浅谈叠层橡胶隔震支座的施工技术应用
摘要：地震是人类社会无法避免的一种自然现象，地震造成的人员伤亡和经济损失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好工程抗震减灾工作，致力于提高建设工程的抗震设防水平，提高建设工程的抗震能力。基础隔震技术是目前世界地震工程界推广应用较多的成熟的高新技术之一。被美国地震专家称之为"40年来世界地震工程最重要的成果之一，基础隔震技术的使用使建筑在地震中不倒塌真正成为可能，使其成为减轻地震灾害最有效的手段之一。
隔震结构体系通过设置隔震层，将结构分为上部结构、隔震层和下部结构三部分，地震能量经由结构传到隔震层，由隔震层的隔震装置吸收并消耗主要地震能量后，仅有少部分能量传到上部结构。隔震层的设置改变了上部结构的周期，降低了结构的地震反应，确保上部结构在大地震时仍可处于弹性状态，或保持在弹性变形状态的初期状态。正是隔震技术才使得人们能够在大震时安全，在小震中震时安心，超前地实现抗震规范要求的“小震不坏、设防烈度可修、大震不倒”的三个设防水准。
关键词：地震隔震技术叠层橡胶隔震支座隔震层橡胶支座预埋钢板二次浇筑
一、引言
近年来，随着地壳活动的日益活跃，地震以及地震引起的自然灾害在世界各地频繁发生，给国家和人民财产造成了极大的损失。地震是人类社会无法避免的一种自然现象，地震造成的人员伤亡和经济损失90%甚至更多源于建筑物倒塌所致。因此世界各国都在致力于做好工程抗震减灾工作，致力于提高建设工程的抗震设防水平，提高建设工程的抗震能力。汶川大地震后，我国在建筑结构抗震、隔震方面均采用了大量的先进施工技术，其中基础隔震技术在建筑和桥梁等地震高风险地区的结构设计及施工中得到了较广泛的应用。基础隔震技术是目前世界地震工程界推广应用较多的成熟的高新技术之一，被美国地震专家称之为“40年来世界地震工程最重要的成果之一”。基础隔震技术的使用使建筑在地震中不倒塌真正成为可能，使其成为减轻地震灾害最有效的手段之一。
二、叠层橡胶隔震技术工艺原理
隔震技术是在基础结构与上部结构之间设置隔震层，使上部结构与地震动绝缘，从而保护上部结构不受地震破坏。目前，隔震层通常由橡胶支座和阻尼装置构成，一般设置在基础与上部结构之间，这种技术又称基础隔震技术。隔震技术适用于各种结构型式，从钢筋混凝土结构到钢结构，从普通住宅到大跨度结构，从建筑到桥梁，适用性极广。
隔震结构体系通过设置隔震层，将结构分为上部结构、隔震层和下部结构三部分，地震能量经由结构传到隔震层，由隔震层的隔震装置吸收并消耗主要地震能量后，仅有少部分能量传到上部结构。隔震层的设置改变了上部结构的周期，降低了结构的地震反应，确保上部结构在大地震时仍可处于弹性状态，或保持在弹性变形状态的初期状态。正是隔震技术才使得人们能够在大震时安全，在小震中震时安心，超前地实现抗震规范要求的“小震不坏、设防烈度可修、大震不倒”的三个设防水准。
三、叠层橡胶隔震技术特点
叠层橡胶垫基础隔震体系的隔震层是由若干个隔震器所组成。隔震器包括叠层橡胶垫和阻尼器，分普通叠层橡胶垫、铅芯橡胶垫和高阻尼橡胶垫。这种隔震体系的周期长、阻尼比大，隔震效果明显，尤其采用后两种隔震器，不需再另外附加阻尼器，便于施工。
叠层橡胶隔震支座施工技术主要特点：
1、能明显有效地减轻结构的地震反应。采用隔震技术的结构在强震作用下其地震反应只有传统抗震结构的1/6~1/3。强震作用下，隔震结构能够很好地保证自身安全。
2、能确保结构安全。在地面剧烈震动时,上部结构仍能处于正常的弹性工作状态。结构内部的财产以及人员安全得以保证。
3、房屋造价不明显提高：对我国已有的隔震结构调查显示，虽然隔震装置需要增加造价(约5%)，但建筑总造价不明显提高，在高烈度区还能节省房屋造价。
4、隔震结构无需特别维护。隔震支座的使用寿命在60年以上。
5、上部结构设计限制小。由于上部结构地震作用已经很少,使地震区的建筑及结构设计从过去很多严格的限制中解放出来。
6、橡胶支座的拉伸变形大。极限拉伸变形可达橡胶厚度的3倍以上。经历过拉伸变形为1倍的橡胶厚度的情况下，支座的性能几乎没有降低。
7、橡胶支座的极限剪切（水平）变形能力约为橡胶厚度的350%以上，远大于通常的设计最大变形250%。
8、在竖向荷载比较大的情况下，橡胶支座会出现屈曲的现象，屈曲时的具体情况与压力的大小和变形的大小相关。在设计压应力10N/mm2~15N/mm2情况下，支座可以不考虑屈曲等等。
