屈曲約束支撐施工質量控制要點淺析

尚俊田（北京興電國際工程管理有限公司， 北京 100048）

0 引 言

為了減少地震對房屋結構的破壞，人們設計出了屈曲約束支撐，并通過不斷試驗對其“支撐”和“耗能”作用進行研究和優(yōu)化。屈曲約束支撐由最初的墻板式逐漸演變成了由芯板、外約束體系、無粘結材料和填充層組成的型式（見圖1）。同時芯板截面形式、外約束體系截面型式、無粘結材料種類和填充層材料也隨著工程設計的要求發(fā)生了巨大的變化，屈曲約束支撐逐漸向輕型化、裝配式和多型化發(fā)展。

圖1 屈曲約束支撐構件構造圖

隨著屈曲約束支撐在新建工程和已有建筑的加固和改造中的廣泛應用，其制作和安裝施工的質量驗收顯得越發(fā)重要，但國家標準中其驗收要求并不明確，因此需加強對屈曲約束支撐質量控制要點的研究，以提高對屈曲約束支撐施工質量的控制水平。

1 屈曲約束支撐簡介

屈曲約束支撐是一種在受拉和受壓時均能達到屈服而不失穩(wěn)的軸力構件，屈曲約束支撐可以實現(xiàn)“小震經(jīng)濟、中震不壞、大震易修、余震不倒”，能夠滿足現(xiàn)行國家標準規(guī)定的抗震設防要求。

屈曲約束支撐根據(jù)工程應用模式的不同可分為耗能型屈曲約束支撐、屈曲約束支撐型阻尼器和承載型屈曲約束支撐三類。承載型屈曲支撐僅保證約束構件的屈服；耗能型屈曲約束支撐既能保證構件不屈服，還能保證芯板屈服后的耗能能力；屈曲約束支撐型阻尼器是一種位移相關型消能器。

屈曲約束支撐芯板由特定強度的鋼板制成，常見的芯板截面形式有一字形、十字形、工字型、T形和雙T形等，分別適用于不同的剛度要求和耗能需求；常見的外約束體系截面型式有矩形管、圓形管等；填充層材料有砂漿、混凝土、灌漿料或鋼板節(jié)點約束固定等；無粘結可膨脹材料種類有橡膠、環(huán)氧樹脂、硅膠、聚乙烯等，可以有效減少或消除芯材受約束段與填充材料之間的剪力。

屈曲約束支撐可按V型、人字型、單斜型布置；屈曲約束支撐構件與鋼框架、鋼筋混凝土框架的連接可采用高強度螺栓連接、鉸接連接、焊接或兩種連接方式組合的形式。

2 屈曲約束支撐施工工藝流程

屈曲約束支撐施工質量控制應從深化設計開始到防火驗收結束。完整的屈曲約束支撐施工工藝流程如下：屈曲約束支撐深化設計→支撐構件加工→預埋件安裝→節(jié)點板安裝→支撐構件進場驗收→連接節(jié)點糾偏→支撐構件吊裝→支撐臨時固定→支撐最終固定→支撐連接部位防腐→支撐防火→支撐施工驗收。

