高抗震設(shè)防烈度鋼結(jié)構(gòu)低屈服點(diǎn)屈曲約束支撐施工技術(shù)應(yīng)用研究

施鍇 陳至亮 王世雄 林建兵

中國建筑第四工程局有限公司 廣東 廣州 510665

1 前言

屈曲約束支撐又被稱為防屈曲支撐或BRB(Buckling restrained brace)，此類產(chǎn)品的技術(shù)最早在1973年在日本發(fā)展，當(dāng)時(shí)研制出最早的的屈曲約束支撐—墻板式防屈曲耗能支撐，并通過加入不同無粘結(jié)材料，對其進(jìn)行拉壓試驗(yàn)；1994，美國加入對防屈曲支撐體系的研究，主要進(jìn)行設(shè)計(jì)研究試驗(yàn)研究，并且結(jié)合理論計(jì)算分析，對屈曲約束支撐的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了比較分析。

2 工程概況

某學(xué)校工程由學(xué)術(shù)中心、體育與藝術(shù)中心及宿舍綜合樓三部分構(gòu)成。其中學(xué)術(shù)中心地下1層、地上5層，建筑高度23.550米，為鋼框架結(jié)構(gòu)；體育與藝術(shù)中心地下局部1層，地上2層，為混凝土框架結(jié)構(gòu)（含屋面網(wǎng)架）；宿舍綜合樓地下1層（-1F底為隔震層）、地上5層，為框架結(jié)構(gòu)。

3 工藝特點(diǎn)

（1）對普通支撐結(jié)構(gòu)，大震作用下一旦支撐屈曲，將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度迅速的退化，若是采用屈曲約束支撐，就可以很好的避免這個(gè)問題。

（2）屈曲約束支撐在小震下增加了結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，減小結(jié)構(gòu)在水平荷載下的位移，在強(qiáng)度較大地震情況下，屈曲約束支撐能夠發(fā)揮其優(yōu)越的耗能能力，起到保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能的作用。

（3）金屬阻尼器構(gòu)造小型化、早屈服、早耗能，具有抗側(cè)剛度大、延性比大，以及材料利用率高、經(jīng)濟(jì)性好、滯回曲線飽滿，耗能能力強(qiáng)且穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

4 工藝原理

（1）屈曲約束支撐有耗能型屈曲約束支撐、承載性屈曲約束支撐和屈曲約束支撐阻尼器三種類型。耗能型屈曲約束支撐既能保證構(gòu)件不屈曲，還能保證芯板屈服后的耗能能力。

（2） 屈曲約束支撐是由3個(gè)部分組成的，包括1核心單元、2約束單元和3滑動(dòng)機(jī)制單元。其中，約束單元又被稱作側(cè)向支撐單元，其作用是提供約束機(jī)制，起到防止核心單元受軸壓時(shí)發(fā)生整體或余部屈曲的目的。滑動(dòng)機(jī)制單元又可稱作脫層單元，目的是在核心單元與約束單元間提供一個(gè)滑動(dòng)的界面，使支撐在受拉和受壓時(shí)都具有相似的力學(xué)性能，從而避免核心單元在受壓膨脹后，與約束單元間產(chǎn)生摩擦力而造成軸壓力的增加。

（3）剪切型金屬阻尼器（Metal Yield Damper，以下簡稱MYD）是一種位移型阻尼器，利用金屬屈服后通過晶體內(nèi)摩擦消耗能量。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 屈曲約束支撐工藝流程

5.1.1 屈曲約束支撐工藝流程

1.現(xiàn)場測量預(yù)留節(jié)點(diǎn)的距離→2.現(xiàn)場修正節(jié)點(diǎn)板的長度→3.綁扎→4.構(gòu)件起吊→5.就位→6.臨時(shí)固定－7.校正→8.最終固定。

5.1.2 屈曲約束支撐工藝要點(diǎn)

（1）支撐安裝前應(yīng)對與支撐連接的上下梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行校核。

