李 昊，李盛堯，李相龍

(1.昆明理工大學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650032)

0 引 言

隨著《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51408—2021的實(shí)施，如云南這類高烈度區(qū)重點(diǎn)設(shè)防類建筑(如：學(xué)校、醫(yī)院等)，采用隔震設(shè)計(jì)更符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的要求。

采用隔震設(shè)計(jì)的建筑，與其他建筑最大的區(qū)別在于，其需要設(shè)置1層隔震層，用于安裝隔震橡膠墊。隔震層可根據(jù)使用需要與地下室合并設(shè)置，或者單獨(dú)設(shè)置。

隔震的原理是橡膠墊以上的結(jié)構(gòu)與橡膠墊以下的結(jié)構(gòu)，通過橡膠墊進(jìn)行隔絕，屬于完全分開的2部分。橡膠墊以下的部分與地基基礎(chǔ)形成一體，嵌固在土壤內(nèi)，屬于固定端。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，由大地傳遞給基礎(chǔ)的地震作用，由于橡膠墊的柔性緩沖，不會(huì)剛性地傳遞給墊上結(jié)構(gòu)。此時(shí)，墊上結(jié)構(gòu)與墊下結(jié)構(gòu)之間由于柔性橡膠墊的存在，會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，地震作用對(duì)墊上結(jié)構(gòu)的影響將大大減小，從而最大程度的減小地震作用破壞墊上結(jié)構(gòu)。

由于隔震建筑的構(gòu)造特點(diǎn)，造成墊下結(jié)構(gòu)擋土墻與墊上結(jié)構(gòu)之間會(huì)形成一圈環(huán)繞建筑四周的隔震溝。而隔震溝位置的建筑構(gòu)造做法往往是建筑設(shè)計(jì)時(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 常用隔震溝構(gòu)造及問題

1.1 常用隔震溝做法

隔震構(gòu)造圖集中，常用的隔震溝標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造有4種類型，見圖1-4。隔震溝的擋土墻外側(cè)往往緊貼的是環(huán)繞建筑四周的雨水溝。隔震溝蓋板與擋土墻間的水平縫，與雨水溝內(nèi)側(cè)關(guān)聯(lián)。由于雨水溝很大程度上阻止了室外水流向隔震溝蓋板下的水平縫。只需在水平縫內(nèi)填塞一定的柔性防水材料，即可阻止室外水浸入隔震層。從而解決了隔震層漏水的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 隔震溝構(gòu)造做法的技術(shù)難點(diǎn)

隔震溝構(gòu)造在建筑設(shè)計(jì)中，最大的難點(diǎn)在于溝蓋板與擋土墻間水平縫的防水做法。常用做法中，除圖4所示做法外，都對(duì)水平縫的防水做了2道保障措施：①隔震溝外側(cè)的雨水溝溝頂標(biāo)高高于室外地坪，這樣做能保證突發(fā)大雨，地面徑流量較大時(shí)，不會(huì)瞬間將雨水溝淹沒，造成雨水溝漫溝，使得地面水直接涌向隔震溝蓋板下的水平縫；②雨水溝本身。一般情況下，只要雨水溝保持通暢，雨水溝的溝深足夠容納經(jīng)過雨水篦子匯入雨水溝的室外水，不會(huì)出現(xiàn)漫溝的情況，也就保證了隔震溝蓋板水平縫不直接接受外部水壓的情況。

圖1 隔震溝構(gòu)造1

圖2 隔震溝構(gòu)造2

圖3 隔震溝構(gòu)造3

圖4 隔震溝構(gòu)造4

有一種情況是：為保證建筑方案的呈現(xiàn)效果，建筑設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑結(jié)構(gòu)外側(cè)的地面與室外地坪間不再設(shè)置高差。這時(shí)，隔震溝的構(gòu)造形式將能采用圖4所示的情況。該構(gòu)造與其他構(gòu)造最大的區(qū)別在于，隔震溝蓋板與雨水溝蓋板在同一個(gè)平面內(nèi)，且只有雨水溝一道防水保護(hù)措施。雨水溝蓋板兩端均可活動(dòng)，一端設(shè)有斜口，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，隔震溝蓋板會(huì)將可活動(dòng)的雨水溝蓋板頂開，雨水溝蓋板會(huì)沿斜口往上爬升，最終掉入雨水溝內(nèi)，不再對(duì)影響隔震溝蓋板的水平活動(dòng)。

