談減震技術(shù)在工程中的應(yīng)用

秦 琛 安潤梅

(太原理工大成工程有限公司，山西 太原 030024)

談減震技術(shù)在工程中的應(yīng)用

秦 琛 安潤梅

(太原理工大成工程有限公司，山西 太原 030024)

自汶川地震后高度重視防震減災工作，建筑物采用阻尼器、屈曲約束支撐等減震技術(shù)，以達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的目標。現(xiàn)以忻一中項目工程為例，介紹減震技術(shù)的應(yīng)用，希望給該技術(shù)在以后工程中的應(yīng)用提供一定的參考價值。

阻尼器，減震，屈曲約束支撐，金屬剪切

0 引言

自2008年5月12日，四川汶川縣發(fā)生8級大地震，給當?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)造成極大的損失。中央、省委、省政府及地區(qū)政府高度重視防震減災工作。阻尼器減隔震技術(shù)符合國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、山西省關(guān)于推廣醫(yī)院、學校采用減隔震技術(shù)的精神，可在山西省乃至全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，該技術(shù)具有很高的社會和經(jīng)濟價值。忻州市第一中學校北校區(qū)項目作為新校區(qū)廣泛地應(yīng)用了阻尼器等減震技術(shù)，主要應(yīng)用了屈曲約束支撐和金屬剪切型阻尼器。

1 工程概況

忻州市第一中學校北校區(qū)項目工程總建筑面積126 976.20 m2，其中包括17棟樓，一個看臺，三個門衛(wèi)，均為框架結(jié)構(gòu)，其中運用阻尼器樓座共計9棟樓。09-11教學樓，均為地上4層，建筑面積6 161.52 m2，每樓均有21套四肢阻尼器，21套兩肢阻尼器，32套墻式阻尼器；12綜合樓，地上4層，建筑面積7 042.54 m2,有18套兩肢阻尼器，36套墻式阻尼器；13實驗樓，地上4層，建筑面積7 984.23 m2,有18套兩肢阻尼器，24套墻式阻尼器，5套屈曲約束支撐；14圖書樓，地上4層，建筑面積6 865.93 m2，有5套四肢阻尼器，19套兩肢阻尼器，13套墻式阻尼器；15會議中心，地上2層，地下1層，建筑面積地上6 829.33 m2，地下4 141.13 m2，有3套四肢屈曲約束支撐，9套兩肢屈曲約束支撐，8套單肢屈曲約束支撐；16行政樓，地上5層，建筑面積3 835.32 m2，有1套四肢阻尼器，12套兩肢阻尼器，6套墻式阻尼器，2套屈曲約束支撐；18體育館，地上1層，建筑面積6 289.63 m2，有13套兩肢屈曲約束支撐，4套屈曲約束支撐。

2 屈曲約束支撐

2.1屈曲約束支撐的減震原理

屈曲約束支撐，是近幾年推廣運用的一種新型鋼結(jié)構(gòu)支撐，它主要原理是通過滯回性能和優(yōu)良的耗能能力來實現(xiàn)的。屈曲約束支撐阻尼器是由三部分組成，即可屈服材料、套筒以及它們之間的填充材料。其中主要由可屈服材料來承受外部荷載作用，從而體現(xiàn)優(yōu)良的滯回性能以及耗能作用。

2.2屈曲約束支撐的優(yōu)點

屈曲約束支撐彈性剛度高比較容易滿足規(guī)范的變形要求，當?shù)卣饡r受到拉力、壓力等外力作用時均可以屈服，當遭受強震時就可發(fā)揮更強、更穩(wěn)定耗量作用，可保護其他構(gòu)件免遭破壞。屈曲約束支撐安裝施工方便且經(jīng)濟合理，安裝位置及形式可以靈活設(shè)計。

