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        《福建省隔震建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖集》編制技術(shù)分析

        2020-07-07 14:07:06江麗玲陳偉恩徐瑞昌吳應(yīng)雄
        關(guān)鍵詞:隔震圖集支墩

        江麗玲,陳偉恩,劉 林,劉 靜,徐瑞昌,吳應(yīng)雄

        (1.福州大學(xué) 土木工程學(xué)院,福建 福州 350108;2.福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司,福建 福州 350108;3.福建工程學(xué)院 管理學(xué)院,福建 福州 350118;4.廈門中胤建筑工程有限公司,福建 廈門 361000)

        隔震技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代,由于其易于實(shí)施且減震效果良好,因此是目前應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)。早在1921年,日本東京帝國大廈飯店就采用了隔震技術(shù),將結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)置在淤泥層表面。1969年,前南斯拉夫嘗試在一棟小學(xué)教學(xué)樓中采用隔震橡膠支座。雖然該階段已有隔震的概念,但對此的研究并不深入。直至隔震建筑在1994年美國洛杉磯北嶺地震以及1995年日本阪神地震表現(xiàn)出了優(yōu)越的減震性能[1-2],各國學(xué)者才開始真正的重視該項(xiàng)技術(shù)的研究與應(yīng)用。自此,隔震技術(shù)得到廣泛的關(guān)注,并快速發(fā)展。目前,各國對隔震技術(shù)均有了較為深入的研究與應(yīng)用,其中美國、新西蘭、日本等國家在隔震領(lǐng)域已取得了較為突出的成果。我國對隔震建筑的研究與應(yīng)用主要從上個(gè)世紀(jì)80年代開始,大量學(xué)者對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究,并應(yīng)用實(shí)際工程之中。根據(jù)中國勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)抗震防災(zāi)分會(huì)的統(tǒng)計(jì),截止2019年12月,我國已建成的隔震建筑超過1萬棟,這些隔震建筑主要分布在我國云南、四川、新疆、江蘇、甘肅和北京等省市。

        隔震技術(shù)是在建筑的上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)(或基礎(chǔ))之間設(shè)置隔震層來實(shí)現(xiàn)上、下結(jié)構(gòu)的有效分離。隔震層可采用多種形式的隔震支座,目前,世界范圍內(nèi)研究成熟、應(yīng)用最為廣泛的是隔震橡膠支座(簡稱“隔震支座”)[3-4]。隔震層水平剛度較小,在地震作用下,尤其是長周期地震動(dòng)作用下,將產(chǎn)生較大的位移[5-6],因此當(dāng)隔震層位于室外地坪以下時(shí),應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施來防止隔震建筑上部結(jié)構(gòu)的水平位移受阻?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010)規(guī)定,上部結(jié)構(gòu)周邊豎向隔震縫的縫寬不宜小于200 mm以及罕遇地震下的最大水平位移值的1.2倍,對兩相鄰的隔震建筑,豎向隔震縫不宜小于400 mm,且不宜小于兩棟建筑最大水平位移之和;隔震建筑水平隔離縫高度不宜小于20 mm。雖然相關(guān)規(guī)范已對隔震建筑的隔震縫尺寸進(jìn)行了規(guī)定,但實(shí)際工程應(yīng)用表明,隔震構(gòu)造技術(shù)的研究與應(yīng)用不被重視,不合理的構(gòu)造設(shè)計(jì)以及施工屢見不鮮,隔震構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量無法得到保證,例如:2013年中國四川雅安地震中的蘆山縣人民醫(yī)院,其門診樓采用了隔震技術(shù),但在設(shè)計(jì)與施工過程中,其隔震溝、室外樓梯、穿越隔震層的管道等未采取有效的構(gòu)造措施,阻礙隔震層水平位移,導(dǎo)致震后室內(nèi)的部分填充墻以及裝飾層均有一定的受損,減震效果降低。2014年云南普洱市地震,某隔震建筑的電梯井以及坡道因隔震構(gòu)造上的失誤,導(dǎo)致建筑物受到了一定程度上的破壞??梢姼粽饦?gòu)造設(shè)計(jì)與隔震建筑的減震效果和震后維修息息相關(guān)。