1.3 常用做法存在的問題

一般來說，圖集提供的4類常用做法，基本能滿足90 %的設(shè)計(jì)工況。但每種構(gòu)造做法的使用工況都相對(duì)較為單一，且具有一定的局限性。對(duì)隔震溝防水保證率較高的前3類做法，很好的解決了實(shí)用性的訴求。但由于隔震溝蓋板與室外地坪之間的高差，造成建筑結(jié)構(gòu)外側(cè)地面與室外地坪間存在一個(gè)不可消滅的坎。當(dāng)建筑外觀有控制有訴求時(shí)，這3類隔震溝將無法適配。

對(duì)于第四類隔震溝做法，雖然其防水保證措施只有1道。但其對(duì)于建筑外觀有控制訴求的建筑適配性極好，深受廣大設(shè)計(jì)者青睞。在絕大多數(shù)的公建設(shè)計(jì)中，構(gòu)造4的使用效率是最高的。然而此類隔震溝做法有一個(gè)最大的弱點(diǎn)。其工作原理造成，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，雨水溝蓋板會(huì)掉落，在建筑室外形成1個(gè)明溝。這直接造成該做法不能作為建筑出入口處的隔震構(gòu)造措施。

在很多已實(shí)施的隔震項(xiàng)目中，為了美觀，建筑師大多數(shù)采用第四類隔震溝的形式，而為了保證出入口的安全，隨處可見的處理辦法是在出入口的位置，在隔震溝蓋板及雨水溝蓋板上蓋1塊面積足夠大的鋼板，見圖5，以保證出入口地面的通暢性。

圖5 出入口蓋板示意圖

雖然加蓋的鋼蓋板非常有效的解決了構(gòu)造4用于建筑出入口時(shí)的問題，但仍然存在防滑性能差、易生銹及整體美觀性不理想等各方面的不足需要解決。

2 新式隔震溝構(gòu)造做法研究

通過前文的分析，常用的4類隔震溝做法中，前3類構(gòu)造除應(yīng)用工況有局限以外，做法本身沒有技術(shù)缺陷。而第4類構(gòu)造，其本身具有一定的技術(shù)缺陷，而使用又較為廣泛。因此，嘗試修補(bǔ)其技術(shù)缺陷頗有意義。接下來筆者將就隔震溝構(gòu)造做法4的技術(shù)缺陷進(jìn)行分析，并嘗試找到合適的解決方案。

2.1 主要問題分析

前文所述，修復(fù)隔震溝構(gòu)造4技術(shù)缺陷的關(guān)鍵在于，如何保證雨水溝的蓋板在被隔震溝蓋板擠壓時(shí)不傾覆墜落。

通過分析圖4可以看出：要保證雨水溝蓋板不墜落，那么雨水溝蓋板不能設(shè)計(jì)成兩端自由，靠重力放置在溝壁上的形式。而是要設(shè)計(jì)成一端與溝壁可靠連接。另一端可自由滑動(dòng)的形式。這樣，當(dāng)滑動(dòng)端臨空時(shí)，亦能保證其不墜落。

2.2 解決方案

基于以上分析，除了解決墜落問題外，還需要保證雨水溝蓋板是可以打開，以便于檢修雨水溝。令人欣慰的是，在設(shè)計(jì)中，只需將構(gòu)造4稍作改進(jìn)，即可達(dá)到修復(fù)技術(shù)缺陷的效果。

(1)將構(gòu)造4位于雨水溝外側(cè)壁頂部的斜口改到內(nèi)側(cè)壁頂部。將隔震溝頂板與雨水溝蓋板設(shè)置成互為斜口的形式。

(2)將雨水溝外側(cè)壁頂部加寬，保證足夠的支承寬度。

(3)在雨水溝外側(cè)設(shè)置1個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸支座，支座與雨水溝蓋板可靠連接，保證溝蓋板能沿鉸支座旋轉(zhuǎn)。這樣設(shè)計(jì)，溝蓋板在地震時(shí)，會(huì)沿斜口被隔震溝蓋板頂起，相互之間進(jìn)行滑動(dòng)。同理，平時(shí)使用情況下亦能翻起對(duì)雨水溝進(jìn)行檢修。同時(shí)，由于足夠的支承寬度，保證溝蓋板在地震位移下，懸空時(shí)，不會(huì)下翻，落入排水溝，見圖6。

