黏滯阻尼器在多層框架建筑中的應(yīng)用研究

摘 要：本文通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)，分析設(shè)置黏帶阻尼器與未設(shè)置黏帶阻尼器的抗震性能差異，試驗(yàn)結(jié)果顯示，PCFV模型能抵抗的荷載峰值比PCF模型多28%左右。同時(shí)PCFV模型的滯回曲線更加飽滿，說(shuō)明PCFV模型的塑性變形能力更強(qiáng)，抗震性能和耗能能力更好，并且PCFV模型的剛度強(qiáng)于PCF模型。試驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)置黏滯阻尼器能有效增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能和耗能能力。本文對(duì)黏滯阻尼器在多層框架建筑中的施工要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，從施工準(zhǔn)備、預(yù)埋件安裝、耳板安裝、阻尼器安裝等方面，從技術(shù)與質(zhì)量控制上進(jìn)行剖析，為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和施工提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：黏滯阻尼器；多層框架；變頻正弦波

中圖分類號(hào)：TU 352 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

本文將圍繞黏帶阻尼器在多層框架建筑中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以青白江某小學(xué)項(xiàng)目為背景，重點(diǎn)研究配置黏滯阻尼器對(duì)裝配式框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響以及黏滯阻尼器的施工要點(diǎn)等，旨在為多層框架建筑的抗震設(shè)計(jì)和施工提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 黏滯阻尼器抗震性能試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

為簡(jiǎn)化試驗(yàn)，本次試驗(yàn)不以整個(gè)框架結(jié)構(gòu)為試驗(yàn)?zāi)Ｐ停詢砷瘑螌訂慰绲目蚣転槟Ｐ?，其中，梁柱均為裝配式鋼筋混凝土，下端與左端均固定連接。模型設(shè)置兩組進(jìn)行對(duì)比，一組無(wú)黏滯阻尼器（PCF）和一組設(shè)置黏滯阻尼器（PCFV）。兩組模型構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)均相同，柱截面尺寸為350mm×350mm，梁高350mm，梁寬200mm。梁、柱鋼筋均為三級(jí)帶肋鋼筋，柱鋼筋為8根直徑22mm的鋼筋，箍筋直徑為8mm，間距100mm，梁預(yù)制部分上面為2根12mm的鋼筋，下面為2根18的鋼筋，箍筋直徑為8mm，加密區(qū)間距為75mm，非加密區(qū)間距為100mm，梁現(xiàn)澆部分在上方放置2根18mm鋼筋。柱凈跨為3.9m，層高2.1m，混凝土等級(jí)均為C40。黏滯阻尼器參數(shù)見表1，試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D1所示。

1.2 加載方案

由于黏滯阻尼器是一種速度相關(guān)型阻尼器，其阻尼力隨速度的變化而調(diào)整[1]。因此，在PCF與PCFV試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，以位移變化控制變頻正弦波的變化，以22階循環(huán)進(jìn)行變頻加載，加載幅值與頻率的變化會(huì)影響水平加載速度值。位移幅值為1mm～78mm，變頻加載頻率按結(jié)構(gòu)頻率的取值分為5組：0.1Hz、0.2Hz、0.3Hz、0.5Hz和1.0 Hz。每種工況下加載循環(huán)次數(shù)為3次，各幅值對(duì)應(yīng)的加載頻率見表2。加載方式為由低到高逐級(jí)加載，加載頻率0.1Hz時(shí)，能使位移幅值全范圍覆蓋，因此，本次試驗(yàn)對(duì)0.1HZ加載下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

本次試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表3可知，是否設(shè)置黏滯阻尼器對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響明顯。PCF與PCFV模型分別在1 mm/0.1 Hz、2 mm/0.1 Hz的位移幅值破壞開裂。PCF模型達(dá)到正、負(fù)荷載峰值時(shí)的位移分別為42mm、54mm，PCFV模型達(dá)到正、負(fù)荷載峰值時(shí)的位移分別為54mm、66mm，此后構(gòu)件強(qiáng)度開始下降，并可以看出PCFV模型能抵抗的荷載峰值比PCF模型多28%左右。

為進(jìn)一步研究?jī)赡Ｐ驮诳拐鹦阅苌系牟町?，本文根?jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制兩試件的滯回曲線與骨架曲線，如圖2所示。

由圖2（a）可知，PCFV模型的滯回曲線更加飽滿，說(shuō)明PCFV模型的塑性變形能力更強(qiáng)，抗震性能和耗能能力更好。由圖2（b）可知，在同等加載位移下，PCFV模型對(duì)應(yīng)的荷載值基本高于PCF模型的荷載值，這與表3的荷載峰值結(jié)果類似，表明PCFV模型的剛度強(qiáng)于PCF模型。試驗(yàn)結(jié)果表明設(shè)置黏滯阻尼器能有效提高結(jié)構(gòu)的抗震性能和耗能能力。