3 屈曲約束支撐施工質量控制重難點分析

（1）屈曲約束支撐須專業(yè)廠家在原設計和鋼結構深化設計的基礎上進行深化設計，并須做相應的型式試驗和構件出廠檢驗報告，技術性強。

（2）不同廠家的不同類型的屈曲約束支撐都有各自的專利權，并且不對外公開，不利于支持構件制作質量控制。

（3）屈曲約束支撐用材料的檢驗試驗和制作施工質量控制由專業(yè)廠家完成，對其質量自控管理體系要求高。

（4）屈曲約束支撐施工須編制專項施工方案，明確安裝、緊固和焊接施工等技術要求，并須向安裝人員作書面技術交底。

（5）屈曲約束支撐構件噸位大，運輸、吊裝就位難度大，施工安全風險高。

（6）屈曲約束支撐布置和連接形式多樣，預埋件和節(jié)點板構造復雜，構件制作、安裝精度要求高，施工質量控制難度大。

（7）屈曲約束支撐施工和驗收的相關國家標準規(guī)范不完善，檢查和驗收要求不統(tǒng)一。

4 屈曲約束支撐構件施工質量控制要點

屈曲約束支撐的施工質量驗收國家標準并無詳細要求，經(jīng)查閱相關國家、行業(yè)、地方、企業(yè)標準和規(guī)范，與屈曲約束支撐施工和驗收有關的技術文件主要有GB 50205—2020《鋼結構工程施工質量驗收標準》、JG/T 209—2012《建筑消能阻尼器》、JGJ 297—2013《建筑消能減震技術規(guī)程》、JGJ 99—2015《高層民用建筑鋼結構技術規(guī)程》和DBJ/CT 105—2011《TJ屈曲約束支撐應用技術規(guī)程》等。這些標準和規(guī)范對屈曲約束支撐的施工和驗收提出了相關要求，但相關內容不全面，要求不統(tǒng)一，工程師在工程實踐中往往難以把握，也難以到對其進行全面的施工質量控制。筆者根據(jù)屈曲約束支撐構件的施工特點將其施工質量控制要點詳述如下。

4.1 屈曲約束支撐構件深化設計和型式檢驗

屈曲約束支撐、屈曲約束支撐節(jié)點與結構梁、柱的連接、支撐與填充墻體等構件的連接構造設計應符合《建筑抗震設計規(guī)范》和《鋼結構設計標準》等規(guī)范要求。屈曲約束支撐的專業(yè)生產廠家須根據(jù)設計圖、鋼結構深化詳圖及支撐產品型式試驗結果，進行支撐構件深化設計，確定工程項目支撐構件連接形式和精確長度尺寸，并應經(jīng)原設計確認。

屈曲約束支撐專業(yè)生產廠家須進行型式檢驗并提供型式檢驗報告，型式檢驗應由第三方檢測單位出具。不同的屈曲約束支撐產品其檢驗內容有所不同，耗能型屈曲約束支撐型式檢驗要求和檢驗項目可按照《建筑消能阻尼器》要求執(zhí)行。

屈曲約束支撐型式試驗、支撐構件特殊低屈服強度鋼材采購、產品制作等都需要較長的時間周期，設計有屈曲約束支撐的工程項目應盡早啟動相關工作。

4.2 屈曲約束支撐構件材料及產品性能質量控制

鑒于屈曲約束支撐構件專業(yè)生產廠家對知識產權的保護，工程師難以對屈曲約束支撐構件制作過程進行質量控制，但應根據(jù)《鋼結構工程施工質量驗收標準》，要求廠家提供支撐構件所用芯材、外約束鋼板和連接節(jié)點板鋼材、焊接材料、高強度螺栓緊固件和防腐涂裝材料的質量證明書或產品合格證及相關材料的復試報告，并提供高強度螺栓連接摩擦面抗滑移系數(shù)試驗報告、焊縫焊接質量檢驗報告和產品出廠檢驗報告。

專業(yè)生產廠家應提供屈曲約束支撐構件產品合格證，構件應表面平整，無機械損傷、銹蝕和毛刺，標記清晰；構件焊縫外觀、栓接節(jié)點螺栓孔等施工質量，應符合《鋼結構工程施工質量驗收標準》要求。屈曲約束支撐構件尺寸偏差要求，如表1所示。

表1 屈曲約束支撐構件尺寸偏差要求

屈曲約束支撐產品性能應進行出廠檢驗，不同標準和規(guī)范對抽檢數(shù)量等規(guī)定并不相同，建議專業(yè)廠家按設計要求或按經(jīng)設計同意的標準規(guī)范的要求進行檢驗，檢測項目包括力學性能和耐久性等，檢測用構件不得用于主體結構。

