期利用隔震縫將隔震層上下結(jié)構(gòu)分隔開來，但在實(shí)際隔震建筑中存在很多限制實(shí)際隔震建筑自由平動的因素，導(dǎo)致實(shí)際隔震建筑自由平動效果受到影響：在施工圖設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員對隔震縫構(gòu)造圖柔性材料、隔震縫寬度標(biāo)注不夠詳盡；在現(xiàn)場施工階段，施工人員缺乏對隔震縫構(gòu)造理解而采用傳統(tǒng)施工方法；在投入運(yùn)營階段，建設(shè)單位為建筑使用功能和美觀而封堵隔震縫。為保證隔震建筑在地震災(zāi)害中可自由平動而發(fā)揮其設(shè)計(jì)減震目標(biāo)，在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)培訓(xùn)隔震施工圖設(shè)計(jì)人員在隔震縫構(gòu)造深入設(shè)計(jì)方面的知識；在現(xiàn)場施工階段，設(shè)計(jì)施工人員應(yīng)做到層層交底，建設(shè)單位組織、質(zhì)量監(jiān)督部門監(jiān)督嚴(yán)格驗(yàn)收隔震縫部位；在投入運(yùn)營階段，設(shè)計(jì)單位提醒隔震建筑使用者注意保護(hù)隔震縫，施工單位樹立隔震縫保護(hù)警示牌。

參考文獻(xiàn):

[1] 薛彥濤，常兆中，高 杰.隔震建筑設(shè)計(jì)指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2] 劉春生.建筑隔震設(shè)計(jì)分析若干問題研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2016.

[3] 王曼婷，余生輝，邱蘊(yùn)佳，等.福建省建筑應(yīng)用隔震技術(shù)施工及構(gòu)造問題分析[J].福建建筑，2016(11)：34-38.

[4] JGJ 360—2015，建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].