        造成隔震構(gòu)造設(shè)計(jì)與施工錯(cuò)誤的原因主要如下:(1) 設(shè)計(jì)單位與施工單位聯(lián)系不夠密切,施工方未能充分了解隔震構(gòu)造的重要性,以致隔震構(gòu)造節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量不滿足要求;(2) 現(xiàn)有規(guī)范、規(guī)程、圖集中對隔震構(gòu)造的要求不夠充分,且現(xiàn)有圖集內(nèi)容不夠完善,不能很好地指導(dǎo)施工。因此,如何解決隔震構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與施工中存在的問題,是隔震技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中的一大問題,編制一部較為全面的隔震構(gòu)造圖集對隔震構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工具有重要的指導(dǎo)意義。

        1 編制背景

        為規(guī)范化隔震建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì),各國相關(guān)學(xué)者紛紛起草隔震構(gòu)造相關(guān)圖集、規(guī)程。1997年,美國在規(guī)范中增加減震隔震設(shè)計(jì)部分,形成了更加完善的抗震體系[8]。 2002 年,日本免震構(gòu)造協(xié)會(huì)編制了《國外建筑設(shè)計(jì)詳圖圖集8》[9],圖集中著重給出了隔震建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)與細(xì)部圖集,以指導(dǎo)隔震建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì),并通過案例說明隔震技術(shù)在實(shí)際工程之中的應(yīng)用,是較為系統(tǒng)且全面的隔震構(gòu)造圖集。2003年,我國推出了《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》[10](03SG610-1),為我國的隔震建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)提供了參考,但該圖集主要是對框架結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行描述,砌體結(jié)構(gòu)在現(xiàn)階段的工程應(yīng)用較少,而剪力墻結(jié)構(gòu)是當(dāng)前較為常用的建筑結(jié)構(gòu),《建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》[10](03SG610-1)中尚缺少剪力墻下的隔震構(gòu)造節(jié)點(diǎn)做法,以及缺少隔震層下部墻體的構(gòu)造做法,不能全面地指導(dǎo)現(xiàn)場施工。2010年,我國修訂了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010),增加了隔震和減震章節(jié),進(jìn)一步規(guī)范了減隔震建筑的設(shè)計(jì)要求,其中,也對隔震構(gòu)造設(shè)計(jì)提出了一定的要求,主要在于提出了隔震縫的高度和寬度。2013年,日本免震構(gòu)造協(xié)會(huì)編輯整理了大量詳細(xì)的構(gòu)造做法實(shí)例,發(fā)布2013版的JSSI免震施工規(guī)范以及配套的免震部材生產(chǎn)規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn)。 2015年,我國發(fā)布了建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[11](JGJ 360—2015),對隔震工程施工過程以及施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了規(guī)定,該規(guī)范強(qiáng)調(diào)了隔震縫的取值。2016年,甘肅省發(fā)布了地方標(biāo)準(zhǔn)《混凝土建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震技術(shù)規(guī)程》[12](DB62/T25—3121—2016),該規(guī)程補(bǔ)充完善了基礎(chǔ)隔震的設(shè)計(jì)方法,并提出了隔震構(gòu)造要求,其隔震縫寬度同《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010)。同年,福建省發(fā)布了《福建省建筑工程隔震橡膠支座和裝置施工及驗(yàn)收規(guī)程》[13](DBJ/T13—252—2016),該規(guī)程在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了抗風(fēng)裝置以及隔震支座防火的內(nèi)容,為福建省的隔震建筑工程施工提供指導(dǎo)。同時(shí),該規(guī)程從嚴(yán)了《建筑隔震工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[11](JGJ 360—2015)中水平隔離縫與豎向隔震縫的高度,指出,水平隔離縫的高度不應(yīng)小于30 mm,豎向隔震縫的寬度不應(yīng)小于300 mm,其尺寸大于甘肅省地方標(biāo)準(zhǔn)。我國編制完成的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑隔震設(shè)計(jì)規(guī)范》(送審稿)中也提高了對豎向隔震縫的要求,規(guī)定最小縫寬為300 mm。

