柴 喜 偉

(山西省第三建筑工程公司，山西 太原 030024)

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談屈曲約束支撐安裝施工

柴 喜 偉

(山西省第三建筑工程公司，山西 太原 030024)

論述了屈曲約束支撐的作用與優(yōu)點，介紹了屈曲約束支撐的主要類型，針對屈曲約束支撐在安裝施工中遇到的問題，闡述了其在安裝中的注意事項，旨在提高建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性。

屈曲約束支撐，地震作用，抗震性能，安裝方法

為減輕地震災(zāi)害、保障建筑物與人的安全，其中結(jié)構(gòu)減震是關(guān)乎人民生命財產(chǎn)安全的重大措施，屈曲約束支撐能最大化滿足結(jié)構(gòu)減震，而屈曲約束支撐的安裝施工在其性能與技術(shù)中發(fā)揮著不容置疑的重要作用?，F(xiàn)就在本工程中所見所聞?wù)務(wù)勎业膸c看法，殷切希望與廣大工程界的朋友們交流，共同為建筑物結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全保駕護(hù)航。

1 概述

1.1 屈曲約束支撐的作用

1)屈曲約束支撐在地震作用下，鋼支撐內(nèi)芯主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)的水平地震力，而約束構(gòu)件則僅對支撐的受壓屈曲行為進(jìn)行限制，從而使支撐在拉壓兩個方向都接近二力桿受力。

2)鋼支撐解決了普通支撐受壓屈曲后出現(xiàn)強(qiáng)度和剛度退化以及容易發(fā)生疲勞斷裂等性能問題，其在拉壓兩個方向的強(qiáng)度和剛度基本一致。對于裝有屈曲約束支撐并經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計的建筑物，屈曲約束支撐可在地震中先于結(jié)構(gòu)耗能，轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)中的能量分布，從而充當(dāng)“結(jié)構(gòu)保險絲構(gòu)件”的角色，有效避免結(jié)構(gòu)在大震中發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷。

1.2 屈曲約束支撐技術(shù)優(yōu)點

1)若把支撐按照大震地震力進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計，雖然可做到支撐不屈曲，但卻會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)太剛太強(qiáng)，地震力也隨之增加，梁柱截面顯著增大，工程造價提升。因此，在當(dāng)前抗震設(shè)計中，由于經(jīng)濟(jì)性要求的限制，普通支撐僅能按小震地震力進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計，當(dāng)?shù)卣鹆Τ^小震而達(dá)到中震或大震水平后，普通支撐必定會受壓屈曲，在地震往復(fù)作用下發(fā)生疲勞斷裂，最終在拉壓兩個方向都失去作用，即使改變支撐的布置形式也無法將破壞模式改變。

2)屈曲約束支撐只需根據(jù)強(qiáng)度選擇截面，采用屈曲約束支撐來調(diào)整結(jié)構(gòu)的抗扭剛度可獲得比普通支撐更好的效果。屈曲約束支撐可同時給結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度和阻尼，無需與大型支撐配合使用，建筑空間利用率更高。在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計時，屈曲約束支撐可簡化為二力桿模型。

3)震后只需更換屈曲約束支撐部件，主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過小修后便可立即投入使用，減少震后修復(fù)的時間和經(jīng)濟(jì)損失。

4)屈曲約束支撐采用拉壓屈服的耗能方式，比傳統(tǒng)的彎曲、剪切或扭轉(zhuǎn)屈服形式的耗能能力更高。屈曲約束支撐的耗能金屬部分一般不出現(xiàn)焊接，抗疲勞斷裂性能進(jìn)一步提高，不易在地震中發(fā)生金屬斷裂。

2 屈曲約束支撐的分類

2.1 組合鋼管混凝土式屈曲約束支撐

1)基本構(gòu)造：一字型內(nèi)芯，雙預(yù)制鋼管混凝土組合作為約束構(gòu)件，節(jié)點采用焊接。

2)優(yōu)點：全拼接組裝更簡便，預(yù)制件施工速度更快，避免繁瑣的脫離粘結(jié)工序，預(yù)制混凝土方式質(zhì)量更易控制、更易保證品質(zhì)，生產(chǎn)周期短，無焊接屈服段低周疲勞性好，鋼管混凝土作約束構(gòu)件穩(wěn)定性好。

3)抗震性能系數(shù)：進(jìn)行了大量組合鋼管混凝土式屈曲約束支撐的低周往復(fù)試驗，支撐最大應(yīng)變?yōu)椤?.6%，累積塑性變形能力約為屈服位移的600倍，軸性剛度理論值與設(shè)計值相差小于5%，受壓承載力調(diào)整系數(shù)小于1.3。