屈曲約束支撐構件在焊接施工、堆放和運輸時需采取保護措施，防止構件發(fā)生變形和涂層破損。

4.3 預埋件、節(jié)點板安裝質量控制

按照深化圖紙加工預埋件和節(jié)點板，根據(jù)工程施工現(xiàn)場進度做好預埋件和節(jié)點板的安裝施工，確保支撐構件的預埋件和節(jié)點板安裝與主體結構施工同步進行。

為保證屈曲約束支撐安裝施工質量，須對屈曲約束支撐連接的預埋件和節(jié)點板各種連接節(jié)點形式的施工質量進行控制?？刂埔c，如表2所示。

表2 屈曲約束支撐構件連接節(jié)點施工質量控制要點

4.4 屈曲約束支撐安裝施工質量控制

屈曲約束支撐的安裝應按專項施工方案進行，須對支撐構件運輸和吊裝、安裝順序、節(jié)點板糾偏等進行控制。

屈曲約束支撐運輸、堆放和吊裝時做好保護，防止損傷構件；吊裝專用吊耳應在加工廠焊接完成，禁止現(xiàn)場在支撐構件上隨意焊接吊耳和進行切割坡口等操作。

屈曲約束支撐構件的安裝順序應符合設計、專業(yè)廠家及施工方案相關要求。主體結構為鋼結構的支撐一般采用平行安裝法，平面上應從中部向四周開展，豎向應從下向上逐漸進行；主體結構為現(xiàn)澆混凝土結構的支撐一般采用后裝法。屈曲約束支撐構件吊裝就位后應采用安裝螺栓或焊接鋼片進行臨時固定。

屈曲約束支撐安裝前應對與其相連接的上、下梁柱節(jié)點板位置和平面偏差進行檢查，存在偏差時可按施工方案中的措施予以糾偏，糾偏措施一般包括火焰校正、安裝底座鋼板、調整連接板及節(jié)點板等。當節(jié)點板偏移量超過容許偏差時，應由設計單位會同生產廠家等單位制定專項糾偏措施進行糾偏。

4.5 屈曲約束支撐連接施工質量控制

承載型屈曲約束支撐與主體結構同步安裝固定，耗能型屈曲約束支撐一般先臨時固定，待主體結構安裝完成后再最終固定。

屈曲約束支撐在安裝校正合格后方可進行連接施工，不同的屈曲約束支撐連接方式其施工質量控制要點完全不同（如表3所示）。

表3 屈曲約束支撐連接方式及質量控制要點

采用高強度螺栓連接需考慮螺栓緊固所需的操作空間且穿入方向應一致，先采用臨時螺栓固定，待檢查合格后方可安裝高強螺栓并按照緊固順序先初擰后終擰。

采用焊接連接固定時單個支撐構件現(xiàn)場焊接時先焊接一側節(jié)點再焊接另一側節(jié)點；十字型和王字型等復雜焊接連接節(jié)點應按施工方案確定的焊縫焊接順序施焊，應盡量對稱焊接并根據(jù)設計要求進行焊后應力消除等。

采用鉸接連接則連接板與屈曲約束支撐耳板需配套加工，先安裝上節(jié)點后安裝下節(jié)點；栓焊混合連接一般應先栓后焊；最終固定時間根據(jù)設計要求或批準的施工方案確定。

4.6 屈曲約束支撐防腐、防火施工質量控制

屈曲約束支撐構件的防腐和防火施工質量直接影響其使用性和耐久性，其構件和現(xiàn)場連接節(jié)點的防腐和防火施工應符合設計要求，其施工質量控制和驗收按《鋼結構工程施工質量驗收標準》進行。

5 結 語

本文通過對屈曲約束支撐構件的深化設計、制作和安裝施工全過程進行分析，結合與屈曲約束支撐相關的標準規(guī)范，明確了屈曲約束支撐施工質量控制要點，可為相關工程技術人員開展屈曲約束支撐施工質量控制和工程驗收提供參考。