        綜上,我國已頒布了一定數(shù)量的隔震構(gòu)造圖集、規(guī)范、規(guī)程等,但因?qū)嶋H隔震建筑工程的多樣性,現(xiàn)有的圖集并不能很好地指導(dǎo)隔震建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)以及施工,且現(xiàn)有圖集中,尚存在不合理之處,需進(jìn)行修改。因此,編制一部內(nèi)容完善的隔震構(gòu)造圖集迫在眉睫。福建省于2017立項(xiàng),準(zhǔn)備在隔震工程設(shè)計(jì)、施工和構(gòu)造相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上編制建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造地方標(biāo)準(zhǔn)圖集?!陡=ㄊ「粽鸾ㄖY(jié)構(gòu)構(gòu)造圖集》[14](DBJ/T 13—112)已于2020年1月1日頒布,該圖集的主要包括豎向隔震縫與水平隔離縫的取值、典型節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、隔震支座防火構(gòu)造、隔震支座置于地下室底板以下隔震構(gòu)造做法、隔震層下部墻體構(gòu)造做法、預(yù)埋鋼板設(shè)計(jì)、下預(yù)埋鋼板定位以及剪力墻下隔震支座的布置等構(gòu)造做法,為使設(shè)計(jì)與施工單位更好地理解圖集,現(xiàn)對該圖集的內(nèi)容進(jìn)行說明。

        2 主要技術(shù)說明

        2.1 提高豎向隔震縫寬度以及水平隔離縫高度

        在國家現(xiàn)有規(guī)范的基礎(chǔ)上,本圖集綜合支座變形情況以及施工情況,提出應(yīng)提高豎向隔震縫的寬度C以及水平隔離縫的高度h。對于豎向隔震縫,規(guī)定最小縫寬C應(yīng)不小于隔震支座在罕遇地震下最大水平位移uc的1.2倍,且不小于300 mm。對相鄰的隔震結(jié)構(gòu),其縫寬F取最大水平位移uc之和的1.2倍,且不小于600 mm;水平隔離縫的高度不小于30 mm。

        現(xiàn)在分別對以上縫寬C及縫高h(yuǎn)的取值進(jìn)行說明。設(shè)置豎向隔震縫C是為了預(yù)留足夠的空間,使隔震層及上部結(jié)構(gòu)的水平變形不受限,本圖集提出豎向隔震縫寬度C的取值宜不小于300 mm。這是考慮到:(1) 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010)中規(guī)定,隔震支座設(shè)計(jì)的極限水平位移限值d為隔震支座有效直徑的0.55倍和3倍橡膠層總厚度中的較小者,隨著工程建設(shè)規(guī)模日益增大,在工程中大多使用直徑大于500 mm的隔震支座,以直徑500 mm為例,其內(nèi)部橡膠層總厚度為96 mm,這時(shí)0.55D=275 mm,3Tr=288 mm,因此隔震層的設(shè)計(jì)極限水平位移限值d=275 mm,因此提出豎向隔震縫寬度C的取值宜不小于300 mm是合理的;(2) 施工時(shí),往往忽視豎向隔震縫的寬度要求,以致豎向隔震縫寬度不足,例如雅安醫(yī)院門診樓的隔震溝寬度僅僅只有50 mm;(3) 配合即將發(fā)布的《建筑隔震設(shè)計(jì)規(guī)范》中提高豎向隔震縫的寬度要求。因此,本圖集在原有規(guī)范的基礎(chǔ)上提出豎向隔震縫的寬度取值應(yīng)提高至不小于300 mm。