2.2 組合角鋼式屈曲約束支撐

1)基本構(gòu)造：四角鋼組合作為十字形內(nèi)芯，雙角鋼組合作為約束構(gòu)件，節(jié)點采用焊接方式。

2)優(yōu)點：內(nèi)芯屈服段無焊接組裝技術(shù)可提升低周疲勞性能，減少殘余變形，全拼接組裝速度快，端部套筒可提高節(jié)點穩(wěn)定性。

3)抗震性能：進(jìn)行了大量組合角鋼式屈曲約束支撐的低周往復(fù)試驗，支撐最大變形為±3%，累積塑性變形能力為屈服位移的1 068倍，軸向剛度理論值與設(shè)計值相差小于5%，受壓承載力調(diào)整系數(shù)小于1.3。

3 屈曲約束支撐在安裝時遇到的問題

1)安裝人員的素質(zhì)不過關(guān)。a.目前所掌握的施工技術(shù)等資源得不到很好的應(yīng)用，特別是其中的智力資源，這一方面是安裝屈曲約束支撐人員自身水平和經(jīng)驗不足造成的；另一方面是傳播通道無法做到全部暢通所致。對安裝方法缺少創(chuàng)新，起不到加快進(jìn)度及節(jié)約合理資源的作用。b.有的屈曲約束支撐安裝人員只有很少的理論知識，經(jīng)驗極少，不能及時掌握工程特點及針對性強(qiáng)。

2)構(gòu)件的獨特單一性。由于屈曲約束支撐一般在不規(guī)則大跨度框架建筑內(nèi)使用，因此每個工程安裝不可同日而語。

3)達(dá)不到高精度的要求。a.安裝屈曲約束支撐作為施工作業(yè)，主要注重施工進(jìn)度而花少時間考慮施工質(zhì)量，形成誤差，給后期工序造成不必要的麻煩，逐漸導(dǎo)致嚴(yán)重偏差的形成。b.前期的型鋼梁柱在混凝土中的預(yù)埋位置偏差過大，鋼柱方向扭轉(zhuǎn)過大，導(dǎo)致屈曲約束支撐與其連接時存在錯位。

4)設(shè)計與施工協(xié)調(diào)性不足。目前安裝屈曲約束支撐經(jīng)常是設(shè)計與施工分離，以致造成質(zhì)量不過關(guān)，嚴(yán)重的還造成返工，造成了不必要的浪費(fèi)。

5)材料的特性無法充分滿足。材料關(guān)沒有嚴(yán)格按照設(shè)計要求來把控，使屈曲約束支撐的作業(yè)沒有完全發(fā)揮。

4 安裝注意事項

由于科學(xué)技術(shù)和建筑水平的不斷發(fā)展提高，管理制度也日趨完善，原有的傳統(tǒng)屈曲約束支撐安裝方法已不能適應(yīng)現(xiàn)在的發(fā)展需要。為了及時適應(yīng)每天不斷激烈的市場競爭形勢，有效融合建筑市場和新型施工管理體制的需要，要具備建造現(xiàn)代化建筑物的先進(jìn)技術(shù)實力和切實可行的方案編制與實施能力，就必須對現(xiàn)在的屈曲約束支撐安裝方法進(jìn)行改善提高。

4.1 屈曲約束支撐的各工序檢驗標(biāo)準(zhǔn)

在通常情況下，材料采用屈服強(qiáng)度為235 MPa和345 MPa，牌號分別為Q235B和Q345B鋼材作為屈曲約束支撐芯板，并及時真實的對材料進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢標(biāo)準(zhǔn)如下：應(yīng)具有常溫下27 J沖擊韌性功，伸長率應(yīng)大于30%，芯材的屈強(qiáng)比不應(yīng)大于0.8。

4.2 安裝前準(zhǔn)備

屈曲約束支撐安裝前應(yīng)對與支撐連接的上下梁柱節(jié)點進(jìn)行校核，這種校核非常重要，校核的目的是對型鋼梁柱的精準(zhǔn)度做全面的摸底，清楚偏差的大小及方向，在安裝屈曲約束支撐時就可以有針對性的進(jìn)行規(guī)范內(nèi)調(diào)整，使誤差盡量減小，甚至無偏差，只有這樣，才能把屈曲約束支撐的作業(yè)發(fā)揮到極致，使地震來時有備無患。當(dāng)出現(xiàn)上述偏差時，不能慌，要冷靜地想一想，問題到底出在什么地方，避免以后出現(xiàn)類似偏差，給以后施工總結(jié)經(jīng)驗，并應(yīng)采取相應(yīng)的措施予以糾偏、矯正后再進(jìn)行屈曲約束支撐的安裝。矯正的措施和方法應(yīng)分別對待，充分合理利用現(xiàn)有條件，在不損害其余作業(yè)的情況下盡快盡量的矯正，切忌只顧各自施工，形成矯正時再次造成其余作業(yè)偏差。