圖6 新式隔震溝構(gòu)造

該方案繼承了隔震溝構(gòu)造4的眾多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)了其不能用于建筑出入口位置的技術(shù)缺陷。

3 新式隔震溝構(gòu)造做法的項(xiàng)目實(shí)踐

3.1 應(yīng)用中存在的問題

新式隔震溝構(gòu)造解決方案雖然補(bǔ)全了第4類隔震溝的技術(shù)缺陷，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些技術(shù)問題，需要解決和完善。

大多數(shù)情況下，建筑的室外地坪是有一系列的鋪裝飾面層的，新式隔震溝解決方案鉸接一端要求一定的空隙來保證蓋板整體的旋轉(zhuǎn)性能，同時(shí)，鉸支座由于結(jié)構(gòu)的問題，很難保證溝蓋板整體的平整性。因此，當(dāng)室外需要考慮鋪裝時(shí)，新式隔震溝解決方案的適應(yīng)下將大大降低。若能徹底解決與飾面層干涉的問題，則新式解決方案的普適性將不存在任何障礙。

3.2 解決方案的技術(shù)完善

要完善解決方案，首先需要對(duì)應(yīng)用中的矛盾點(diǎn)進(jìn)行分析。如圖6構(gòu)造所示，新式隔震溝構(gòu)造做法的設(shè)計(jì)原理是，讓隔震溝外側(cè)雨水溝蓋板一端固定，另一端可繞固定鉸支座旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)卣饡r(shí)，隔震溝蓋板做水平運(yùn)動(dòng)，而雨水溝蓋板做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而當(dāng)蓋板上有飾面層時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)就成為了該構(gòu)造做法的矛盾點(diǎn)。因此，技術(shù)完善的核心應(yīng)著眼于是否能將轉(zhuǎn)動(dòng)變成平動(dòng)，這樣問題將迎刃而解。

通過分析不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)隔震溝蓋板與雨水溝蓋板處于同一平面時(shí)，當(dāng)兩蓋板相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須有一邊發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，才能避免構(gòu)造損壞。因此同平面的設(shè)計(jì)邏輯對(duì)于構(gòu)造做法的完善是不可行的，應(yīng)考慮將兩塊蓋板采用上下搭接的方式，來實(shí)現(xiàn)蓋板間的相對(duì)滑動(dòng)，這樣，解決方案的可實(shí)施性將得到解決。

3.3 構(gòu)造做法實(shí)踐

根據(jù)技術(shù)完善思路，結(jié)合4類常用隔震溝構(gòu)造做法的特點(diǎn)，將新式隔震溝構(gòu)造做法進(jìn)行調(diào)，將需要轉(zhuǎn)動(dòng)的蓋板變成一塊純地面裝飾的反翹蓋板，置于隔震溝蓋板上，在建筑出入口處，適當(dāng)優(yōu)化室外雨水溝的位置，預(yù)留出雨水溝蓋板的滑動(dòng)空間。將雨水溝蓋板從轉(zhuǎn)動(dòng)蓋板調(diào)整為由螺栓連接的一端固定且不能轉(zhuǎn)動(dòng)的可拆卸蓋板。雨水溝蓋板采用與室外飾面層一體制作的方式加工。安裝后與預(yù)制反翹蓋板表片平齊。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，反翹蓋板受擠壓時(shí)主動(dòng)上翹，且容易復(fù)位，見圖7。至此，新式隔震溝構(gòu)造做法在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)存在的問題得到全部解決。

圖7 新式隔震溝構(gòu)造最終形態(tài)

4 結(jié) 語(yǔ)

該文通過對(duì)隔震構(gòu)造圖集提供的幾類常用隔震溝構(gòu)造做法，在實(shí)際應(yīng)用中存在問題的研究，提出了一種新式的隔震溝構(gòu)造做法，并已在實(shí)際工程項(xiàng)目中應(yīng)用，實(shí)用性和適應(yīng)性已得到驗(yàn)證。該做法繼承了常用做法的功能特點(diǎn)，同時(shí)具有普適性好、不影響建筑整體美觀等特點(diǎn)?？晒V大建筑設(shè)計(jì)工作者參考與借鑒。