防屈曲約束支撐施工質(zhì)量控制注意事項(xiàng)

朱慶豐

(福建同輝建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 莆田 351100)

1 防屈曲支撐概述

防屈曲支撐(簡(jiǎn)稱BRB)通過(guò)特殊構(gòu)造可解決支撐受壓防屈曲問(wèn)題，具有很好的滯回性能。超高層建筑和大跨度公共建筑越來(lái)越多地使用防屈曲支撐構(gòu)件，如上海中心大廈。在福州市應(yīng)用的工程有廈航福州基地飛機(jī)維修庫(kù)、福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院新門(mén)診樓心血管病房大樓等。

防屈曲約束支撐作為一種抗震耗能構(gòu)件，在多遇的地震作用下其處于彈性工作狀態(tài)，與普通支撐相似，其為結(jié)構(gòu)提供抗側(cè)剛度[1]。在罕遇的地震作用下進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，通過(guò)支撐芯材軸向伸縮變形來(lái)耗散地震輸入能量，起到一定的保險(xiǎn)絲作用。不僅可以保護(hù)主體結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下不受或少受損壞，同時(shí)增大了結(jié)構(gòu)阻尼，有效減少結(jié)構(gòu)位移，實(shí)現(xiàn)“小震經(jīng)濟(jì)、中震不壞、大震易修、余震不倒”抗震設(shè)防目標(biāo)。按照功能類型不同，防屈曲支撐分為耗能型、承載型和阻尼器三種類型[2]。當(dāng)防屈曲約束支撐既要用于提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度及承載力，又要用作結(jié)構(gòu)的耗能構(gòu)件，為耗能型防屈曲約束支撐；當(dāng)支撐僅用于提高結(jié)構(gòu)的剛度及承載力，則為承載型防屈曲約束支撐；約束支撐型阻尼器類似位移型阻尼器，為阻尼型防屈曲約束支撐。

2 防屈曲約束支撐設(shè)計(jì)

某工程防屈曲約束支撐為承載型，芯材的屈強(qiáng)比<0.8，伸長(zhǎng)率>30%并有明顯的屈服臺(tái)階，具有常溫下27 J沖擊韌性功。防屈曲約束支撐外觀為矩形，外觀尺寸最大為350 mm×350 mm，芯板厚度最大為30 mm，屈服承載力最大為2 300 kN。

防屈曲約束支撐部件應(yīng)能表現(xiàn)出穩(wěn)定、可重復(fù)的滯回性能，要求依次在1/300、1/200、1/150、1/100支撐長(zhǎng)度的拉伸和壓縮往復(fù)各三次變形下，支撐有穩(wěn)定飽滿的滯回曲線。并在1/150防屈曲約束支撐長(zhǎng)度位移幅值下往復(fù)循環(huán)30圈后，防屈曲約束支撐的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)誤差和衰減量<15%，且沒(méi)有明顯的低周疲勞現(xiàn)象。防屈曲約束支撐應(yīng)具有良好的環(huán)境特性、耐氣候、耐腐蝕。防屈曲約束耐火等級(jí)為二級(jí)，耐火極限為2 h，在火災(zāi)時(shí)應(yīng)與結(jié)構(gòu)共同工作，防屈曲約束支撐正常維護(hù)使用年限50年。設(shè)計(jì)中提出防屈曲約束支撐制造商應(yīng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)并提供相關(guān)的檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告，產(chǎn)品的抽樣比例為2%且每種支撐類別至少有一個(gè)試件，且必須為足尺試件，試驗(yàn)中對(duì)試件進(jìn)行的支撐長(zhǎng)度的拉伸和壓縮往復(fù)各3次，試件必須滿足《TJ防屈曲約束支撐應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DBJ/CT 105—2011)要求方為合格。防屈曲約束支撐連接方式采用焊接連接。

3 防屈曲約束支撐深化設(shè)計(jì)內(nèi)容與注意事項(xiàng)

根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖，結(jié)合工廠制作條件、運(yùn)輸條件，考慮現(xiàn)場(chǎng)拼裝、安裝方案、設(shè)計(jì)分區(qū)及土建條件來(lái)深化防屈曲約束支撐部分的圖紙。深化圖紙內(nèi)容包括整套圖紙的封面、目錄、防屈曲約束支撐深化設(shè)計(jì)總說(shuō)明、支撐平面布置圖、支撐立面布置圖、支撐節(jié)點(diǎn)詳圖、支撐外觀尺寸圖等方面。

