鄭 斌

（福建宏盛建設集團有限公司，福建 福州 350001）

0 引言

2008年“5·12”汶川特大地震，導致大量房屋倒塌，造成重大人員及財產(chǎn)損失。在總結(jié)汶川地震災害經(jīng)驗的基礎上，國家住建部根據(jù)國家有關抗震防災法律法規(guī)，圍繞“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計原則，對建筑工程設計和建筑建造規(guī)范提出了更高的要求。建筑基礎隔震橡膠支座設計作為當今抗震設計的一個環(huán)節(jié)，我們有必要深入了解建筑基礎橡膠支座的隔震技術。本文以廈門市公安局特警基地訓練場項目為例，根據(jù)隔震技術原理深入分析隔震橡膠支座主要性能檢驗與特性測試，以期判斷案例工程采用隔震橡膠支座的可行性。

1 工程概況及選用隔震技術的原理分析

1.1 工程概況

廈門市某基地訓練場建設地點位于福建省廈門市海滄區(qū)，本項目總建筑面積19321.967m2，地上建筑面積19205.763m2，地下室建筑面積116.204m2。教學、訓練、綜合演練用房主體結(jié)構為5層框架結(jié)構，建筑高度為23.1m，基礎為隔震結(jié)構。隔震裝置位于基礎短柱柱頂，采用隔震技術設計，經(jīng)過計算，結(jié)構水平向減震系數(shù)為0.40，上部結(jié)構偏于安全簡化按照7度（0.10g）進行抗震設計，隔震層在罕遇地震作用下最大的水平位移為141mm（Y向即橫向）；該工程隔震設計和隔震措施符合《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2010）和《疊層橡膠支座隔震技術規(guī)程》（CECS 126∶2001）的規(guī)定；上部與下部結(jié)構之間的水平隔震縫高度不應小于25mm，上部結(jié)構周邊的豎向隔震縫寬度不應小于250mm。

1.2 選用隔震技術的原理分析

傳統(tǒng)的建筑抗震技術是把建筑物上部結(jié)構和基礎牢固地連成一體，配更粗的鋼筋、用更多的混凝土澆注，把房子蓋得更結(jié)實，但這種“以剛克剛”的辦法抗震效果并不理想，地震時，非隔震結(jié)構頂層加速度較地面加速度放大1～4倍，房屋激烈晃動，梁柱損壞，內(nèi)部裝飾、設備破壞。而地震波的周期與建筑的自振周期大都在0.1～1s范圍之間，因此地震時會產(chǎn)生較大的反應。

建筑隔震技術與傳統(tǒng)的抗震技術不同， 其特點是“以柔克剛”。隔震橡膠支座是重要的隔震技術之一，其一般是在基礎和上部結(jié)構之間，設置橡膠隔震支座，形成剛度很低的柔性隔震層， 通過隔震層的變形消耗及緩沖地震時基礎的振動，以延長結(jié)構自振周期、增大阻尼，減少輸入上部結(jié)構的地震能量，達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”。該措施可以抵消掉地震80%左右的能量，使建筑物的安全得到更可靠地保證[1]。

隔震橡膠支座是由橡膠和鋼板多層疊合經(jīng)高溫硫化粘結(jié)而成，按其構造分為天然橡膠隔震支座（LNR）、鉛芯橡膠隔震支座（LRB）和髙阻尼橡膠隔震支座（HDR）三類。

廈門市公安局特警基地訓練場項目所用到的抗震支座主要是LNR與LRB兩種類型。LNR系列橡膠支座可延長上部結(jié)構的自振周期至2～3s以上，大大減緩了建筑物因地震而產(chǎn)生的加速度響應，降低地震對建筑物的作用力。而LRB系列鉛芯隔震橡膠支座具有較大阻尼性能，從而達到預期的抗震防震要求。

2 選用橡膠支座隔震技術的可行性分析

2.1 隔震橡膠支座的檢驗

2.1.1 隔震橡膠支座力學性能第三方檢驗

該工程設計隔震橡膠支座共計36套，其中型號規(guī)格見表1。

表1 隔震橡膠支座型號規(guī)格匯總

支座出廠時提供建筑隔震橡膠支座型式、檢測報告及出廠合格證。根據(jù)設計要求，甲方抽取20個進行第三方檢驗，其中4個LNR500，4個LRB500，4個LNR600，4個LRB600，4個LNR700。檢驗單位為甲方委托的具有專項檢驗檢測資質(zhì)的四川交大工程檢測咨詢有限公司。本次試驗所采用的主要儀器設備及編號為20000KN支座動靜態(tài)壓剪試驗機（FTS-2000T）SBQ-SY-72。經(jīng)過試驗，隔震支座力學性能試驗檢測報告結(jié)論為：豎向壓縮剛度均符合《橡膠支座第3部分：建筑隔震橡膠支座》（GB 20688.3-2006）的要求，剪切性能均符合S-A類的要求。以LNR700為例，其力學性能試驗曲線見圖1。

