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底部两层框架节能砌体隔震建筑结构施工技术

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某底部两层框架节能砌体隔震建筑结构项目位于唐山市区内,建筑面积为2000平方米,五层,底部为两层框架,上部三层采用节能砌体,下部形成较大的使用空间。这种结构为人们提供了从建筑节能、使用环境均优于传统底框结构建筑的新型建筑结构体系,从而取代实心粘土砖,实现了墙体材料的革新,促进了建材产业的发展。是一项功在当代、利在千秋的事业,对于保护耕地、改善环境、节约能源、利用废料、实现可持续发展的战略目标具有十分重要的意义,其经济效益、环境效益和社会效益十分显著。

  1.隔震设计情况 
  隔震设计原理及隔震器布置
  隔震层的设置分基础隔震和层间隔震,由于基础隔震较层间隔震效果好,所以此结构采用基础隔震;基础隔震的基本原理是在建筑物基础(或地下室顶)与上部结构之间增设隔震层,把整栋建筑分成上下两部分,由于隔震层高度很矮,而侧向刚度很小,一般仅有上部结构刚度的1/50―1/150,这样使上部刚度的基本周期延长到1.5s以上。地震时由于隔震层的刚度与上部结构的刚度相差很大,整个结构体系的水平变形集中在隔震层,上部结构的地震作用大大减少,基本为刚体运动,从而保护建筑物不破坏。本工程采用的隔震器为铅芯橡胶隔震支座,隔震支座放置在柱子上,其形心与柱截面形心重合。
  2.隔震构造措施  
  隔震建筑构造措施的关键是:保证地震时隔震层能发生相对位移。为此,隔震支座周围一定范围内不应有任何阻挡物体;隔震层上部结构与下部结构要设隔离缝;隔震结构与局部非隔震结构要托开;通过隔震层的管道要用柔性接头,具体做法如下:
  2.1适应隔震层变形的构造
  (1)如果隔震支座设置在地面标高以下,沿建筑物四周均需设置一道隔震缝,建筑物悬挑部分与地面要脱开。
  (2)在隔震层以上建筑物四周20cm距离内不应有任何与地相连的物体,以保证地震时隔震层有足够的位移空间。
   3.1楼梯处理
  (1)建筑物外部的非隔震楼梯与隔震主体结构必须分开,非隔震楼梯的扶手要与隔震部分扶手或栏杆断开及错开,以防地震时阻碍位移或两者发生碰撞。
   4.1管道与避雷设备连接
  (1)穿越隔震层上下的水管应采用柔性连接。
  (2)穿越隔震层的电气、通信系统的配线应采用绕曲柔性连接,并应留有大于40cm的多余长度。
  5.1排水与观察
  (1)隔震层底部应设置排水系统,以防底部积水。
  (2)在底层适当位置设置4个隔震支座观察洞,以便建筑使用期间对隔震支座进行观测、检查。
   6.1 隔震支座应与上部结构、下部结构有可靠的连接,隔震支座构造及其安装详图见图1。
  7.1 与隔震支座连接的梁、柱、墩等应具有足够的水平抗剪和竖向局部抗压承载力,并采取可靠的构造措施,如加密箍筋或配置网状钢筋。
   8.1穿过隔震层的竖向管线(含柔性导线)应符合下列要求:直径较小的柔性管线在隔震层处应预留足够的伸展长度,其值不应小于150mm,直径较大的管道在隔震层应采用柔性接头,并能保证发生150mm以上的水平变形。
  9.1隔震层所形成的缝隙可根据使用功能的要求,采用柔性材料封堵、填塞。
  3.施工措施   
  3.1隔震器安装施工要点
  (1)预埋钢板定位:用六根Ф16的螺纹钢焊在12mm厚的钢板上,用木模控制好混凝土柱的高度,把混凝土柱面抹平之后,在确保柱混凝土不空鼓的情况下,将预先焊好的钢板平放在混凝土柱上,使其固定,钢板的四边与混凝土柱的四边都对齐。
  (2)安装隔震垫连接板:固定好钢板后,放上隔震垫下部的连接板,用电焊使钢板四周都焊接。焊缝必须饱满,符合规范和设计要求。
  (3)安装隔震垫及上部连接板:待电焊冷却后放上隔震垫,安放上部连接板,再将已焊有6根螺纹钢的钢板与之焊接,隔震垫四周用泡沫板保护。
  3.2支座安装施工说明:
  (1)支座底部的中心标高偏差不大于5mm,平面位置的偏差不大于3mm。
  (2)单个支座的倾斜度不大于1/300。
  (3)安装顺序:a) 加工预埋螺栓和螺栓定位模板;b)安装预埋螺栓和螺栓定位模板;c)浇注柱子混凝土,1小时后卸去定位模板;d) 柱顶不水平或标高与设计有偏差,用1:1水平砂浆找平;e) 混凝土浇注14天后安装隔震支座.先将隔震支座与上、下连接钢板用螺栓连接好(连接钢板与支座螺栓连接时),把下连接钢板套进柱子的预埋螺栓中,用螺帽拧紧。再将上部预埋螺栓穿入上连接钢板孔中,用螺帽固定(上侧加一固定螺帽),然后绑扎上部梁的钢筋、支模,浇注混凝土;f)隔震支座连接板、螺栓外露部分及螺帽均应采取防锈处理;g) 隔震建筑施工期间可设置必要的临时支撑或连接,避免隔震层发生水平位移。
  3.3 注意事项
  (1)柱的施工垂直偏差控制在5mm以内,以减少柱的附加内力。
  (2)自第五层起每施工一层均需观察隔震支座的变形情况,并作好记录。发现异常情况及时同设计单位联系,以便采取相应措施。
  (3)房屋竣工后,对隔震垫定期进行检查维护,住户不得随意敲墙凿洞,以免改变主体结构的传力路径。
  4.经济技术分析 
  经过对该隔震楼的经试设计和经济分析,采用该建筑结构体系,节约了资源,在保持相同的抗震设防烈度的情况下,在中高烈度设防地区应用节约了建筑成本,做到了节能降耗利废,具有很好的经济效益和社会效益。在中高烈度设防的情况下,普通底部二层框架结构的 建筑成本与隔震的底部两层框架结构相比,因建筑隔震后可降低一度设防,使得建筑的钢筋用量大为减少,且构件尺寸也相应减少,扣除采用隔震技术增加的设备费用,隔震后可降低造价100元/m2,但由于多出了一层大空间适用于商业的建筑面积,按照目前的价格可比住宅多收入至少1000元/m2,按照唐山市每年增加的商业面积100000 m2来计算,经济收入可增加人民币1亿元,因而经济效益是显著的。
  5.结论   
  隔震技术的研究已有30多年的历史,在我国,由于受经济条件的制约,砌体结构型式在相当长的一段时间内将普遍应用。砌体结构是脆性结构,刚度大、强度低、延性差,抗震能力差。采用隔震技术,使建筑物的隔震周期有效地避开了建筑物的基本自震周期及场地的卓越周期,大大减少了上部结构的地震作用,既可保障建筑物的安全耐久,又不过多增加造价。隔震技术作为抗震设计中的一种新的设计方法,将会有很好的发展前景。
  参考文献 
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  [6] 胡聿贤。地震工程学[M]北京:地震出版社,1988
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