深化設(shè)計(jì)首先應(yīng)選定專業(yè)廠家，根據(jù)廠家提供的防屈曲約束支撐的參數(shù)選定型號(hào)，然后根據(jù)該型號(hào)的支撐結(jié)合圖紙的各個(gè)尺寸進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，根據(jù)框架跨度和層高主要深化芯材和套管的長(zhǎng)度、兩端十字型鋼板與連接鋼板焊接方法、預(yù)埋在梁端與柱頭的連接鋼板厚度及連接鋼筋的鋼筋數(shù)量及規(guī)格、焊縫長(zhǎng)度和質(zhì)量，無(wú)粘結(jié)材料及填充材料在選型時(shí)已經(jīng)按照參數(shù)確定。

深化設(shè)計(jì)主要注意事項(xiàng)有：①預(yù)埋在梁端與柱頭的連接鋼板厚度及連接鋼筋的鋼筋數(shù)量及規(guī)格要考慮梁端和柱頭的配筋，主要考慮鋼板的連接鋼筋要躲開(kāi)主筋，因?yàn)榇罂缍瓤蚣芰褐闹鹘詈瓦B接鋼筋比較大，一般規(guī)格在φ22 mm以上，兩者在垂直方向位置互相沖突會(huì)影響安裝，影響梁柱主筋的應(yīng)有位置，不能使主筋緊挨一起；②預(yù)埋的連接鋼板是否影響梁柱的保護(hù)層，若是，應(yīng)與原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位相關(guān)技術(shù)人員商妥；③最后的深化設(shè)計(jì)結(jié)果需經(jīng)原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位復(fù)核及認(rèn)可。

4 節(jié)點(diǎn)連接鋼板現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋存在的問(wèn)題與控制

預(yù)埋在梁兩端或跨中、柱頭上下的連接鋼板的質(zhì)量要求是：①連接鋼板與連接鋼筋焊接質(zhì)量符合要求；②連接鋼筋不能影響梁柱主筋位置和加密箍筋位置；③同一個(gè)框架內(nèi)的預(yù)埋鋼板必須在同一立面內(nèi)，左右偏差要求在20 mm內(nèi)，否則會(huì)影響后續(xù)的防屈曲支撐的安裝。

在現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)埋實(shí)際操作中很難實(shí)現(xiàn)圖紙和規(guī)范的要求，首先因?yàn)轭A(yù)埋鋼板坡口鉆孔位置決定連接鋼筋與主筋位置互相交叉影響，不可避免導(dǎo)致鋼板偏位，引起同一個(gè)框架內(nèi)的預(yù)埋鋼板必須在同一立面內(nèi)。其次是預(yù)埋鋼板與連接鋼筋的焊接受梁或柱鋼筋安裝而后焊的影響，或某個(gè)焊縫只能使用仰焊形式，不能做到雙面焊而影響連接質(zhì)量。

預(yù)埋連接鋼板的質(zhì)量控制注意事項(xiàng)有：①鋼板坡口取孔位置應(yīng)根據(jù)梁或柱的主筋位置避開(kāi)；②配合梁柱鋼筋綁扎預(yù)埋，梁底的連接鋼板應(yīng)先定位預(yù)埋在梁底模板上，此梁底的預(yù)埋鋼板的連接鋼筋事先要焊接合格，梁的主筋和箍筋在每根連接鋼筋中間穿過(guò)和綁扎；③要適當(dāng)加長(zhǎng)預(yù)埋鋼板的連接鋼筋下料長(zhǎng)度，以超過(guò)梁面標(biāo)高50 mm為宜，目的是克服由于梁筋安裝不到位(上浮)引起連接鋼筋長(zhǎng)度不足不能穿過(guò)梁面預(yù)埋鋼板開(kāi)孔而影響焊接。柱預(yù)埋鋼板注意事項(xiàng)與梁的預(yù)埋類似。

5 防屈曲約束支撐節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝與控制

安裝防屈曲約束支撐施工前，應(yīng)檢查與支撐連接的上下梁柱節(jié)點(diǎn)預(yù)埋鋼板位置，主要檢查內(nèi)容包括節(jié)點(diǎn)與施工圖的偏位以及節(jié)點(diǎn)鋼板在施工過(guò)程中出現(xiàn)的平面橫向偏移。平面橫向偏移不得超過(guò)節(jié)點(diǎn)處預(yù)埋鋼板寬度的1/3；當(dāng)超過(guò)上述偏差時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施予以糾偏，矯正后方可開(kāi)始安裝防屈曲約束支撐。出現(xiàn)平面橫向偏移一般是在預(yù)埋時(shí)的鋼板連接鋼筋與梁柱主筋出現(xiàn)交叉引起。