（2）屈曲約束支撐由工廠完成加工，然后運(yùn)送到施工現(xiàn)場，再進(jìn)行現(xiàn)場安裝。

（3）支撐構(gòu)件焊有專用吊耳，直接進(jìn)行吊裝。

（4）起吊為兩端不等高起吊，先是牽拉支撐下端達(dá)到安裝部位，支撐上端由臨時(shí)支架就位。

（5）支撐就位后，進(jìn)行臨時(shí)固定，再對支撐位置進(jìn)行校正。

（6）按設(shè)計(jì)要求校正無誤后，對支撐兩端進(jìn)行對接焊接。

5.2 阻尼器工藝流程

5.2.1 工藝流程

（1）根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的要求，在結(jié)構(gòu)上標(biāo)出對應(yīng)位置，并對軸線、標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核；

（2）在結(jié)構(gòu)上安裝連接節(jié)點(diǎn)，包括節(jié)點(diǎn)板、高強(qiáng)螺栓、化學(xué)螺栓等；

（3）安裝金屬抗震阻尼器；

（4）密封，防銹處理。

5.2.2 操作要點(diǎn)

5.2.2.1 安裝前準(zhǔn)備

（1）材料進(jìn)場后需經(jīng)各方進(jìn)行驗(yàn)收。

（2）檢查產(chǎn)品實(shí)際尺寸，吊運(yùn)過程中要有專業(yè)人員現(xiàn)場指揮，操作工人要做好安全措施。

（3）安裝前進(jìn)行現(xiàn)場尺寸復(fù)核。

5.2.2.2 施工注意事項(xiàng)

（1）坡口的碳渣、氧化層、鐵銹清除干凈，露出金屬本色，剖口按圖紙規(guī)定設(shè)置，在允許偏差范圍內(nèi)。

（2）焊接內(nèi)在質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，外觀質(zhì)量符合規(guī)范。

（3）注意所用鋼絲繩必須在安全系數(shù)范圍內(nèi)使用，不能超載、超重吊裝，吊裝下方禁止站人；鋼絲繩受剪切力起吊時(shí)，采取保護(hù)措施。起吊件時(shí)防止加速過快，并起吊平穩(wěn)，禁止斜吊硬拉。

6 安全措施

（1）焊工必須持證上崗，

（2）清根、切割注意帶好防護(hù)用品，防止砂輪塊損傷，飛濺傷人，氣割燙傷人。

（3）焊接用專業(yè)工人，杜絕成品損壞及火災(zāi)發(fā)生。安裝場地具有相應(yīng)的滅火器材，防止火災(zāi)的發(fā)生。

（4）注意所用鋼絲繩必須在安全系數(shù)范圍內(nèi)使用，不能超載、起重吊裝，吊裝下方嚴(yán)禁站人，時(shí)常維護(hù)起重機(jī)具及工具，鋼絲繩受剪切力起吊時(shí)，注意采取保護(hù)。

7 環(huán)保措施

（1）嚴(yán)格遵照當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)規(guī)定執(zhí)行，未經(jīng)夜間施工許可證情況下，22時(shí)以后不得進(jìn)行有噪音的施工作業(yè)。

（2）專業(yè)施工隊(duì)進(jìn)場后，組織所有施工人員學(xué)習(xí)環(huán)保、環(huán)衛(wèi)的有關(guān)規(guī)定。

8 效益分析

8.1 經(jīng)濟(jì)效益

該施工技術(shù)成功指導(dǎo)了本項(xiàng)目的實(shí)施，其施工組織的合理性及科學(xué)性給項(xiàng)目帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

8.2 社會(huì)效益

本施工技術(shù)的成功實(shí)踐，不僅推動(dòng)了新型建造技術(shù)的發(fā)展，而且培養(yǎng)了許多新興技術(shù)人才，對類似結(jié)構(gòu)工藝施工提供了重要的數(shù)據(jù)支持和參考。

9 結(jié)語

高抗震設(shè)防烈度鋼結(jié)構(gòu)低屈服點(diǎn)屈曲約束支撐施工技術(shù)在本項(xiàng)目得到很好地應(yīng)用，不僅帶動(dòng)了屈曲約束支撐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展也創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，可為其他相關(guān)采用消能減震技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目做技術(shù)參考借鑒。