劉 洋

中鐵十六局集團第四工程有限公司

框架式建筑抗震設(shè)計與施工

劉 洋

中鐵十六局集團第四工程有限公司

地震是地球上主要的自然災(zāi)害之一,地震產(chǎn)生的地震波可直接造成建筑物的破壞甚至倒塌,而我國恰巧處于歐亞與環(huán)太平洋兩大地震帶的交匯處，近些年我國多次發(fā)生地震災(zāi)害，給人民生命及財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重危害，因此，建筑工程中應(yīng)重視抗震設(shè)計和施工。

框架式；建筑；抗震

1 概述

1.1 傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)一般采用框架結(jié)構(gòu)(適用于不高于30m的底層建筑)以及框架—抗震墻結(jié)構(gòu)—（自70年代以來，我國建設(shè)的不高于25層的民用建筑以及不高于8層的工業(yè)建筑）。

1.2 新型抗震結(jié)構(gòu)

框架—抗震墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在主要運用的抗震結(jié)構(gòu)，但是在實際運用中，發(fā)現(xiàn)一些高層建筑的抗震墻設(shè)置了很多，但是并沒起到應(yīng)有的效果，因此，我們現(xiàn)在引進一種新型材料來強化框架—抗震墻結(jié)構(gòu)。

HRD支座為高阻尼隔震橡膠支座的簡稱，該產(chǎn)品研發(fā)的依據(jù)是基礎(chǔ)隔震的概念，傳統(tǒng)隔震方式為抗震墻,即“以剛克剛”對的被動方式，而該產(chǎn)品實現(xiàn)了“以柔克剛”的主動隔震方式，一場8級地震在合理的運用了HRD支座以后，那么這棟建筑物就只需要大約承受5.6級的地震就可以了，大大降低了建筑成本。

2 工程概況

昆明倘甸產(chǎn)業(yè)園區(qū)暨轎子山旅游區(qū)第一高級中學(xué)工程，項目面積為101894㎡；其中：教學(xué)樓20521㎡，試驗行政樓15056㎡，宿舍36906㎡，圖書館5309㎡，食堂6222㎡，報告廳1087㎡，室內(nèi)體育館6942㎡，地下室9442㎡，大門117㎡，運動場292㎡；教學(xué)樓、圖書館以及實驗樓設(shè)置HRD支座；其教學(xué)樓地下室為整個項目隔震施工的核心部位，教學(xué)樓建筑檐高21.4m。地上與地下分別設(shè)計5層、1層，HRD支座設(shè)置于首層與地下一層之間，其中隔震部件為HRD支座，隔震層高度是1.8m。

3 施工技術(shù)及研究成果

3.1 總體施工方案

施工前必須對圖紙進行核對，通過列表分析各個框架所設(shè)置的HRD支座，HRD支座的采購應(yīng)當(dāng)及時，并將框架結(jié)構(gòu)分模塊分批進行制作并運往施工現(xiàn)場，現(xiàn)場工作人員需對到貨材料進行檢測，確認合格后方可按圖表需要分批次，分塊放置在施工現(xiàn)場備用。

3.2 HRD支座的施工技術(shù)

3.2.1 施工特點

(1)可準(zhǔn)確控制HRB支座安裝的軸線及標(biāo)高。

(2)安裝施工簡便，施工安全、快速，對施工環(huán)境要求較低，可在各種復(fù)雜環(huán)境中進行安裝調(diào)試。

3.2.2 工藝原理

(1)通過柔性層對地震能量進行隔離、耗散，防止低能量傳輸?shù)缴喜拷Y(jié)構(gòu)，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者通過長期分析研究，產(chǎn)生了隔震減震技術(shù)。該技術(shù)是通過HRD支座安裝于建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)位置，所形成的隔震層能夠增大阻尼、延長結(jié)構(gòu)自振周期，降低向上層結(jié)構(gòu)輸送能量的目的，最終實現(xiàn)預(yù)期的防震要求。由地震模擬實驗表明：隔震層可將地震的破壞性縮減為原來的1/8（見圖1）：

圖1 HRB支座布置圖

圖1中的①法蘭盤；②橡膠隔震墊；③高強度螺栓；④澆筑平臺中的預(yù)留的套筒；⑤連接鋼筋；A指隔震層以下結(jié)構(gòu)；B指下支墩；C指上支墩；D指隔震層上部結(jié)構(gòu)。

(2)HRD支座的安裝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)綜合考慮其使用狀態(tài)、框架結(jié)構(gòu)形式以及地震的烈度，根據(jù)HRB支座的安裝標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)提煉、完善后形成本施工方法。

3.2.3 工藝流程

施工前必須對圖紙進行嚴(yán)格核對，通過列表的方式根據(jù)型號和數(shù)量分別對HRB支座以及其他零配件進行統(tǒng)計。其施工工藝流程見圖2

圖2 HRD支座的施工流程

3.2.4 操作方法

(1)下支墩鋼筋的綁扎，套筒、錨筋的預(yù)埋

下支墩綁扎鋼筋的施工流程按常規(guī)進行，如果安裝錨筋時受到主筋或箍筋的影響，需要對其位置進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，鋼筋柱體垂直度和平行度的調(diào)整通過臨時支撐的設(shè)置來實現(xiàn)；待模型鋼筋安裝完成后預(yù)支澆口套筒，做法是：1）支墩各角位置進行短鋼筋的焊接，設(shè)計標(biāo)高線繪制于支墩的頂部；2）在支墩頂部拉上十字線；3）定位鋼板上通過墨斗彈上十字線；4）待確定定位鋼板位置準(zhǔn)確后，點焊固定；5）套筒、錨筋安裝于定位鋼板孔洞的位置，塑料套管完成放置后通過螺栓進行擰緊；6）套筒與錨筋均通過電焊加固的方式焊接于鋼筋的骨架之上，避免套筒發(fā)生變形。