圖1 LNR700力學性能試驗

2.1.2 隔震支座水平極限變形能力的檢驗

根據(jù)《建筑隔震工程施工及驗收規(guī)范》（JGJ360-2015）第4.2.1條，對隔震支座進行水平極限變形能力（350%剪應變）的檢驗，按照行業(yè)標準《建筑隔震橡膠支座》（JG118）要求進行檢驗，共抽取3個，其中1個LNR500，1個LNR600，1個LNR700，檢驗后不得用于工程中。本次試驗所采用的主要儀器設備及編號仍為20000kN支座動靜態(tài)壓剪試驗機（FTS-2000T）SBQ-SY-72。經(jīng)過試驗，以LNR700為例，隔震支座力學性能試驗檢測報告結(jié)論（見表2所示）為：LNR700的破壞剪應變檢測值為356.2%，大于標準要求350%，破壞剪應變符合GB《橡膠支座第3部分：建筑隔震橡膠支座》（20688.3-2006）A類要求。

表2 LNR700隔震支座力學性能試驗檢測報告表

2.1.3 隔震支座極限水平變形量的檢驗

根據(jù)設計要求，隔震橡膠支座直徑為500mm極限水平變形量應大于299mm，支座直徑為600mm極限水平變形量應大于369mm，支座直徑為700mm極限水平變形量應大于465mm。經(jīng)過試驗，以LNR700為例，從力學性能試驗檢測報告中的破壞剪應變試驗曲線中可得知三種型號的隔震支座極限水平變形量均符合設計要求。

情不在長，貴在真。一頁頁讀來，掩卷長思，閉卷感悟，深為總書記的為民情懷而觸動?？倳浽跁兄v述了自己插隊基層工作經(jīng)歷，從不滿十六歲去農(nóng)村插隊盼著鄉(xiāng)親過上好日子，到四十多年來從事縣、市、省和中央工作，一路篤行始終不敢忘卻困難群眾的生活生產(chǎn)，始終不敢忘卻脫貧攻堅、共享小康社會和實現(xiàn)中華民族偉大復興的夢想。他深情地說到：“善為國者，遇民如父母之愛子，兄之愛弟，聞其饑寒為之哀，見其勞苦為之悲?！?/p>

2.2 隔震結(jié)構動力特性測試

2.2.1 測試方法與目的

在本項目完成主體封頂、室內(nèi)裝修后，按照設計圖紙要求，竣工驗收前專門委托具有相應資質(zhì)的檢測機構福建省建研工程檢測有限公司進行測試。本次測試采用環(huán)境激勵法（脈動法）進行測試，測試過程中采集記錄結(jié)構在環(huán)境激勵下X、Y兩個方向的隨機振動加速度信號（X方向為沿建筑物短邊方向，Y方向為沿建筑物長邊方向）。根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合后續(xù)數(shù)據(jù)處理分析，得到結(jié)構X向、Y向的第一階自振頻率。

2.2.2 測試方案

（1）測點布置：根據(jù)設計圖紙要求及現(xiàn)場實際條件，傳感器布置于一層、五層，具體位置如圖2所示。

圖2 振動測點布置示意圖

（2）測試工況：測試在環(huán)境噪聲振動下的結(jié)構自振頻率。

（3）測試步驟：

①振動傳感器安裝。將振動傳感器固定于測點位置，并將傳感器與動態(tài)采集儀進行連接；

②振動測試機系統(tǒng)檢查與調(diào)試。檢查各傳感器的工作狀態(tài)，確保傳感器處于正常工作狀態(tài)；

2.2.3 檢測儀器

主要測試儀器匯總在表3中。

表3 主要測試儀器匯總表

2.2.4 測試數(shù)據(jù)處理結(jié)果

該項目采樣時間為20min，設置采樣頻率為50Hz，采集本項目中的訓練場、教學樓、綜合演練用房在環(huán)境激勵下X、Y兩個方向的隨機振動加速度信號，并進行試驗模態(tài)分析，獲得結(jié)構的動力特性。分析結(jié)果表明，沿X方向的第一階振動頻率為2.49Hz（周期：0.402s）；沿Y方向的第一階振動頻率為3.03Hz（周期：0.330s）。X、Y方向測點的加速度時域波形見圖3，實測頻譜圖見圖4。測試結(jié)果均達到預期目標。

圖3 X、Y方向測點振動測試加速度波形圖

圖4 X、Y方向測點頻譜分析圖

3 結(jié)束語

綜上所述，本文從隔震技術原理出發(fā)，以實際工程案例分析隔震橡膠支座力學性能第三方檢驗、水平極限變形能力的檢驗、極限水平變形量的檢驗，并采用環(huán)境激勵法（脈動法）進行該工程隔震結(jié)構動力特性的測試，采集記錄結(jié)構在環(huán)境激勵下X、Y兩個方向的隨機振動加速度信號，根據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)合后續(xù)數(shù)據(jù)處理分析，得到結(jié)構X向、Y向的第一階自振頻率與周期。結(jié)論是：

（1）以LNR700為例，從力學性能試驗檢測報告中的破壞剪應變試驗曲線可知：三種型號的隔震支座極限水平變形量均符合設計要求；

（2）隔震結(jié)構動力特性測試結(jié)果均達到預期目標；

總之，該工程選用建筑基礎橡膠支座隔震技術既滿足了抗震設防烈度要求，又降低了上部結(jié)構的含鋼量，符合綠色建筑要求，且有助于降低碳排放，案例工程基礎采用隔震橡膠支座設計是可行的，是較為理想的選擇。