        設(shè)置水平隔離縫h,是為了防止支座沉降或構(gòu)件變形導(dǎo)致隔震層的上、下結(jié)構(gòu)相互接觸。隔震支座的豎向變形主要由上部結(jié)構(gòu)荷載導(dǎo)致的支座壓縮變形以及剪切變形時(shí)產(chǎn)生的幾何下沉位移組成。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,隔震支座壓縮量約為隔震支座中橡膠層總厚度的1/25,例如直徑為1 000 mm的隔震橡膠支座,國內(nèi)部分主流的隔震支座生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品,其橡膠層總厚度約為148 mm,計(jì)算所得的壓縮位移約為5.94 mm。表1給出了不同直徑隔震支座的壓縮變形量,可見《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010)規(guī)定設(shè)置20 mm的水平隔離縫已滿足要求。但規(guī)定20 mm高度的水平隔離縫,施工不便,誤差難以控制,且施工完成后容易被砂漿等建筑垃圾或穿越隔震層的構(gòu)件堵塞,也不利于水平隔離縫的防水和密封等處理。

        表1 常用隔震支座壓縮量

        同時(shí),魏陸順等對防震減災(zāi)中心11層隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性測試,該試驗(yàn)為國內(nèi)第一例實(shí)際隔震建筑動(dòng)力特性測試,使用液壓千斤頂系統(tǒng)進(jìn)行了最大水平初位移為10 mm的結(jié)構(gòu)推移和釋放試驗(yàn)。現(xiàn)場測試的屈服后剛度大于靜力試驗(yàn)的結(jié)果,其原因在于,隔震層的水平縫填充物和穿過隔震層的構(gòu)件對結(jié)構(gòu)提供了一定的剛度,其大小難以確定。因此建議隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)重視該問題,建議提高水平隔離縫的高度,有效減小或消除所附加的水平剛度。因此本圖集建議增加水平隔離縫的高度,其高度不小于30 mm。

        2.2 隔震支座典型節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)要求

        2.2.1 隔震層框架梁底面至上支墩底部高度確定

        隔震層梁底面與隔震支座上支墩底部間的垂直距離無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),二者間垂直距離取值不當(dāng),將帶來構(gòu)造上的麻煩。若取值太大,對于沒有墻體的架空層尚可,但是對于存在填充墻的隔震層,二者間垂直距離太大將會(huì)加大隔震層隔震支座以上墻體的無支高度,并進(jìn)一步加大隔震層墻體的構(gòu)造設(shè)計(jì)難度;若二者的垂直距離太小,則預(yù)埋的螺栓及套筒將會(huì)伸入隔震層框架梁內(nèi),造成隔震層框架梁內(nèi)鋼筋擁擠。因此考慮到隔震支座預(yù)埋螺栓套筒的安裝和隔震層墻體的構(gòu)造設(shè)計(jì),結(jié)合預(yù)埋螺栓及套筒的長度(一般150 mm左右),且盡可能減小隔震層墻體的無支高度,本圖集指出隔震層框架梁底面與隔震支座上支墩底面間的垂直距離h1宜取為200 mm~300 mm,具體做法如圖1所示。

        圖1 隔震支座典型節(jié)點(diǎn)1

        2.2.2 隔震支座安裝作業(yè)面不足及解決方法

        為了保證隔震支座及其防火材料有足夠的安裝面,本圖集指出,隔震支座側(cè)邊緣與上、下支墩(柱)外側(cè)之間的距離不宜小于100 mm。根據(jù)隔震支座安裝的現(xiàn)場施工反饋,當(dāng)隔震支座側(cè)邊緣與上、下支墩(柱)外側(cè)之間的距離為50 mm時(shí),支座以及防火材料的安裝操作空間局促,較為不便。因此本圖集對二者之間的距離提出了一個(gè)建議取值范圍,具體做法如圖2所示。

        當(dāng)隔震支座側(cè)邊緣與上、下支墩(柱)外側(cè)之間的距離不滿足上述要求,且在原有上、下支墩(柱)截面面積已滿足設(shè)計(jì)要求的情況下,若采用加大隔震支座上、下支墩(柱)截面面積的方法,不僅浪費(fèi)了使用空間,還提高了造價(jià)成本,因此,本圖集提出帶擴(kuò)大頭的上、下支墩(柱)做法[15],具體做法見圖3。