防屈曲約束支撐現(xiàn)場(chǎng)組裝主要是兩端十字型與預(yù)埋鋼板之間的焊接，包括臨時(shí)固定和最終固定。臨時(shí)固定通常是先將支撐下端臨時(shí)固定，吊裝葫蘆不能撤出，支撐下端臨時(shí)固定后，再通過(guò)牽拉支撐上端以及撬動(dòng)支撐前后面進(jìn)行上端就位并臨時(shí)固定，臨時(shí)固定通常采用點(diǎn)焊固定。臨時(shí)固定后應(yīng)再對(duì)支撐兩端進(jìn)行校正，校正后進(jìn)行焊接固定，先焊接支撐的下端節(jié)點(diǎn)，下端節(jié)點(diǎn)焊接完畢后，再焊接上端節(jié)點(diǎn)。

防屈曲約束支撐節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝的控制：①臨時(shí)固定前兩端十字型鋼板與過(guò)渡鋼板的焊接需要坡口焊的鋼板坡口應(yīng)在吊裝前加工好，臨時(shí)固定前過(guò)渡鋼板與預(yù)埋鋼板之間的焊接需要坡口焊的坡口也要提前加工好；②兩端十字型鋼板與過(guò)渡鋼板的焊接不可避免出現(xiàn)仰焊，焊接前要提前做好焊工的技術(shù)交底，避免焊縫出現(xiàn)流墜、夾渣、氣孔等不合格情況，避免出現(xiàn)返工割傷母材等更嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題；③在防屈曲約束支撐吊裝前應(yīng)再次校核上下節(jié)點(diǎn)板間凈距，若存在誤差應(yīng)即時(shí)采取措施進(jìn)行消除，避免防屈曲約束支撐吊裝不能就位。正偏差可通過(guò)切割過(guò)渡節(jié)點(diǎn)鋼板消除，存在負(fù)偏差可通過(guò)補(bǔ)焊縫消除，對(duì)于負(fù)誤差較大時(shí)則應(yīng)重新制作節(jié)點(diǎn)板，保證防屈曲約束支撐安裝長(zhǎng)度。

6 防屈曲約束支撐防腐涂裝

防屈曲約束支撐在涂裝有廠家預(yù)制成品和現(xiàn)場(chǎng)安裝后節(jié)點(diǎn)涂裝。廠家涂裝工藝為噴砂→除銹，現(xiàn)場(chǎng)安裝焊接節(jié)點(diǎn)涂裝施工為基面清理→油漆涂裝。

主要是控制現(xiàn)場(chǎng)安裝后節(jié)點(diǎn)涂裝，在涂裝前先檢查制作是否驗(yàn)收合格，根據(jù)焊縫設(shè)計(jì)等級(jí)按照規(guī)范要求驗(yàn)收。本工程設(shè)計(jì)要求的焊接連接檢測(cè)：焊接完成后，應(yīng)對(duì)連接焊縫進(jìn)行探傷檢查(超聲波探傷)，并且達(dá)到二級(jí)探傷要求。涂刷前將需清理涂裝部位的鐵銹、焊縫藥皮、焊接飛濺、油污、塵土等雜物。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)防屈曲約束支撐施工質(zhì)量控制進(jìn)行了研究，防屈曲約束支撐在今后的高層超高層建筑和大跨度公共建筑工程實(shí)踐中會(huì)不斷遇到和應(yīng)用，對(duì)質(zhì)量控制重點(diǎn)提出以下注意事項(xiàng)。

1)防屈曲約束支撐的圖紙深化設(shè)計(jì)，要使用BIM技術(shù)調(diào)整梁柱預(yù)埋板的連接鋼筋位置，重點(diǎn)考慮預(yù)埋鋼板的連接鋼筋與梁柱主筋的錯(cuò)開(kāi)，原則上以梁柱主筋位置不動(dòng)為主，適當(dāng)調(diào)整預(yù)埋鋼板連接鋼筋的位置，使預(yù)埋鋼板的位置不受影響而偏位，主要是克服橫向偏位。

2)防屈曲約束支撐由專業(yè)制造商加工完成，其規(guī)格尺寸是工程量身定做的產(chǎn)品，是所謂的“非標(biāo)”產(chǎn)品，也不是專業(yè)制造商批量產(chǎn)品，所以產(chǎn)品的檢測(cè)不能是形式檢驗(yàn)，必須進(jìn)行“見(jiàn)證”取樣檢驗(yàn)，力學(xué)性能試驗(yàn)是在所有構(gòu)件加工后現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取且必須為足尺試件，同一規(guī)格和型號(hào)的產(chǎn)品在事前應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)量要求的提前增加生產(chǎn)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。

3)防屈曲約束支撐位置有砌體的部位在支撐套管鋼板上橫向適當(dāng)位置要增加拉結(jié)筋，目的是提高砌體的側(cè)向穩(wěn)定性。

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