从建筑施工角度分析消能减震结构的应用前景

摘 要：随着汶川地震等大震灾的发生，对于现有的抗震建筑的破坏情况深入研究分析，在提高设防烈度的前提下继续走抗震路线，无论从经济上还是施工可行性方面都面临诸多问题，消能减震是一个趋势，必将改变房屋建筑的面貌并创造新的增长点。在这里不对建筑、使用功能和投资、设计计算方面进行展开，仅仅就施工角度出发，谈一下消能减震建筑的可实施性。

关键词：建筑;施工技术;减震结构

前言

通过学习《消能减震技术在工程中的应用》讲座，对隔振、减震的技术路线有了初步认识，结合本职工作谈一些心得。在建工程对结构抗震的设计规范、构造要求已经很成熟，成体系了。从设计单位到施工单位乃至具体的操作工人不同程度上都能有一定程度的认识。但是从消能减震隔震的理念出发用于工程实践的尚不多。

1、抗震建筑的施工实施情况和质量情况

从事建筑施工十余年，一直在施工生产一线，面对的图纸大多走抗震路线。对于本科生时代所学习的抗震设计，可以说是很好的实践。工作中经常碰到的问题就是把房屋抗震设计的原则、构造要求给施工人员、一线工人讲清楚，使之领会设计意图，避免误解或曲解图纸，出现不合格的产品。但是从施工便利性出发，抗震设计的诸多原则实施起来确实十分费力。

1、强节点弱杆件原则：节点处往往是钢筋最密集的，最不容易做好的部位，钢筋的穿插就为十分困难，"约束核心混凝土，箍筋加密"和"杆件受力钢筋可靠锚固"之间存在一定的矛盾。反应到工程实体上就是箍筋穿插安装困哪，钢筋相互碰撞，或者节点处钢筋净距无法确保混凝土捣固和握固。特别是某些柱网布置要求几个方向的框架梁汇集到一个梁柱节点，更是苦不堪言。

2、现在在混凝土施工，一般都把施工缝留在楼面处，在多层、层间刚度比较大的结构中，这个位置往往又是层间剪力很大的位置，而再混凝土施工中留"剪切销""剪切键"又难以实施，只能寄希望于情理、凿出施工缝。形成以个略微凹于楼面的粗糙咬合面。而再施工仓促的情况下又是容易被忽视的步骤。

施工过程中造成疏忽的概率还是很高的，而在大灾面前，细小疏忽都是导致结构失效的原因!因此精良的设计应该考虑到"容错"的概念，就类似电子工业中复杂的逻辑线路设计要考虑到整体的可靠性要对偶发的差错不敏感。

2、减震隔振技术的应用推广

在抗震结构设计的初步学习中，已经由这样的初步概念：结构必须具备一定的柔度，良好的变形能力和延性。一是发生较大变形而不屈服破坏，二是在发生破坏时给人足够的逃生时间不发生整体倒塌。但是这样的变形，主要还是在弹性阶段去考量的，变过去还是要变会来，地震的输入能量还是从动能——势能——动能来回转换，靠弹性阶段的结构本身无法耗散很多输入能量。在学习砌筑结构时曾经有这样的概念：填充墙本身不构成结构的刚度矩阵，但是对实际刚度的分布是有贡献的，在计算自振周期的时候考虑填充墙可适当折减，让有填充墙的框架算起来"刚"一点。而且填充墙本身在地震时呈现X形剪坏，这样的变形是不可逆的，可以耗散一定的输入能量，对抗震贡献，而填充墙剪坏、裂缝乃至溃散的过程中，框架还立在那里，给震后维修，或者大震不倒创造了一定条件。

1)施工组织和进度方面：无论是软钢阻尼器、粘滞阻尼器还是其他类型的阻尼器，都是比主体结构慢一拍进行安装的。这些元件发挥作用是结构总体成型之后在完成状态之下。因此对于很多项目来说，形象进度——回收资金个对资金链生死攸关的节点就大大和缓了：位于关键线路上的工作量减少了，进度计划更容易实现了，宽松的进度、合理的工期也更能保证质量。

