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探究影响实际隔震建筑自由平动效果问题

2018-05-14

山西建筑 2018年10期
关键词:隔震施工图支座

唐 庆 海

(福建六建集团有限公司,福建 福州 350011)

隔震建筑即将建筑与地震隔离,在建筑与基地连接的部位通过设置隔震装置以耗散地震能量,减少地震能量向上部结构传递,隔震装置通常采用普通叠层橡胶支座(LNR)和铅芯橡胶支座(LRB)[1]。隔震理论、试验、检测、设计应用研究已经很成熟,2013年中,四川省芦山县人民医院综合楼建筑经受住2013年7.0级芦山地震,建筑和医疗设施均完好无损。虽然隔震建筑有这么好的减震效果,但在对全国各省实际隔震建筑的建设施工以及运营过程中的调研来分析,由于各方面因素导致隔震建筑隔震层隔震缝处理不当,限制实际隔震建筑自由平动效果,甚至使隔震建筑在地震中变成“抗震建筑”,失去了原有隔震建筑的设计减震效果。

03SG601—1建筑结构隔震构造详图已对隔震缝构造设计进行了规范。然而,在实际隔震建筑设计施工运营阶段,存在诸多问题。2016年,王曼婷等人在《福建省建筑应用隔震技术施工及构造问题分析》一文中,提出福建省实际隔震建筑存在隔震预埋件和混凝土施工质量差,隔震层施工工程中缺乏沟通协调等问题,并提出相应的解决建议[2]。针对影响实际隔震建筑自由平动效果,仍需进一步探究。

1 隔震建筑自由平动原理

在地震作用下,结构主要通过柱来传递水平剪力。传统的框架结构底层柱是全现浇钢筋混凝土,而隔震结构的底层柱在某一位置截断,在截断处布置可自由平动的隔震支座[3]。隔震支座由检测部门检测其是否可达到规范要求的自由变形性能,合格的隔震支座才可以安装在隔震建筑的下支墩柱上。为满足隔震建筑自由平动性能,隔震建筑在构造上通过设置隔震缝来实现。隔震建筑的隔震缝分为水平隔震缝与竖向隔震缝,水平隔震缝保证隔震层上下结构竖向不连续,竖向隔震缝保证隔震层上结构自由平动在一定范围内不受限。

2 隔震建筑隔震缝构造

为了保证隔震层可自由平动,在隔震层设置隔震缝,除了隔震支座,断开所有上下结构的连接部位,预留出隔震层上部结构可自由平动的空间,以此为准则,设计隔震缝构造。以实际工程常见几种隔震缝构造设计进行分析。1)框架中柱节点的隔震缝构造设计,保证梁几乎不与墙产生水平摩擦接触,保证隔震支座几乎不与墙产生正面抵触,见图1。2)室外踏步节点的隔震缝构造设计,保证踏步地面几乎不与地平面产生水平摩擦,保证隔震支座几乎不与挡土墙产生正面抵触,见图2。3)室内楼梯节点隔震缝构造设计,保证水平隔震缝上梯段板地面几乎不与下梯段板顶面产生水平摩擦,保证隔震支座几乎不与挡土墙产生正面抵触,见图3。4)悬挂式电梯井(无地下室)节点隔震缝构造设计,保证梁几乎不与墙产生水平摩擦接触,保证电梯井检修坑外墙壁几乎不与挡土墙产生正面抵触,见图4。图中d表示竖向隔震缝宽度。

3 限制实际隔震建筑自由平动因素

3.1 隔震缝构造图不够详尽——施工图设计阶段

依据JGJ 360—2015建筑隔震工程施工及验收规范,穿越隔震层空间的管道需采用柔性管道连接,上下部结构之间的水平隔震缝需大于20 mm,上部结构竖向隔震缝需大于200 mm[4]。有时需对隔震缝进行填充,以满足建筑正常使用功能的要求。但由于隔震施工图设计人员缺乏对隔震缝构造的深化设计,隔震缝构造图未能很好示意出隔震缝留设宽度、水平隔震缝填充材料性能以及隔震支座外包防火措施等。对实际隔震建筑调研发现,隔震缝仅有170 mm左右,对隔震支座的外包采用角钢刚性焊接,见图5。

