建筑隔震技术在工程中的应用研究

发表时间:2021/8/30   来源:《城镇建设》2021年3月第9期   作者:薛亮
[导读] 隔震技术在人们日常生活当中具有非常重要的意义
        薛亮
        辽宁屹立设计有限公司   辽宁沈阳   110000
        摘要:隔震技术在人们日常生活当中具有非常重要的意义,它可以减少地震的能量向上部结构的传输,使建筑工程的建筑物的震动感降低,从而确保其建筑物的安全。基于此,文章首先对隔震技术的定义进行分析,并从制度方面、技术方面分析隔震技术在我国的发展现状,然后从隔震技术原理、设计流程、设计内容三个方面分析隔震技术在建筑工程中的应用,最后对隔震技术在建筑工程中的发展趋势进行探讨,以期了解现阶段隔震技术在我国的发展及应用情况,并预估隔震技术未来的发展方向,为行业工作者提供参考。
        关健词:隔震技术;建筑工程;发展趋势
引 言
        地震是一种很严重的地质自然灾害,且给我国国民的人身安全和财产安全带来了极大的影响。为了有效增强建筑的隔震能力与抗震能力,开发商必须在其建造时采取一定的加固措施,这时隔震技术就派上了很大的用场。隔震技术就是在其建筑结构的地基和上部结构底部之间设置了柔性隔震层,降低因地震作用而造成的损害。在长期与自然灾害对抗的过程中,人们不断对隔震的经验进行总结与改进,以此寻找最佳的隔震措施。与此同时,隔震技术具有初始投资资金少、施工速度较快、节约能源等显著的优点,受到了很多人的青睐。
1、隔震结构概述
1.1隔震结构基本原理
        传统的建筑物抗震结构在设计时,是将地震的能量作为一种外加力,然后把作用在结构上的其他荷载综合起来而计算出来的。而隔震结构则增加了变形的装置和专门消耗地震能量的装置,即隔震支座和阻尼器。隔震支座一般使用橡胶隔震支座,因其具有良好的变形、弹性复位能力(即橡胶隔震支座在变形之后恢复之前形状的能力),还能提供可靠的纵向承载力。除此之外,铅芯橡胶支座在橡胶支座的基础上还能够提供消耗地震能量的性质。
        阻尼器一般包括油阻尼器、钢棒阻尼器和粘弹性阻尼器等。它是一种提供运动阻力的装置,从而消减运动能量,达到减震效果。期初阻尼器被广泛地应用到汽车、枪炮、军工、航空航天等领域以减震和消耗能量,其被应用到建筑领域是在20世纪70年代之后。与传统的抗震结构相比,在发生地震时,隔震结构不同于抗震结构那样,地震震动周期基本等于建筑物震动周期,而是将建筑物的震动周期延长了2~5 s。这使得相等的能量分散在更长的周期内,很大程度上降低了结构的地震加速反应,以达到隔震的功能。
1.2隔震层构造
        橡胶隔震支座通过预埋钢板与上下支墩相连。橡胶隔震支座及预埋钢板由专业厂家配套提供,其中橡胶隔震支座由橡胶隔震垫与上下连接钢板组成,连接采用高强螺栓。(见图1)
图1结构关系图

2、隔震技术在建筑工程中的应用
         隔震技术可以增强建筑工程的整体隔震能力和抗震能力,消耗地震作用于建筑物的能量,减少了建筑物受地震作用力的影响。同时,这种技术的应用也为日后抗震减灾工作减轻了不少的压力。
2.1隔震技术在建筑工程中的使用原理
        在建筑工程中,隔震技术主要是在其结构的地基和上铺结构底部之间进行柔性隔层的设计,这会促使建筑中的隔震层产生一定的刚度,以此确保其建筑在地震作用或强风作用时,不会发生任何位移。与此同时,当地震作用较为强烈时,其建筑中的隔震系统会发生形变或者水平位移的情况,这样可以吸收大量地震所产生的能量,减少其向上部结构传输的作用力,以此降低建筑对地震的反应力。而且,隔震技术的应用可以进一步保证其建筑工程的安全性,同时也可以更好地保护其建筑内部的建筑仪器、设备、内装饰等,既保证了人们的人身安全以及财产安全,也确保其工程建筑的隔震结构在日后的地震中可以安全正常地使用,有效减少生命以及财产的损失。
