新疆建筑科学研究院(有限责任公司) 新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市 830054
摘要:叠层橡胶支座隔震技术是减隔震技术中的一种,一般是在地下结构与地上结构之间设置一个隔震层,用叠层橡胶支座把上部结构与下部结构分开。叠层橡胶支座是由一层钢板一层橡胶层层叠合起来的,并经过加工将橡胶与钢板牢固地粘结在一起。
关键词:减隔震消化吸收弹性复位隔震装置结构刚度 安全措施 提高抗震等级 质量保证
一、主要技术内容
既有建筑物的基础减隔震加固技术是根据基础隔震原理,对既有建筑物进行抗震加固,其思路充分利用已有建筑物上部结构抗震能力的基础上,根据既有建筑物的特点,在建筑物的下部插入隔震装置(如叠层橡胶支座隔震支座、阻尼器、限位装置以及回复装置),从而隔离、耗散、吸收输入上部结构的地震能量,实现提高既有建筑结构抗震能力的目标。
通过对既有建筑改造提高抗震等级,采用减隔震技术,在施工时无须对上层结构进行传统加固,不影响上层建筑正常使用功能。施工速度快,施工造价相比传统加固大大降低。
建筑隔震技术优势:安全性方面地震作用明显降低,经济性方面长期经济性明显,检修方便,100年抗老化耐久性好,建筑造型多样设计自由,上部结构含钢量、混凝土用量节省节约资源。
二、技术指标
根据基础隔震结构的特点,在进行建筑物整体移位基础隔震加固和原位建筑的基础隔震加固改造时,必须解决以下几个关键问题: (1)上部结构需具有一定的刚度,主要是上部结构切割脱离基础后,要采取措施 增强切割面的水平刚度;(2) 有可供基础隔震加固施工时的施工空间和隔震构件的安装空间;(3) 基础隔震构件的植入施工技术及与原结构的连接质量保障措施;(4) 考虑既有建筑物隔震加固改造特点的隔震结构设计方法。
1、既有建筑砖混结构隔震加固技术指标
(1)托换梁、隔震层平板、隔震支座上支墩节点现浇一体共同构成上部结构水平托换加固桁架,起到增大上部结构刚度,承担上部结构竖向荷载和水平荷载的作用。
(2)施工工序为:墙体托换梁部位砌体分批分段静力切割拆除→托换梁抄平→底模安装→钢筋绑扎(连带绑扎上支墩竖向钢筋)→侧模安装加固→预留板筋→办理预检→浇筑砼→分批静力切割拆除隔震上支墩部位原基础墙(构造柱)→隔震上支墩部位抄平→底模安装→隔震上支墩埋件、螺栓抄平复合固定→安装上支墩网片筋→侧模安装加固→办理预检→二次浇筑上支墩混凝土→依次进行隔震垫下支墩部位砌体静力切割拆除(分批分段施工)→隔震支座下支墩及基础施工→隔震垫分批安装→隔震层平板分批分段施工→竣工验收。
(3)既有建筑砖混结构主要施工内容为基础顶面±0.000标高部位新增隔震层,隔震层部分需进行托换处理。总体施工顺序按照先进行拆除工作,拆除从上至下,从室内至室外进行,然后根据加固和新建工程按照先地下后地上,先主体加固后恢复的顺序进行施工。
2、既有建筑框架结构隔震加固技术指标
拆除工作→土方工程、支撑卸荷→新增托换柱(钢筋、模板、混凝土工程)→化学植筋工程→隔震垫安装工程→框架柱切割及上部结构卸荷工程→室内装修工程→竣工验收
(1)采用“抱柱托梁加垫”法进行卸荷,即隔震垫以上采用抱柱托梁、隔震垫处采用四根钢筋混凝土柱支撑、隔震垫以下采用框架柱加大截面;新增柱施工时,原有剪力墙不拆除(除隔震垫安装范围内),在剪力墙上钻通孔绑扎钢筋、浇筑混凝土、安装隔震垫;下支墩底模支设:根据下支墩的尺寸利用木胶合板支设支墩底部模板,方木做龙骨,碗扣架、U托作为支撑体系;
(2)下支墩钢筋绑扎:绑扎下支墩钢筋:先绑支墩主筋,焊4根控制埋板标高的钢筋棍。
支墩内的小箍筋全部做成拉钩的型式,大箍筋全部套上,梁底以下支墩箍筋绑扎到位,下预埋板简单固定完毕后穿梁下铁、上铁,在绑扎梁箍筋之前将支墩的箍筋拉钩绑扎到位;