4.3 安裝方法

1)屈曲約束支撐在專業(yè)工廠按現(xiàn)場測量尺寸加工，現(xiàn)場測量后在實際尺寸的基礎(chǔ)上應(yīng)減去15 mm～20 mm的焊縫間隙，且加工時應(yīng)考慮屈曲約束支撐兩端坡口形式及坡口尺寸。加工完成后，應(yīng)進(jìn)行編號及取樣試驗，試驗合格后運(yùn)送到施工現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

2)因屈曲約束支撐的特殊功能及性質(zhì)，屈曲約束支撐的形式一般有：人字形支撐、V字形支撐、單斜桿支撐等等。

3)屈曲約束支撐吊裝時應(yīng)注意安全，采用穩(wěn)妥保險的機(jī)械設(shè)備，一般采用電動倒鏈配合人工進(jìn)行吊裝。

4)對于焊接性屈曲約束支撐，要注意以下內(nèi)容：a.屈曲約束支撐在出廠前一端開好剖口(屈曲約束支撐兩端嚴(yán)禁切割)，與支撐上端連接的節(jié)點板對接部位開坡口。b.成品支撐構(gòu)件焊有專用的吊耳(沿支撐長度有兩道)，可直接穿入吊索進(jìn)行吊裝，用倒鏈葫蘆吊作為吊裝設(shè)備，支撐有吊耳的面朝上。c.起吊通常為兩端不等高起吊，首先牽拉支撐下端到達(dá)安裝部位，支撐上端可通過臨時支架就位。d.支撐就位后采用鋼料點焊等措施進(jìn)行臨時固定。e.臨時固定并進(jìn)行校正，這是非常關(guān)鍵的一步，安裝質(zhì)量水平的高低就看這一步，校正需與軸線等主線進(jìn)行對比，校正時要多人配合，使偏差位置方向等要素同時進(jìn)行。f.校正完畢后，核對支撐；兩端先進(jìn)行電焊固定，然后焊接支撐的下端節(jié)點，下端節(jié)點焊接完畢后，再焊接上端節(jié)點。g.焊接完成后，應(yīng)對連接焊縫進(jìn)行探傷檢查，并且應(yīng)達(dá)到設(shè)計探傷要求。h.焊接驗收，采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)焊縫外形尺寸》的規(guī)定來檢測焊接外形尺寸。采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》的規(guī)定來進(jìn)行焊接接頭內(nèi)部缺陷分級，焊縫質(zhì)量等級及缺陷分級應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)JGJ 81—2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程規(guī)定。

4.4 屈曲約束支撐涂裝要求

通常情況下為表面處理、底漆、中間漆、面漆4個涂裝程序。1)表面處理：要清理干凈，不得有灰塵及雜物。2)底漆：采用無氣噴涂方式噴涂鋅粉含量不小于80%的環(huán)氧富鋅防銹漆，干膜厚度為80 μm。3)中間漆：環(huán)氧云鐵漆，采用無氣噴涂方式噴涂，干膜厚度為40 μm。4)面漆：白聚氨酯面漆，采用無氣噴涂方式噴涂，干膜厚度為40 μm。

5 結(jié)語

在知識經(jīng)濟(jì)時代，安全越來越重要，在建筑施工中，防震是安全為天的最好表現(xiàn)，努力發(fā)揮減震的作用，是我們當(dāng)代工程師應(yīng)負(fù)起的首要責(zé)任和應(yīng)擔(dān)當(dāng)?shù)闹厝?，作為施工單位的一份子，傳播和發(fā)揚(yáng)與此有關(guān)的知識，是我現(xiàn)在和將來應(yīng)該奮斗的不容推辭的工作，我將努力為之貢獻(xiàn)僅有的光和熱。在此我說明一下，盡管我已竭盡大部分力來寫此論文，但我堅信仍有很多不足之處，望各位老師和朋友批評指正，我將不勝感激。

[1] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] JGJ 81—2002，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程[S].

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[6] TJ型屈曲約束支撐設(shè)計手冊[Z].

[7] CECS 260:2009，端板式半剛性連接鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[8] GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

本工程外紗結(jié)構(gòu)分為A，B，C，D四個分區(qū)，A區(qū)與C區(qū)，B區(qū)與D區(qū)分別為旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)分區(qū)特點，將施工分區(qū)劃分為與結(jié)構(gòu)分區(qū)一致，施工分區(qū)劃分如圖6所示。

Discussion on BRB installation construction

Chai Xiwei

(ShanxiThirdConstructionEngineeringCompany,Taiyuan030024,China)

This paper discussed the role and advantages of BRB, introduced the main types of BRB, according to encounter various problems in BRB installation, described the matters in attention in installation, in order to improve the safety of building structures under earthquake.

BRB, earthquake action, seismic performance, installation method

1009-6825(2016)32-0125-03

2016-05-28

柴喜偉(1985- )，男，工程師

TU758

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