2.2隔震技术的设计流程
        在建筑工程中,使用隔震技术时必须对现场建筑的实际情况进行如实的测量、检测,调查并分析其隔震与施工建筑的设计形式。与此同时,还要精确计算其不同的建筑节点,对检测报告以及设计原图进行仔细的实时分析,从而选择最合适的隔震方案;之后再进行严格的相关力学的计算,并请专业人士分析其隔震的材料,要求设计人员根据力学计算对其隔震力学进行设计;等初步设计图稿设计出来之后,再对其各个节点进行具体优化设计,同时要亲临现场,进行相关设计的建造指导,并针对其现场特殊情况进行相应的处理,以此确保其隔震技术可以正确地运用到建筑工程之中。
2.3隔震技术的设计内容
        隔震技术的设计内容主要包括四个部分,分别是隔震层的设计、上部顶撑的设计、上部结构改造设计与下部结构改造设计。在这其中,对隔震层的设计,需要先确定隔震层在建筑中的具体位置,再对其支柱的承载力、形变力等进行计算与验算,同时也要选择其制作形式与抗震缝隙的结构等。设计上部顶出时,需要计算其钢的支撑力,并对其建筑支撑梁以及顶梁的建筑方式等进行多次试验,以确保其科学性、合理性,从而保证后期其隔震技术可以在建筑中完美体现。上部结构改造设计以及下部结构改造设计,主要是针对隔震支座新增楼板以及对其的抗震效果、隔震效果进行验算和实验,确保隔震设计满足建筑抗震要求。
3、具体施工流程
        (1)定位放线:以建设单位提供的原始基准点为依据,应用经纬仪和卷尺测绘出建筑轴线和下支墩边框线,并在基础上通长测绘出隔震支座的定位轴线。
        (2)绑扎下支墩钢筋:绑扎下支墩水平向钢筋,在绑扎过程中使用PVC管(PVC管粗为预埋钢板螺栓套筒的2倍)做预埋钢板螺栓套筒模型,提前安置于钢筋笼上,及时调整钢筋位置,防止预埋钢板安装时破坏主筋。
        (3)下支墩模支设:按照下支墩边框线,安装下支墩边模,钢筋保护层厚度应满足规范要求。模板侧壁应固定长300 mm、宽100 mm辅助用木条,高出下支墩混凝土浇筑面,木条应固定牢靠,不得发生变形、位移等情况。
        (4)标高及定位控制线:待下支墩边模校核并加固后,使用水准仪将预埋钢板的标高控制线测绘在辅助用木条,使用经纬仪将建筑轴线测绘在下支墩边模顶上,用于预埋钢板的标高与轴向定位。
        (5)安放预埋钢板:在安装预埋钢板前,使用轻制预埋钢板模型(同预埋钢板厚度、尺寸的竹胶板)上放置机械水平尺。下方用L型直径12螺纹钢扎于下支墩钢筋上,用来调整预埋钢板的标高位置及平整度。待预埋位置确定后,将L型螺纹钢绑扎牢固后撤掉预埋钢板模型,并将L型钢筋与下支墩钢筋焊接牢固后(采用单面搭接焊,搭接长度为10D),将预埋钢板放入下支墩钢筋。预埋钢板高度及水平度确定后,在钢板正面画出轴线位置的十字线,将激光水准仪十字红外线开启,放置钢板十字线交点处,使激光与十字线重叠,然后微调预埋钢板,使激光与建筑轴线重叠,此时预埋钢板轴线位置确定。
        (6)预埋板标高及定位复合:在预埋钢板安装完成后,应使用经纬仪及水准仪对预埋钢板的定位及标高进行全数复合,确保每个预埋钢板的标高、定位均复合规范要求。
        (7)预埋板固定:预埋钢板标高、定位复合完毕后,通过L型直径12的连接短筋把四根预埋钢板套筒底座与下支墩钢筋笼焊接固定,使用单面搭接焊,搭接长度为10D,确保下预埋钢板在混凝土浇筑过程中不发生偏移。