        圖2 隔震支座典型節(jié)點(diǎn)2

        圖3 帶擴(kuò)大頭的上、下支墩

        2.2.3 雙支座聯(lián)合布置

        因隔震支座生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定,大直徑的支座在現(xiàn)有工程中的應(yīng)用日益廣泛。工程中以單墩單支座為主,但仍有少數(shù)雙支座聯(lián)合布置的情況。本圖集給出了相應(yīng)的雙支座聯(lián)合布置構(gòu)造做法,如圖4所示,這里要求,雙支座的上下連接板之間的距離不應(yīng)小于50 mm。若左右連接板之間的間距為0 mm,可能造成支座安裝上的不便,且該做法也使得兩塊連接板上相鄰螺栓之間的距離滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》[16](GB 50017—2017)最小間距的要求。

        2.3 隔震支座防火構(gòu)造設(shè)計(jì)

        根據(jù)《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》[17](GB 50016—2014)的要求,當(dāng)作為豎向承重構(gòu)件的隔震橡膠支座位于具有耐火極限要求的隔震層時(shí),其耐火極限為3 h。基于該規(guī)定,本圖集提出,采用成品阻火帶作為隔震支座的防火材料,并外包不銹鋼蓋板或硅酸蓋板等保護(hù)層,具體做法如圖5所示。

        圖4 雙支座聯(lián)合布置

        圖5 隔震支座節(jié)點(diǎn)防火構(gòu)造示意圖(單位:mm)

        在工程調(diào)研中發(fā)現(xiàn),常用的防火材料為防火巖棉和硅酸鋁,這兩種防火材料的熔點(diǎn)在1 200℃~1 600℃之間,當(dāng)周圍溫度達(dá)到熔點(diǎn),防火材料將迅速熔化流失,退出工作。此時(shí),隔震橡膠支座將在高溫下造成失效,因此需對防火材料進(jìn)行改進(jìn)。成品阻火帶是由一次擠壓成型的不銹鋼襯板包裹硅酸鋁組成,不銹鋼蓋板保證了內(nèi)部硅酸鋁高溫下不流失,從而繼續(xù)工作,其耐火極限不低于3 h,滿足規(guī)范要求。

        2.4 隔震支座置于地下室底板以下隔震構(gòu)造做法

        當(dāng)隔震支座位于地下室底板以下時(shí),隔震建筑的水平位移將會(huì)受到地下室擋土墻的限制。本圖集給出了隔震支座位于地下室底板以下的隔震構(gòu)造做法,具體如圖6所示。此處,上支墩側(cè)邊與擋土墻的距離不宜小于800 mm。若上支墩外側(cè)距擋土墻的豎向隔震溝按照300 mm的要求來設(shè)計(jì),將會(huì)帶來支座檢修與更換上的不便。為滿足隔震層隔震支座檢修與更換的要求,擋土墻與隔震支座之間的豎向隔震溝應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)膶挾?,以滿足檢修人員進(jìn)出以及鎖緊支座螺栓的要求。結(jié)合人體工程學(xué)建筑設(shè)計(jì)常用尺寸[18],人體站立的側(cè)面尺寸約為300 mm,下蹲時(shí)的側(cè)面尺寸為650 mm,因此,隔離坑寬度Ba建議不宜小于800 mm。

        圖6 隔震支座位于地下室底板下構(gòu)造做法

        2.5 隔震支座與墻體連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法

        隔震支座與墻體連接節(jié)點(diǎn)主要分為水平隔離縫連接與豎向隔震縫連接兩種。填縫原則為在滿足隔震建筑防潮、防塵、隔音等性能要求下,填縫材料應(yīng)適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的水平位移,在發(fā)生大變形后能恢復(fù)原型并不破壞開裂。

        對于水平隔離縫,圖集中采用改性硅烷膠為例,進(jìn)行填縫。圖集中注明,改性硅烷膠的厚度應(yīng)不小于16 mm,原因在于,改性硅烷膠具有高彈性,其極限變形可達(dá)350%,設(shè)置16 mm的改性硅烷膠,最大變形可達(dá)56 mm,滿足地震作用下可能發(fā)生的最大位移要求(小震及以上),保證改性硅烷膠在地震作用下,免受破壞。