3.2 采用传统施工方法——现场施工阶段

对于规模较小的隔震工程,易出现违法分包现象,施工人员专业素质较低,对隔震工程构造没有深刻理解,继续采用传统的施工方法来完成隔震缝构造的施工。构造柱顶部钢筋未断开,见图6。经过隔震支座(隔震层)处的铝合金框未截断,见图7。隔震支座上支墩与墙体之间的竖向隔震缝采用混凝土填充,见图8。用砂浆将隔震缝上下楼梯段相连接,见图9。

3.3 建设单位封堵隔震缝——投入运营阶段

建设单位为了满足其对隔震建筑使用功能的要求、建筑的美观以及处理方便,很多处理直接限制了隔震建筑的水平自由平动。底层柱顶隔震建筑将外墙水平隔震缝用刚性瓷砖砌筑,见图10。基础隔震建筑的水平隔震缝直接与外部台阶刚性顶接,见图11。

4 保证实际隔震建筑自由平动效果措施

4.1 培训隔震施工图设计人员——施工图设计阶段

隔震建筑施工图设计相对于传统建筑施工图设计在隔震层特别是隔震缝构造处理方面有着较大的差异性,非减隔震专业设计人员对隔震缝构造设计知识较为欠缺。隔震建筑设计院需重视对隔震建筑施工图设计人员的专业知识培训,组织参观成功的隔震实例。对于设计好的隔震施工图,自审后再给隔震技术专家进行审核,保证隔震缝构造处理的规范合理性。

4.2 落实隔震技术交底和验收——现场施工阶段

隔震工程现场施工人员对隔震建筑自由平动原理缺乏了解,特别是现场泥水工(班组)。隔震建筑设计院设计人员需做好工程现场技术管理和工程管理人员的隔震技术交底,也可组织施工人员去成功的隔震建筑现场参观。现场施工管理人员需继续往下做好对一线作业工人的隔震构造施工技术交底。做到层层交底,把控隔震缝构造的施工质量,减少对隔震建筑自由平动效果的影响。

当隔震上下支墩混凝土浇筑以及隔震支座安装完毕后,对隔震支座进行专项验收。当施工单位提交工程竣工报告后,由建设单位组织四方代表,在质量监督部门的监督下,重点针对隔震缝构造处理的规范性进行验收,需检查隔震缝是否有刚性填充物或连接件,隔震建筑四周是否与外部地面相抵触,通过隔震层的管道是否采用柔性材质等,保证隔震建筑施工的规范性。

4.3 树立隔震缝保护警示牌——投入运营阶段

设计单位需口头或文件提醒建设单位对隔震缝构造保护,施工单位在完工后需在隔震缝较为显著的地方树立隔震缝保护警示牌,警示隔震建筑使用者勿用刚性材料填充封堵隔震缝,阻碍隔震建筑在发生地震时的自由平动效果,说明封堵隔震缝可能使建筑在地震中更容易损坏甚至坍塌,也会破坏阻碍隔震建筑平动的构筑物,见图12。

5 结语

隔震建筑以期利用隔震缝将隔震层上下结构分隔开来,但在实际隔震建筑中存在很多限制实际隔震建筑自由平动的因素,导致实际隔震建筑自由平动效果受到影响:在施工图设计阶段,设计人员对隔震缝构造图柔性材料、隔震缝宽度标注不够详尽;在现场施工阶段,施工人员缺乏对隔震缝构造理解而采用传统施工方法;在投入运营阶段,建设单位为建筑使用功能和美观而封堵隔震缝。为保证隔震建筑在地震灾害中可自由平动而发挥其设计减震目标,在施工图设计阶段,应培训隔震施工图设计人员在隔震缝构造深入设计方面的知识;在现场施工阶段,设计施工人员应做到层层交底,建设单位组织、质量监督部门监督严格验收隔震缝部位;在投入运营阶段,设计单位提醒隔震建筑使用者注意保护隔震缝,施工单位树立隔震缝保护警示牌。

参考文献:

[1] 薛彦涛,常兆中,高 杰.隔震建筑设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.

[2] 刘春生.建筑隔震设计分析若干问题研究[D].武汉:华中科技大学,2016.

[3] 王曼婷,余生辉,邱蕴佳,等.福建省建筑应用隔震技术施工及构造问题分析[J].福建建筑,2016(11):34-38.

[4] JGJ 360—2015,建筑隔震工程施工及验收规范[S].

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