        (8)浇筑下支墩混凝土:在下预埋钢板进料口铺放竹胶板溜槽,混凝土下落到溜槽上,通过溜槽再流入下支墩模板内,采用30 mm棒头振捣,保证下支墩混凝土密实,无积存气囊、气泡浇筑。浇筑混凝土时,应安排专人及时进行支座纵横向位置观测以及清理支座上混凝土污染。并在混凝土初凝前再次复验调整下预埋钢板的轴线位置以及水平高差,不得大于规范要求的50%,确保预埋钢板的平整度。
        (9)下支墩模拆除:混凝土达到设计强度的75%,模板方可进行拆除。
        (10)下支墩混凝土养护:在下支墩模板拆除后,进行表面洒水,之后使用塑料薄膜将支墩四周包裹严密,养护混凝土。
        (11)下支墩放线:使用经纬仪将基础上的定位中轴线引测到下支墩顶部,作为隔震橡胶支座以及上支墩的控制线。
        (12)预埋钢板面层清理:在橡胶支座安装前,使用毛刷将钢板面层清理干净,确保与连接钢板接触严密。
        (13)连接橡胶隔震支座:将预埋钢板螺孔清理干净,涂上黄油。为了不破坏橡胶隔震支座橡胶面,吊装时使用同橡胶隔震支座固定高强螺栓同直径“O”型花篮螺栓,固定在连接钢板上吊装。吊装完成后,用高强螺栓将下连接钢板与下预埋钢板连接。连接钢板上的螺栓应采用2人对拧,以防止连接板与橡胶垫叠合不好而发生翘曲,并在同一天完成。
        (14)橡胶支座临时固定:在上预埋钢板安装前,用4根直径12的HRB400螺纹钢点焊在上下连接钢板的四角处,做临时固定,防止因混凝土冲击荷载使橡胶支座发生倾斜。
        (15)连接上预埋钢板:隔震支座固定完毕后,将上预埋钢板对齐放置于隔震支座上,并用高强螺栓进行连接固定,待预埋钢板全部安装完毕后,对高强螺栓进行最终固定,所有螺栓均用力矩扳手逐个检测。
        (16)上支墩钢筋加工及吊装:上支墩钢筋应在平整场地上进行绑扎,绑扎完成后吊至支座上方,从上而下垂直放入上预埋钢板,并根据控制轴线进行调整。
        (17)上支墩结构施工:上支墩底模下表面与上预埋钢板下表面平齐,接缝处贴5 mm厚10 mm宽自粘性海绵条,防止漏浆。底模外侧下方用短木方水平加固,并与竖向模板相固定(同梁底),竖向模板下端包至下支墩(同柱模板),框架梁的混凝土强度达到100%时方可拆除模板。
        (18)隔震层顶板混凝土浇筑:在混凝土浇筑前,在挡土墙处铺设400 mm厚挤塑板,使挡土墙与顶板相分离,作为滑动间隙。拆模后,保持滑动间隙外漏明显。
        (19)竖向变形观测:上支墩与下支墩施工过程中,各预埋一根直径12螺纹钢间距100 mm相互搭接,搭接长度50 mm。上支墩混凝土浇筑完成后,将预埋钢筋露出部分涂防锈漆,并在搭接部位同一水平高度割一细窄凹槽,上部结构施工过程中,每完成一层后用游标卡尺测量两钢筋凹槽的错位情况,作为橡胶隔震支座竖向变形观测。
4、结束语
        在科学技术的快速进步和建筑工程的大力宣传下,我国建筑工程体系当中的应用也越来越广泛。而且在建筑工程中应用隔震技术需要现场的相关工作人员充分了解隔震技术以及建筑隔震设计的结构,准确了解并熟练地运用隔震设计各个阶段当中的原理与要求,有效保证人们的生命财产的安全。这项技术已经被运用到建造防震防灾指挥中心、救护中心、灾难避难中心等现代建筑工程之中,对日后的防震、减灾工作有着非常重要的影响。
参考文献
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[4]隔震技术在建筑物抗震设防中的应用和推广[J].罗桂纯.城市与减灾.2014(04)
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