        對于豎向隔震縫,該圖集提出在豎向隔震縫中部填充防火巖棉,兩側(cè)采用10 mm厚硅酸鈣板或石膏板等材料進(jìn)行蓋縫,四周采用改性硅烷膠進(jìn)行粘結(jié)的做法,當(dāng)墻體不作防火要求時(shí),可將防火巖棉改為聚氨酯泡沫等材料。該做法已給證實(shí)具有良好的變形性能,且沒有復(fù)雜的機(jī)械連接方式,施工質(zhì)量易于得到保障。

        2.6 隔震層下部墻體構(gòu)造做法

        2.6.1 墻體構(gòu)造柱做法

        《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[19](GB 50003—2011)規(guī)定,當(dāng)墻體的無支長度大于5 m或墻長大于2倍層高時(shí),為保證墻體的穩(wěn)定性,墻體應(yīng)當(dāng)增設(shè)構(gòu)造柱。隔震層構(gòu)造柱的做法與普通樓層構(gòu)造柱做法不同,此處的構(gòu)造柱不應(yīng)到頂。但在實(shí)際工程中,常將隔震層的構(gòu)造柱與隔震層上部框架柱連接,使得隔震建筑的下部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)之間不能夠有效分離開。本圖集提出墻體構(gòu)造柱不到頂?shù)臉?gòu)造做法,如圖7所示。

        圖7 隔震層墻體設(shè)構(gòu)造柱構(gòu)造做法

        構(gòu)造柱施工時(shí),由于上部結(jié)構(gòu)的框架梁與構(gòu)造柱上端之間的距離相對較小,澆筑構(gòu)造柱混凝土比較困難,容易出現(xiàn)混凝土振搗不密實(shí),施工質(zhì)量達(dá)不到要求。因此為保證施工質(zhì)量,構(gòu)造柱頂部應(yīng)該采用喇叭口模板施工,施工完成待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定程度之后,將喇叭口處的混凝土切除。

        2.6.2 墻體圈梁做法

        當(dāng)隔震層下部墻體高度較高時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況增設(shè)圈梁。圈梁的設(shè)置應(yīng)不阻礙上部結(jié)構(gòu)的水平位移,但工程中,常將圈梁與隔震支座的上支墩剛性連接,導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的水平位移受阻,因此本圖集給出了隔震層下部墻體加設(shè)圈梁的構(gòu)造做法,如圖8所示。

        圖8 隔震層墻體設(shè)置圈梁構(gòu)造做法

        圖中規(guī)定,圈梁上部墻體高度不宜大于600 mm,這是基于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010)給出的建議取值。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》[7](GB 50011—2010)中規(guī)定無錨固女兒墻高度不大于500 mm,由于隔震層多位于結(jié)構(gòu)下部、基礎(chǔ)或地下室,隔震層圈梁上部墻體鞭梢效應(yīng)不大,且墻體普遍采用加氣混凝土砌塊砌筑,砌塊的常用規(guī)格為190 mm×190 mm×380 mm,因此圈梁上方砌筑的墻體可按三皮高度取600 mm。

        工程設(shè)計(jì)中為減小下肢墩的計(jì)算高度,不可避免地會(huì)出現(xiàn)隔震支座下支墩高度較小,上支墩高度較大的情況[20-21]。這種情況無疑給隔震層下部墻體的構(gòu)造設(shè)計(jì)帶來一定的麻煩。此時(shí),下部墻體挑出的高度較大,墻體的穩(wěn)定性難以得到保證,因此,本圖集給出了加設(shè)多道圈梁的構(gòu)造做法,如圖9所示。當(dāng)墻體的無支長度大于5m時(shí),同時(shí)也應(yīng)適當(dāng)增設(shè)構(gòu)造柱,同時(shí),兩道圈梁端部之間應(yīng)設(shè)置封邊構(gòu)造柱,以加強(qiáng)墻體的穩(wěn)定性。該做法中,第一道(由上至下)圈梁上的墻體高度不宜大于600 mm。