2)节点施工方面：采用消能减震的原理进行结构设计，采用专门的阻尼元件后，层间位移和层间剪力都大幅度地减少下来，这意味着比一味增加构件的承载能力的抗震设计更加容易施工，比一味"死扛"的增加配筋率、增加截面尺寸和提高混凝土强度的方法具有更低廉的单价。大家都知道实物量越大的项目，对单价越敏感，因此简便易行的混凝土结构，虽然单价降低有限但是考虑到庞大的基数后对控制造价还是有一定意义的。更重要的是：解决了有限的截面和巨大的内力之间的矛盾，解决了某些建筑巨大的使用荷载、庞大的构件截面、庞大的构件质量、还有配筋计算上的矛盾。比如我所在企业所施工的某酒店，结构转换梁的杆件配筋已经密集到了"梁上柱"插筋都无法安装的地步，梁柱节点的混乱可想而知。

3)质量控制方面：由越来越不可靠的工人队伍去掌握，还不如让相对稳定的专业工厂去掌握。产品在安装前的检测，也远比结构成型后的检测来得简便。毕竟建筑产品特别是湿作业的产品，其状态的"可检测"意味着"已成型"。阻尼元件则可以在交货状态就进行检测，决定是否接受。采用阻尼元件后质量控制由"离散"转向"收敛"。

4)投资控制方面：目前消能减震的建筑应用不算广泛，剪力墙结构还是主流，这里有造价的原因。但是在推广之后，采购数量增加、形成规模效益，阻尼元件的采购价格是可以降低的。加之前面也提到了"死扛"型的抗震建筑，在设防烈度提高的情况下，兼顾使用荷载，其造价也不低，如果采用消能减震设计降低了混凝土结构的单价，则可以抵消相当一部分的设备采购价格。很多即有建筑物修缮、改造、提高抗震等级等案例中，更是体现了消能减震建筑的经济优势，怎么改建都比拆除重建来得经济且快捷。

5)社会效益方面：建筑施工企业出了向社会提供合格的建筑产品外，还有一个社会责任就是提供初级的就业机会。或许会有这样的疑问，采用大量工厂加工的阻尼元件后，大量的产值从施工单位转移到了工厂，是否影响了施工企业的效益?混凝土湿作业工作量的减少，是否剥夺了很多传统工种的就业机会?我认为这方面应保持积极的态度去考虑。目前施工单位靠自营产值，起利润空间本来就不高，生存状态也不好，保持自营产值的比例不是提高利润空间的合理途径。其次，工厂本身也是吸纳劳动力的细胞，工厂提供产品、安装服务也是纳入总包管理范畴的，因此不能把工厂和施工企业在利益分配上对立起来看待。施工总承包企业不同于土建企业，应该在技术研发、实验室成果等方面有所投入，采用技术含量更高、更精密的消能减震元件，将吸引和鼓励现有的传统总包企业参与到产品的研发、生产、检测、安装、甚至是理论研究之中，高的技术含量带来高的附加值，进而提高利润空间，这也是符合价值规律的。最后：是否减少传统手艺人就业的岗位?我认为野外作业和传统作业的工作量减少有限，至少不会达到剥夺很多农民工就业的程度，即便有影响，也有积极的方面：引导很多低端的劳动力向着技能、知识更高的岗位进发，反而改善了他们的生存状况，更符合城市化发展的大趋势。工厂本身就是吸纳劳动力的细胞，扩大生产规模也能解决就业问题。在从事质量管理过程中，粗暴化、惩罚为主的工作作风，忽略问题的成因而一味威逼、责骂和惩罚的方法，不但无助于问题的解决，反而形成很尖锐的社会矛盾，引入新的技术概念，则使得技术质量控制变得更加和谐。

3、结束语

作为施工企业中从事质量技术管理的人员，对消能减震建筑的应用持积极和欢迎的态度，认为该类型的建筑推广应用，有助于解决目前施工中质量控制中的诸多矛盾，有助于改善工人的劳动条件，有助于进度和质量控制。也有助于项目的总体效益。推广该类型的建筑，可以用较低的代价在可以预见的大震灾中，必将有效拯救人的生命，并有助于灾后迅速的重建。考虑到基本建设在国民经济中的比重，新的结构类型引起的新的生产组织结构，也有助于社会的和谐稳定。

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