(2)隔震層以下混凝土的澆筑

必須重視套筒以及定位鋼板的保護工作。

(3)下支墩立邊模，混凝土澆筑

操作要點：1）混凝土進行澆注時應(yīng)注意其密實度，位于定位鋼板下部的混凝土易發(fā)生空洞，因此在混凝土進行澆注時，進料應(yīng)在定位鋼板面之上，同時進行加強振搗；3）完成混凝土的澆搗之后，應(yīng)當(dāng)通過標(biāo)高線對混凝土表面進行找平，確保其平整度；4）定位鋼板在混凝土完成初凝后進行拆除，同時磨平混凝土表面，此外應(yīng)當(dāng)避免套筒中落入混凝土。

(4)安裝隔震橡膠支座

當(dāng)混凝土達到70%的強度后，再進行隔震橡膠支座的安裝，具體安裝步驟是：1）將混凝土平臺上不平的地方打磨平整；2）將所需的不同型號HRD支座安裝到位；3）采用一定的工具使抗震膠墊能夠移動到位，同時采用螺栓進行緊固；4）將隔震橡膠支座抬高，縫隙位置墊厚度約2～3mm水泥漿，采用高強度螺栓進行擰緊。5）對隔震橡膠支座的平整以及標(biāo)高等進行復(fù)測，同時作好檢查記錄工作。

(5)上支墩立模

首先對上部的套筒及錨筋進行安裝，然后通過扭矩扳手對其進行擰緊；上支墩模板的支立必須嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計尺寸進行；下支墩的底部鋪設(shè)厚度為1mm的油毛氈，方便今后拆卸HRD支座。

(6)上支墩鋼筋綁扎

上支墩鋼筋完成下料以及彎制成形后，進行鋼筋籠的綁扎，作為保護層設(shè)置于其底部的水磨石墊塊采用塔吊的方式完成安裝工作；然后對梁板鋼筋進行綁扎，最后是對上層結(jié)構(gòu)的柱鋼筋進行綁扎。

(7)上支墩澆筑砼

上支墩澆筑混凝土與下支墩相同。

3.2.6 施工效果

(1)是我國建筑水平提高的表現(xiàn)，我國目前已經(jīng)建設(shè)了超過1000座隔震建筑，成為世界上建設(shè)隔震建筑最大的國家之一，極大的降低多震地帶發(fā)生地震時對人身及財產(chǎn)的傷害和損失。

(2)有利于節(jié)約資源。通過采用隔震技術(shù)，極大的降低了用于上部結(jié)構(gòu)的鋼用量，同時隔震層的上層結(jié)構(gòu)混凝土用量以及鋼用量分別降低了20%和50%，不僅是對資源的節(jié)約，而且還有效減少了污染物排放，最終達到保護環(huán)境的目的。

3.3 框架的施工

3.3.1 適用范圍

整體裝配式框架結(jié)構(gòu)特別適用于柱距單一，單層面積較少的住宅施工以及標(biāo)準(zhǔn)型寫字樓施工。

3.3.2 工藝原理

以每層、每戶為標(biāo)準(zhǔn)單元，將結(jié)構(gòu)拆分成不同種類的便于制造與安裝構(gòu)件并繪制零件圖紙。

梁、板等水平構(gòu)件采用疊合形式，除外墻樓梯等構(gòu)建現(xiàn)場澆筑外，其余構(gòu)件全部采用工廠定制，簡化了現(xiàn)場施工，縮短了周期，減少了現(xiàn)場施工人員的數(shù)量。

4 施工效益

4.1 經(jīng)濟效益

由于此樓建設(shè)速度快，能促使資金早日回籠，同時滿足客戶迫切的需求，在規(guī)模化生產(chǎn)后，建設(shè)資金可節(jié)約20%-30%，同時相比較傳統(tǒng)建設(shè)方法，可節(jié)省工期3-4個月，在質(zhì)量方面，由于經(jīng)過前期的設(shè)計，主體結(jié)構(gòu)的制作是采用工廠化模式進行的，有效防止了由于施工現(xiàn)場原因而導(dǎo)致的質(zhì)量上的通病。

4.2 社會效益

該技術(shù)由于具有施工簡易、可靠安全的優(yōu)點，因此能夠保證其工程質(zhì)量，同時明顯減小安裝所需的時間，相比于傳統(tǒng)的施工方法可以在人工上節(jié)約30%；常規(guī)的周轉(zhuǎn)材料上可以節(jié)約約8%；內(nèi)外裝飾所需的工期較短，因此竣工工期能夠縮短將近20%；基本上能夠防止現(xiàn)場進行濕作業(yè)，建筑垃圾能夠減小約70%，施工用水節(jié)約50%左右，有效降低了噪音的污染，具有明顯的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢。

5 結(jié)束語

隔震支座由于對地震波進行了大量的吸收和減緩，只剩下原來1/4～1/8之間，同時加速度反映也減小了6倍，因此結(jié)構(gòu)受力大大減小，用于隔震層上層結(jié)構(gòu)的混凝土量和鋼筋量分別降低了20%、50%，減去隔震橡膠支座和隔震層的鋼筋混凝土費用后，綜合效益節(jié)省在5%～9%之間，就有較大的社會效益。

[1]陳旻.建筑結(jié)構(gòu)隔震技術(shù)研究[J].山西建筑,2009(7).

[2]彭彤.對建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2009(2).