2 黏滯阻尼器安裝施工工藝流程

黏滯阻尼器安裝施工重點(diǎn)是預(yù)埋件精確定位及阻尼器安裝控制[2]。其施工工藝流程可分為8個(gè)階段，分別為施工準(zhǔn)備、測(cè)量放線、預(yù)埋件安裝、預(yù)埋件驗(yàn)收、墻體澆筑、耳板安裝、阻尼器安裝、調(diào)試驗(yàn)收。具體施工流程如圖3所示。

3 關(guān)鍵施工工藝要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

在構(gòu)件與阻尼器送達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)仔細(xì)核對(duì)所接收構(gòu)件的數(shù)量、編號(hào)是否匹配，并檢查構(gòu)件的完整性，保證其相互配套。同時(shí)，在運(yùn)輸過(guò)程中，須根據(jù)阻尼器及鋼結(jié)構(gòu)的獨(dú)特形狀，采取恰當(dāng)?shù)慕壴c固定措施。這樣既能保護(hù)構(gòu)件的涂層免受損傷，也能保證阻尼器、鋼結(jié)構(gòu)及其零件在整個(gè)運(yùn)輸途中保持完好，不會(huì)發(fā)生變形、損壞或遺失。

鋼構(gòu)件與阻尼器利用現(xiàn)場(chǎng)土建時(shí)設(shè)置的塔吊進(jìn)行垂直運(yùn)輸。其余材料通過(guò)樓梯搬運(yùn)的形式進(jìn)行人工運(yùn)輸，因?yàn)槭褂盟醯墓しN較多，所以運(yùn)輸頻繁，施工期間應(yīng)協(xié)調(diào)好塔吊的作業(yè)區(qū)間，保證運(yùn)輸作業(yè)順利進(jìn)行。

3.2 測(cè)量放線

應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件與建筑每層的平面布置情況確定阻尼器與鋼結(jié)構(gòu)在各層的分布位置。首先，測(cè)量安裝點(diǎn)的相關(guān)尺寸，并與產(chǎn)品及構(gòu)件等尺寸進(jìn)行比對(duì)，其次，記錄安裝點(diǎn)的實(shí)測(cè)尺寸與產(chǎn)品及構(gòu)件之間的誤差，最后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)情況確定安裝尺寸和安裝點(diǎn)。安裝時(shí)采用鋼直尺、水平儀、紅外線等工具，對(duì)安裝點(diǎn)進(jìn)行劃線和定位。

3.3 預(yù)埋件安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)文件以及每層平面布置圖確定阻尼器及鋼結(jié)構(gòu)各層分布位置后進(jìn)行預(yù)埋件的安裝作業(yè)[3]。在現(xiàn)場(chǎng)鋼筋加工房制作預(yù)埋件，預(yù)埋件示意圖如圖4所示。

預(yù)埋件須安置在混凝土墻體內(nèi)，位置可按實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整，保證與阻尼器安裝尺寸吻合，防止預(yù)埋件出現(xiàn)歪斜等不良現(xiàn)象。在施工過(guò)程中，利用水平儀對(duì)預(yù)埋鋼板上表面的水平度進(jìn)行檢測(cè)，并按檢測(cè)結(jié)果對(duì)預(yù)埋件進(jìn)行找平與校直操作。預(yù)埋件安裝精度要求為標(biāo)高偏差在±2mm、水平位置偏差在±5mm，滿足安裝精度要求后，與現(xiàn)場(chǎng)主筋進(jìn)行點(diǎn)焊固定，防止因現(xiàn)場(chǎng)施工擾動(dòng)導(dǎo)致預(yù)埋件移位或產(chǎn)生誤差。

在安裝黏滯阻尼器預(yù)埋件的過(guò)程中，需要注意以下幾個(gè)方面：應(yīng)考慮安全因素，施工人員必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，佩戴適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)裝備，并保證工作區(qū)域的安全警示標(biāo)識(shí)清晰可見。環(huán)境因素（例如溫度和濕度）對(duì)預(yù)埋件安裝質(zhì)量的影響不容忽視，在安裝過(guò)程中應(yīng)采取相應(yīng)的措施來(lái)減少這些影響。此外，要對(duì)安裝過(guò)程中的重要數(shù)據(jù)和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（例如預(yù)埋件的安裝位置、固定方式以及與其他結(jié)構(gòu)的連接方式等）進(jìn)行詳細(xì)記錄。這些記錄不僅有助于后續(xù)的施工和驗(yàn)收工作，還可以為維護(hù)和改造提供寶貴的參考信息。