2.3屈曲約束支撐主要結(jié)構(gòu)形式

主要包括單肢屈曲支撐(見圖1)、兩肢屈曲約束支撐(見圖2)、四肢屈曲約束支撐(見圖3)。

3 金屬剪切型阻尼器

3.1金屬剪切型阻尼器減震的基本原理

阻尼器主要通過耗能能力來實現(xiàn)的，它由翼緣板、耗能材料、約束機制三部分組成。在非地震正常工作階段，阻尼器作為結(jié)構(gòu)的一部分，可提供結(jié)構(gòu)附加剛度；在發(fā)生地震時或在風荷載作用下，耗能器不僅提供附加剛度而且起到了阻尼作用，通過低屈服點軟鋼耗能材料的塑性變形來耗散地震產(chǎn)生的能量，進而起到了減震的作用。

3.2與普通結(jié)構(gòu)相比金屬剪切型阻尼器結(jié)構(gòu)優(yōu)點

金屬剪切型結(jié)構(gòu)形式能滿足規(guī)范各項指標要求，可以實現(xiàn)良好的抗震性能，同時連梁處為帶剪力墻結(jié)構(gòu)體系中集中變形最大處，顯著提高了耗能效率。連梁為框剪或剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防第一道防線，而普通混凝土連梁一旦開裂后性能會顯著降低，通過在普通混凝土連梁處設(shè)置金屬剪切型，在不額外占用建筑空間也不影響建筑使用功能前提下，利用結(jié)構(gòu)變形最集中部位設(shè)置阻尼器，大大提高了耗能效率。采用此種方式具有很好的力學性能及經(jīng)濟性，便于施工，金屬剪切型采用低屈服點軟鋼制作，其具有較大剛度和較高耗能性能，可高效的實現(xiàn)消能減震目標，與此同時，金屬剪切型在后期使用中無需特別維護，使用壽命與主體結(jié)構(gòu)一致。

3.3金屬剪切型阻尼器的結(jié)構(gòu)形式

主要包括墻式金屬剪切型阻尼器(見圖4)，兩肢金屬剪切型阻尼器(見圖5)，四肢金屬剪切型阻尼器(見圖6)。

4 忻州一中北校區(qū)項目工程減震技術(shù)產(chǎn)品的安裝施工

4.1屈曲約束支撐施工安裝

屈曲約束支撐是在主體結(jié)構(gòu)施工過程中首先安裝預埋件，屈曲約束支撐與預埋件連接可采用螺栓連接、銷軸連接、焊接連接，忻州一中項目工程出于經(jīng)濟適用角度考慮主要采用螺栓連接。

4.2金屬剪切型阻尼器安裝

在框架梁、剪力墻上預留鋼筋和埋件，主體結(jié)構(gòu)施工完成后，混凝土剪力墻施工不到頂，預留一定的縫隙安裝軟鋼阻尼器，本工程主要采取焊接連接方式。

4.3減震產(chǎn)品施工安裝重點及難點解決措施

1)構(gòu)件重，人工運料難。

解決策略：焊接炮車搬運大構(gòu)件。

2)工期緊，冬季施工。

解決措施：a.選擇低氫、低硫、低磷焊接材料，嚴格按照規(guī)范對焊接材料的儲存、發(fā)放、回收和暴露時間進行控制，降低焊接材料對溫度的影響。b.合理安排焊接接頭的焊接順序，部件的裝配焊接順序。c.焊前用乙炔氧氣對構(gòu)件加熱處理，起到除霜的作用，焊后及時進行后熱處理，保證焊接一次合格率。

3)鋼構(gòu)件現(xiàn)場安裝難度大。

解決措施：樓內(nèi)不能使用機械吊裝，構(gòu)件采用2 t,5 t倒鏈吊裝。

4)現(xiàn)場塔吊使用難。

解決措施：2層，3層材料需塔吊吊到2層，3層運料平臺，然后使用炮車運到位。需長時間占用塔吊，以往經(jīng)驗，塔吊主要用于吊裝鋼筋、模板、鋼管，現(xiàn)場協(xié)調(diào)難度大，構(gòu)件需晚上加班運料。