四、叠层橡胶隔震支座施工工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
预埋钢板焊锚筋→定位、安装并固定下预埋钢板→支墩模板支立→隐预检→浇筑支墩混凝土→养护至80%强度→对号安装橡胶支座及预埋钢板，并防护→专检→绑扎上部结构钢筋→支模→隐预检→浇筑上部结构混凝土……（结构完成后）拆除临时防护板→涂刷防腐材料→正式防护。
4.1.1预埋钢板焊锚筋：按图纸要求，将上下预埋钢筋与下预埋钢板焊接，确保钢筋的数量、长度、规格及焊缝长度、宽度、焊条种类符合图纸要求。
4.1.2定位、安装并固定下预埋钢板：依据基础线及下预埋钢板上的定位标志，将焊好锚固钢筋的下预埋钢板就位，该工序是本工法的关键点，确保下预埋板的中心位置、中心标高、平面斜度是成败关键所在，必须采取切实有效的措施来定位、加固、检查。具体控制措施如下：
①一次浇注中前对柱头的平面位置的控制
在底板及柱头钢筋绑扎完成后，使用全站仪根据计算出各个柱头的坐标对预埋件的位置标出坐标并逐一对各预埋件柱头位置做出放样，做出永久点，标出定位线，供放线和安装时使用。将预埋件置入柱头位置，通过前面的测量结果调整好柱头的相对位置。
②底梁及柱头的一次浇注
准备工作做好后进行底梁及柱头的一次浇注。在浇注过程中注意以下问题：
1）柱头位置配置辅助钢筋加强支撑及定位。
2）混凝土浇捣过程中，泵管布置位置避免在预埋柱头附近。
3）在柱头位置的振捣采用对称振捣，减小附加应力。
4）振捣过程中振捣棒离辅助定位钢筋100mm以上。
5）振捣过程中注意观测柱头外模板的位置情况，如振捣过程中出现明显位置偏移应停止并做出相关调整。
③二次浇注前对预埋件位置及标高的最终调整及整体固定。
1）使用全站仪结合前期测量结果对所有预埋件的平面位置进行测量并调整平面位置。
2）使用水准仪结合前期测量结果对所有预埋件的标高进行测量，调整预埋件标高至要求高度。
3）使用电子水平尺逐一调整每个预埋件的水平度，水平度一旦调整好，复测平面位置及标高，三项符合要求后即以辅助钢筋点焊预埋件与主筋固定其位置。
④柱头的二次浇注
在柱头位置的振捣采用对称振捣，减小附加应力。
1）振捣过程中振捣棒离辅助定位钢筋100mm以上。
2）在浇注最后阶段(即接近预埋板的混凝土部分)注意预埋板下的排气，减少预埋板与混凝土之间的空气。
3）浇注完成后及时清理预埋板表面的残余混凝土，保持预埋件上表面的清洁，为安装隔震支座做好准备。
4.1.3支墩模板支立：待下预埋板固定及支座处附加筋施工完毕后，按支墩设计尺寸进行支模，加固牢靠。
4.1.4隐预检：由质量、技术部门检查复核，并填报预埋件专项隐预检，合格后，连同浇灌申请、模板预检等一并报监理验收。
4.1.5建筑基础混凝土：浇筑基础混凝土时，应注意保护下预埋板的位置及标高，如下预埋板面积较大，应提前与设计协商，确保混凝土能顺利入模，并能看出混凝土与板下面紧密结合。
4.1.6养护至80%强度，拆除支墩模板：应以同条件试块强度为准。
4.1.7对号安装橡胶支座及上预埋板，并防护：橡胶支座及配件运至作业面后，应将橡胶支座、上预埋板用图纸或产品说明书要求的螺栓与橡胶支座连接在一起。
橡胶支座组装好后，就位安装前，应对下预埋板的中心位置、中心标高、平面斜度检查，发现超过《叠层橡胶隔震支座检验与评定标准（试行）》允许偏差的应与设计协商，采取补救措施。
在上部结构支模前，应将安装好的橡胶支座用木板等抗冲击材料保护。为防止铁件锈腐，可按设计要求的防腐涂料提前将铁件涂刷。条件允许时，可按图纸要求的橡胶支座正式防护措施施工一步到位。
4.1.8专检：填写隔震橡胶支座安装质量评定表、上预埋钢板隐检、安装平面图。
4.1.9绑扎上部结构钢筋，支模板：按图纸要求进行施工。
4.1.10隐预检：将模板预检、结构钢筋隐检、支座专检资料、混凝土浇灌申请报监理验收。
4.1.11正式防护：按照图纸要求，将橡胶隔震支座防护起来，并测量上部结构与障碍物间的距离，报监理验收。
4.2搬运、储存注意事项
4.2.1产品应储存在干燥、通风、无腐蚀性气体、无阳光（紫外线）照射并远离热源的场所，不得淋雨。
4.2.2配件应按型号分类、码置整齐牢固，不得混放、散放。严禁与酸碱、油类、有机溶剂等接触。