3.4 耳板安裝

首先，使用鋼絲刷和清潔劑徹底清理耳板預(yù)埋件上的混凝土漿、銹斑和其他雜物。保證預(yù)埋件表面光潔度達(dá)到規(guī)范要求，從而保證焊接質(zhì)量和阻尼器的安裝精度。其次，根據(jù)施工圖紙的定位要求，使用卷尺精確標(biāo)定阻尼器的安裝位置，確定耳板及限位夾板的豎向與水平中心線，并據(jù)此劃定其邊線[4]，應(yīng)將定位誤差控制在±1mm。最后，利用定向葫蘆將耳板提升至預(yù)定位置，保證耳板及限位夾板的外邊線與所劃定的邊線完全重合，并使用定位夾具或臨時(shí)支撐將耳板精確定位在預(yù)埋件上，使耳板與預(yù)埋件的貼合度達(dá)到85%以上，減少焊接變形。

當(dāng)耳板被提升至安裝高度后，通過(guò)點(diǎn)焊方式對(duì)其進(jìn)行初步定位，每側(cè)設(shè)置3個(gè)固定點(diǎn)。在定位完成后，須仔細(xì)核對(duì)耳板的中心線及耳環(huán)方向，保證耳板位置準(zhǔn)確無(wú)誤且未出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象，避免對(duì)后續(xù)的阻尼器安裝造成不良影響。在確認(rèn)耳板位置無(wú)誤后，使用預(yù)緊螺栓或夾具對(duì)耳板進(jìn)行預(yù)緊，消除間隙并防止焊接過(guò)程中發(fā)生位移。同時(shí)，使用調(diào)整工具對(duì)耳板的垂直度、水平度和平行度進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，保證各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。

采用對(duì)稱焊接或分段焊接的方法，減少焊接應(yīng)力和變形。首先，焊接耳板與預(yù)埋件的主要焊縫，其次，焊接次要焊縫和補(bǔ)強(qiáng)焊縫。將每條焊縫的層間溫度控制150℃以下，防止產(chǎn)生熱裂紋。最后，在焊接完成后，對(duì)焊縫進(jìn)行外觀檢查和內(nèi)部質(zhì)量檢查。外觀檢查應(yīng)無(wú)裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，可通過(guò)超聲波探傷或X射線檢查內(nèi)部質(zhì)量，保證焊縫質(zhì)量達(dá)到二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 阻尼器安裝

采用件銷軸將黏滯阻尼器與上耳板連接牢固，并保證上耳板與銷軸連接后的縫隙公差在0.3mm內(nèi)。采用吊裝設(shè)備將黏滯阻尼器連同上耳板精準(zhǔn)放置到預(yù)定位置，用銷軸連接固定黏滯阻尼器與下耳板。

使用千斤頂或吊裝設(shè)備對(duì)黏滯阻尼器進(jìn)行水平調(diào)整，并利用水平儀進(jìn)行精確測(cè)量，保證阻尼器處于水平狀態(tài)且無(wú)偏扭，需要將角度誤差控制在1°內(nèi)[5]。若存在角度誤差，則通過(guò)調(diào)整節(jié)點(diǎn)板來(lái)校正，滿足規(guī)范要求后，再點(diǎn)焊固定上耳板與對(duì)應(yīng)預(yù)埋件。黏滯阻尼器觀感質(zhì)量檢查見表4。

涂裝保護(hù)是阻尼器安裝施工的最后一道工序，目的是為了防止阻尼器及其相關(guān)部件在日后的使用過(guò)程中受到腐蝕和銹蝕的影響，從而保證阻尼器的使用壽命和性能。當(dāng)涂裝保護(hù)時(shí)，可以使用砂紙、鋼絲刷或化學(xué)清洗劑等方法對(duì)待保護(hù)的部位進(jìn)行清理，使其表面無(wú)油污、銹跡和其他雜質(zhì)。在清理完成后，應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行檢查，保證無(wú)遺漏。

涂裝施工時(shí)選擇合適的防腐防銹涂料進(jìn)行涂裝。涂裝時(shí)應(yīng)均勻涂抹，避免出現(xiàn)漏涂、流掛等缺陷。對(duì)阻尼器預(yù)埋件表面、耳板及焊縫等關(guān)鍵部位應(yīng)特別注意涂裝的均勻性和完整性。

4 結(jié)論

本文對(duì)黏帶阻尼器在多層框架建筑中的應(yīng)用進(jìn)行研究，得出以下結(jié)論。1）是否設(shè)置黏滯阻尼器對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響明顯。PCF模型、PCFV模型達(dá)到正、負(fù)荷載峰值時(shí)的位移分別為42mm、54mm/54mm、66mm，此后構(gòu)件強(qiáng)度開始下降，PCFV模型能抵抗的荷載峰值比PCF模型多28%左右。2）PCFV模型的滯回曲線更加飽滿，說(shuō)明PCFV模型的塑性變形能力更強(qiáng)，抗震性能和耗能能力更好。3）在同等加載位移下，PCFV模型對(duì)應(yīng)的荷載值基本高于PCF模型的荷載值，表明PCFV模型的剛度強(qiáng)于PCF模型。

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