5 工程質(zhì)量的控制要點

5.1事前質(zhì)量控制

5.1.1工程監(jiān)理部協(xié)助建設(shè)方對阻尼器單位的考察與選擇

本工程中預埋件主要以鋼結(jié)構(gòu)為主，分為制作、安裝兩個階段，均由同一個施工單位完成，對該企業(yè)的企業(yè)資質(zhì)、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)力量、機械設(shè)備、操作工人數(shù)量、素質(zhì)、資格，類似業(yè)績等情況進行考察，選擇有能力承擔本項目施工的施工單位。

5.1.2做好工程的圖紙會審

施工圖是監(jiān)理質(zhì)量控制的主要依據(jù)之一，首先組織相關(guān)人員結(jié)合工程特點，對本專項工程的設(shè)計圖紙會同參建各方進行認真會審，并形成正式文件，作為工程施工和監(jiān)理的主要依據(jù)。

5.1.3嚴格把控材料質(zhì)量

對涉及結(jié)構(gòu)安全和功能的原材料及半成品進行現(xiàn)場檢查、驗收，嚴格按規(guī)定復檢，監(jiān)理及施工單位進行現(xiàn)場見證取樣，特別阻尼器均安排專人從廠家制作到武漢實驗室送檢，檢測進行全程跟蹤監(jiān)督。

5.2事中質(zhì)量控制

5.2.1預埋件制作階段的監(jiān)理質(zhì)量控制

本項目預埋件現(xiàn)場進行制作，對材料的下料、組裝、焊接、涂裝等每道工序、每個分項都實施嚴格控制，并做好相應(yīng)的檢測工作。

5.2.2阻尼器安裝階段監(jiān)理質(zhì)量控制

監(jiān)理、施工單位加強內(nèi)部質(zhì)量管理體系和質(zhì)保體系的運行，確保施工方落實組織、技術(shù)、管理、經(jīng)濟措施，重點對安裝方案的合理性、落實情況、安裝測量、安裝螺栓連接、焊接質(zhì)量、預埋件及阻尼器安裝位置的準確性等進行現(xiàn)場巡視檢查、平行檢驗和必要的旁站監(jiān)督。

6 結(jié)語

傳統(tǒng)抗震方法是結(jié)構(gòu)本身及構(gòu)件作為耗能構(gòu)件，當?shù)卣鸪霈F(xiàn)時就會有不同程度的損壞。阻尼器結(jié)構(gòu)屬于耗能減震結(jié)構(gòu)體系，當?shù)卣鸪霈F(xiàn)時就會消耗傳入結(jié)構(gòu)中的地震能量從而減少結(jié)構(gòu)的地震能量，保證了主體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件不被損壞，真正達到“小震不壞、大震不倒”的目標。阻尼器的應(yīng)用實現(xiàn)降低主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，大幅減小工程材料用量，減小構(gòu)件尺寸同時增加建筑使用面積。從社會效益上阻尼器的應(yīng)用明顯改善結(jié)構(gòu)安全度，保護生命財產(chǎn)安全。故建議在公用建筑上推廣使用。

Applicationofshockabsorptiontechnologyinengineering

QinChenAnRunmei

(TaiyuanEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

Since after the earthquake in Wenchuan attaches great importance to the work of earthquake prevention and disaster reduction, the buildings with dampers, buckling restrained brace and shock absorption technology, to achieve the “no damage in small earthquake, repairable under moderate earthquake, earthquake does not fall” goal. Taking the project in a new case, the application of shock absorption technology, hope to provide some reference value to the application of the technology in the future of the project.

dampers, seismic buckling, constraint support, metal shear

TU352.1

A

1009-6825(2017)27-0052-02

2017-07-12

秦 琛(1978- )，男，工程師； 安潤梅(1979- )，女，工程師