        圖9 雙圈梁隔震層墻體構(gòu)造做法

        2.7 預(yù)埋鋼板設(shè)計(jì)

        2.7.1 預(yù)埋板尺寸

        圖集規(guī)定,預(yù)埋板的厚度不宜小于15 mm。在實(shí)際工程中,所采用的預(yù)埋板主要有2種,大部分為厚度在16 mm以上的預(yù)埋鋼板,其余是以厚度6 mm左右的定位板取代預(yù)埋板,以降低隔震層的總體造價(jià)。在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),當(dāng)定位板上在焊接錨筋及套筒時(shí),由于定位板過薄,常因溫度應(yīng)力導(dǎo)致薄鋼板變形、翹曲,套筒傾斜以致螺栓無法全部旋進(jìn)套筒內(nèi),當(dāng)焊接操作不當(dāng)時(shí),甚至出現(xiàn)定位板被燒穿的現(xiàn)象。部分實(shí)際工程甚至存在取消預(yù)埋鋼板的情況,以上種種現(xiàn)象均會(huì)導(dǎo)致隔震橡膠支座的水平精度參差不齊,不符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[22](GB 50010—2010)9.7條中對受力預(yù)埋件的規(guī)定:錨板厚度應(yīng)根據(jù)受力情況計(jì)算確定,且不小于錨筋直徑的60%。因此,圖集對預(yù)埋鋼板的厚度進(jìn)行統(tǒng)一,要求預(yù)埋板的厚度不宜小于15 mm,以保證隔震橡膠支座的安裝質(zhì)量。

        2.7.2 預(yù)埋板開孔設(shè)計(jì)

        圖集對隔震支座的下預(yù)埋板開孔進(jìn)行了規(guī)定,這主要是考慮到隔震支座下支墩的澆筑質(zhì)量影響到隔震建筑的安全性。在實(shí)際工程調(diào)研中發(fā)現(xiàn),隔震支座下支墩混凝土澆搗不密實(shí)是一大突出問題[23-24]。為便于隔震支座下支墩混凝土的澆搗,圖集給出了下預(yù)埋板的大樣圖,如圖10所示。

        圖10 下預(yù)埋板大樣圖(單位:mm)

        隔震支座下預(yù)埋板開孔主要為混凝土澆搗孔、螺栓套筒孔,其余開孔為螺紋連接的抗剪錨筋孔、混凝土排氣孔等。圖集中規(guī)定,當(dāng)隔震支座的直徑小于500 mm時(shí),澆搗孔宜設(shè)為150 mm,此時(shí),應(yīng)設(shè)置4個(gè)排氣孔,具體示意圖如圖10(a)所示。排氣孔主要作用為澆筑混凝土?xí)r排出下支墩內(nèi)部空氣及混凝土氣泡,以減小預(yù)埋鋼板底部混凝土的空鼓及氣泡率。當(dāng)隔震支座的直徑不小于600 mm時(shí),澆搗孔直徑宜設(shè)為200 mm以上,此時(shí)排氣孔的數(shù)量應(yīng)增加,預(yù)埋板寬度每增加200 mm,宜增設(shè)兩個(gè)排氣孔,圖集中給出了8個(gè)排氣孔的例子,如圖10(b)所示,圖10(c)為具有8個(gè)排氣孔的下預(yù)埋板實(shí)物照片。

        2.8 下預(yù)埋鋼板定位

        隔震支座下預(yù)埋鋼板在施工過程中易發(fā)生平面軸線位置、水平精度和整體標(biāo)高不滿足要求的情況。預(yù)埋板水平精度不足,將產(chǎn)生以下多種不利影響:(1) 上部結(jié)構(gòu)變形不均勻;(2) 在隔震支座下支墩產(chǎn)生附加彎矩;(3) 下部結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件出現(xiàn)附加水平效應(yīng);(4) 隔震支座在上部荷載作用下,產(chǎn)生偏心受壓,嚴(yán)重時(shí)支座歪斜、變形,影響正常工作。