(3)安装下预埋板:将下预埋板吊至支墩上,然后利用葫芦吊将埋板吊装到位,下预埋板标高和位置调整准确后简单固定下预埋板,梁钢筋绑扎完且楼板模板支设完后,在楼板模板上弹埋板控制线,调整下预埋板的轴线位置。在竖直方向上将预埋锚筋和框架柱主筋点焊,水平方向预埋锚筋和梁钢筋点焊来固定下预埋板;
(4)绑扎隔震层梁板钢筋:绑扎梁钢筋时,切忌碰撞下预埋板,如单排钢筋位置与预埋锚筋和预埋螺栓套筒位置冲突时,可将梁钢筋呈2排或多排布置,箍筋肢数不变;
(5)组装及吊装橡胶隔震支座:将橡胶隔震支座按型号分类摆放,使用葫芦吊和简易钢架吊起支座并安装到位;
(6)连接橡胶隔震支座:待下支墩混凝土强度达到75%设计强度后,将预埋件螺孔清理干净,涂上黄油。用高强螺栓将下连接板牢固地与下预埋板连接。高强螺栓的拧紧过程应分为初拧、复拧、终拧三个阶段,并在同一天完成。螺栓连接时,严禁用锤敲打等破坏方法强行穿入螺栓,另外要保持构件摩擦面的干燥。橡胶隔震支座上连接板上的螺栓孔以及吊装螺孔用腻子封堵,抹平;
(7)连接上预埋螺栓套筒:复查橡胶隔震支墩安装质量,合格后,将上预埋螺栓套筒放置于隔震支座上,将螺孔对正,插入高强螺栓,用扳手对称拧紧螺栓,所有螺栓均用力矩扳手逐个检测。
三、 工程实例
1、工程名称:勘探开发研究院地球物理研究所2#楼抗震加固及维修改造工程
工程地点:乌鲁木齐市北京北路397号
(1)加固改造前状况:原建筑用途为办公楼,建设年代1993年以前;结构形式为砖混,楼屋盖类型为预制空心板;基础形式:条形毛石基础;地上6层(局部7层),无地下室,地上总高度22.55米,建筑由两个独立结构单元组成,总体呈“L”形布置; 原设计抗震设防分类:丙类,基本烈度7度(0.1g),场地类别Ⅱ类。
(2)主要加固方法:首层±0.00米以下增设隔震层加固,隔震层以上增设构造柱加固。我们采用了叠层橡胶支座共计304套,其中铅芯橡胶隔震支座LRB350共计129套、LRB400共计107套、LRB600共计13套,普通叠层橡胶隔震支座LNR350共计41套、LNR400共计14套;
(3)加固后抗震设防分类:采用隔震加固后,实现降低一度的设防目标,抗震设防分类丙类。在隔震层施工中,我们采用了以上方法,保证了施工质量与进度。中石油领导、地震专家、设计院专家多次来现场观摩,给予了很高的评价。
2、工程名称:新疆燃气集团天然气工程指挥部抗震加固工程
工程地点:乌鲁木齐市
结构特征:建筑物总长51m,东西向总宽13.2m,总高度为42.6米,框架剪力墙结构,地下一层(层高4.5米)、地上12层,室内外高差0.45米。
本工程用到的橡胶隔震支座的数量、规格较多,共布置36套橡胶隔震支座,其中,铅芯橡胶支座25套,普通叠层橡胶支座11套,橡胶支座直径700—1000mm,另设抗拉装置6套,使用部位为地下一层-2.2米标高处。橡胶支座在本工程的构造由三部分组成:下支敦、橡胶隔震支座、上支敦。橡胶支座通过预埋板用高强螺栓等连接件与上下支墩连接,下支墩生根于地下室框架柱上,在下柱墩顶面预埋带有预埋锚筋和预埋螺栓套筒的下埋板,橡胶隔震支座通过高强螺栓和下预埋板连接,上支墩的预埋螺栓套筒通过高强螺栓与橡胶隔震支座的上连接板固定。由于原建筑物为框架剪力墙结构,框架柱相对较少,本次加固在地下室新增15个钢筋混凝土柱,作为橡胶隔震支座的支撑点。采用隔震加固技术,使既有建筑在地震作用力降低一度,实现地震作用力降低一度的设防目标。这也是减隔震技术成功用于办公状态下既有建筑改造典型案例。
参考文献:
1、《建筑隔震工程施工及验收规范》 JGJ360
2、《建筑消能减震技术规程》 JGJ297-2013
3、新疆自治区《建筑消能减震技术规程》 XJJ075-2016
4、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205
5、《钢结构焊接规范》GB50661
6、《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82