4.2.3开封验货后，应将防护包装恢复。
4.2.4搬用过程中，应按厂家提供的吊点安装吊具，严禁将钢丝绳等穿于螺栓孔内。
4.2.5搬用吊运过程中，应保证橡胶支座上下面水平，严禁倾斜。
4.3施工注意事项
4.3.1隔震支座符合设计及规范要求，必须有出厂合格证及有资质单位全数检测报告，隔震支座用的钢板、锚栓要有原材质书及复试报告。
4.3.2隔震支座预埋下板安装前一定要核对型号与安装位置是否符合设计要求。
4.3.3隔震支座预埋下板定位均采用经纬仪、水准仪引测轴线基准线和水准基点，坚持复测，保证其位置和标高精确。
4.3.4隔震支座下预埋板固定要牢固，以保证其在承台混凝土浇筑过程中不发生位移，承台混凝土浇筑完后，要复核预埋下板位置是否发生偏移。
4.3.5隔震支座安装中预埋下板是关键，安装过程中要采用高精度水平尺（误差为0.02毫米/米）控制其水平度在边长的1/500范围内，固定点不少于三个且要牢固。
4.3.6预埋上、下板与隔震器连接螺栓要拧紧，必须用力矩扳手检查。
4.3.7模板拆除后，及时对外漏铁件防腐。
4.4成品保护注意事项
4.4.1支座安装前应向工人讲明隔震支座的构造及对结构的重要性，不得损坏隔震支座及配件。
4.4.2隔震支座安装好后，应立即采取措施保护，防止意外损伤。
4.4.3如图纸要求使用高强螺栓时，螺栓及螺母的丝扣必须订做塑料（或橡胶）保护套（或塞），防止丝扣损伤。
4.4.4防腐材料涂刷时，应将可能污染的结构钢筋用塑料薄膜包裹保护。
4.4.5连接螺栓安装好后，应立即安装防护帽，防止螺栓外漏部分锈蚀。
5.质量控制
5.1工程质量控制标准
5.1.1本工法必须执行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）。
5.1.2本工法必须执行《叠层橡胶支座隔震技术规程》（CECS126:2001）。
5.1.3施工和验收应符合《隔震橡胶支座安装工程质量检验与评定标准》。
5.1.4施工和验收应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204－2002）》。
5.1.5其他相关国家规范和标准
5.2质量保证措施
5.2.1主控项目：
以下项目检查数量为10%，且不少于2个。
隔震橡胶支座及下预埋板的中心标志齐全、清晰。
隔震橡胶支座的表面洁净、无油污、泥沙、破损。
①焊缝外观无夹渣、咬肉、漏焊。
②丝扣无裂纹损毁。
③防腐涂层均匀、光洁、无漏刷。
④5.2.2允许偏差项目：
项次
项目
允许偏差
检查方法
检验数量
1
下预埋钢板
顶面标高
±5mm
水准仪测量
10%且不少于2处
2
水平度
5%
水平尺测量
3
橡胶隔震支座
中心平面位置
5mm
钢尺测量
4
顶面水平
8‰
水平尺测量
5
预留螺栓孔
栓孔直径
0︿+1mm
钢尺测量
6
栓孔位置
±1mm
钢尺测量
6.安全措施
6.0.1机械吊运设备时，应有专职信号工持上岗证，起重器司机必须持证上岗，吊运回转半径范围内不得站人。
6.0.2人工抬运时，应注意绳索及杠木，防止绳断杠折伤人。
6.0.3安装过程必须有足够的操作空间，并作好防护。
6.0.4橡胶支座存放、安装处四周，不得堆放易燃物品，并进行明火作业管理。
7.环保措施
7.0.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。
7.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
7.0.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。
7.0.4对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境。
8、结束语
叠层橡胶隔震支座施工技术已在我集团公司援建的茂县羌族博物馆等工程中进行了实例应用，且此隔震技术均已在国内外等发达国家广泛使用。在四川地震多发地区，工程建成后经多次地震和余震，震感均比周围建筑明显减少，至今没有任何一个支座出现异常现象，用户反映良好。
隔震支座及隔震技术的应用保证了施工安全、确保了工程质量，提高了房屋科技含量，做到了文明施工，保障生命、财产和房屋功能安全，房屋舒适度优异，社会效益显著。