        因此,預(yù)埋鋼板的定位精度在施工中的質(zhì)量控措施也成了隔震橡膠支座安裝是否合格的關(guān)鍵,目前國內(nèi)工程通常做法是利用鋼筋焊接小型門字型支架于軸線兩端,在支架頂部定位軸線兩端拉起通線(所拉通線即為軸線),下預(yù)埋鋼板標(biāo)高可利用所拉雙向通線標(biāo)高測定。但此方法易受到下支墩鋼筋影響,若下支墩較高且采用一次性澆筑時(shí),在施工中的外力如泵送混凝土的沖擊、混凝土振動(dòng)棒的振搗等作用下,易發(fā)生下預(yù)埋鋼板偏位、傾斜甚至是點(diǎn)焊短鋼筋斷開等問題。

        為避免下支墩混凝土澆搗時(shí)下預(yù)埋板偏位,本圖集提出分段澆筑、設(shè)置錨定架和定位架的方法。定位架設(shè)置于第一段澆搗的混凝土內(nèi)部,上部連接著錨定架。錨定架的頂端連接預(yù)埋板的四角,其調(diào)節(jié)螺栓與端板螺紋連接,頂部磨平,待下預(yù)埋板調(diào)平定位后,底面與調(diào)節(jié)螺栓頂部點(diǎn)焊固定。

        2.9 剪力墻下隔震支座布置方式

        隔震技術(shù)主要應(yīng)用于、剛度較大、層數(shù)較少的框架結(jié)構(gòu),近年來,高寬比不大(通常小于3.5)的中高層建筑采用了隔震技術(shù)的也逐漸增多??蚣苤赂粽鹬ё牟贾梅绞捷^為固定,而剪力墻下隔震支座的布置相比框架柱來說,較為靈活?!督ㄖY(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造詳圖》[10](03SG610-1)未給出剪力墻下隔震支座的構(gòu)造布置方式,因此本圖集初步給出剪力墻下隔震支座的布置方法,提出了一字型剪力墻、L型剪力墻以及T型剪力墻下的隔震支座布置方式,一般將隔震支座設(shè)置在剪力墻端柱以及墻的轉(zhuǎn)角處。隔震支座下支墩間的剪力墻僅起到拉結(jié)作用,僅需構(gòu)造配筋即可。其余剪力墻下隔震支座節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)方法同框架結(jié)構(gòu)。

        3 結(jié) 語

        《福建省隔震建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖集》是基于隔震工程設(shè)計(jì)、施工和構(gòu)造相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)編制的建筑結(jié)構(gòu)隔震構(gòu)造地方標(biāo)準(zhǔn)圖集,它補(bǔ)充了現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)圖集中的不足之處。針對現(xiàn)有工程中的問題,該圖集所提出的主要技術(shù)總結(jié)如下:

        (1) 對豎向隔震縫的寬度與水平隔離縫的高度進(jìn)行調(diào)整。提出應(yīng)將豎向隔震縫的寬度提高至300 mm,水平隔離縫的高度提高至30 mm。

        (2) 提出了典型支座節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì)方法,指出隔震層框架梁底面與上支墩底部之間的高度的取值以200 mm~300 mm為宜;隔震支座外側(cè)距上、下支墩外側(cè)宜有不少于100 mm的間距。對具有防火要求的節(jié)點(diǎn),提出帶擴(kuò)大頭的上、下支墩(柱)做法。

        (3) 提出了剪力墻下隔震支座的布置方式。當(dāng)隔震支座位于剪力墻下時(shí),下支墩間應(yīng)設(shè)置構(gòu)造剪力墻。

        (4) 提出了隔震層下部墻體的構(gòu)造做法,對構(gòu)造柱以及圈梁的做法進(jìn)行特殊規(guī)定。并對墻體與支座之間的連接材料進(jìn)行規(guī)定,指出所采用的填縫材料不應(yīng)阻礙上部結(jié)構(gòu)的水平位移。

        (5) 對隔震支座預(yù)埋板的尺寸以及開孔尺寸及數(shù)量進(jìn)行規(guī)定,以提高下支墩混凝土的澆搗質(zhì)量;為提高下支墩預(yù)埋板的水平精度,提出采用固定架的方法。

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