防屈曲約束支撐施工質(zhì)量控制注意事項

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(簡稱BRB)通過特殊構(gòu)造可解決支撐受壓防屈曲問題，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維修庫、福建醫(yī)科大學(xué)附屬協(xié)和醫(yī)院新門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入塑性工作狀態(tài)，通過支撐芯材軸向伸縮變形來耗散地震輸入能量，起到一定的保險絲作用。不僅可以保護主體結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下不受或少受損壞，同時增大了結(jié)構(gòu)阻尼，有效減少結(jié)構(gòu)位移，實現(xiàn)“小震經(jīng)濟、中震不壞、大震易修、余震不倒”抗震設(shè)防目標。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

某工程防屈曲約束支撐為承載型，芯材的屈強比<0.8，伸長率>30%并有明顯的屈服臺階，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)計指標誤差和衰減量<15%，且沒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為二級，耐火極限為2 h，在火災(zāi)時應(yīng)與結(jié)構(gòu)共同工作，防屈曲約束支撐正常維護使用年限50年。設(shè)計中提出防屈曲約束支撐制造商應(yīng)對產(chǎn)品進行力學(xué)性能試驗并提供相關(guān)的檢測試驗報告，產(chǎn)品的抽樣比例為2%且每種支撐類別至少有一個試件，且必須為足尺試件，試驗中對試件進行的支撐長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)計內(nèi)容與注意事項

根據(jù)設(shè)計藍圖，結(jié)合工廠制作條件、運輸條件，考慮現(xiàn)場拼裝、安裝方案、設(shè)計分區(qū)及土建條件來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)計總說明、支撐平面布置圖、支撐立面布置圖、支撐節(jié)點詳圖、支撐外觀尺寸圖等方面。

深化設(shè)計首先應(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，然后根據(jù)該型號的支撐結(jié)合圖紙的各個尺寸進行深化設(shè)計，根據(jù)框架跨度和層高主要深化芯材和套管的長度、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、焊縫長度和質(zhì)量，無粘結(jié)材料及填充材料在選型時已經(jīng)按照參數(shù)確定。

深化設(shè)計主要注意事項有：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主筋，因為大跨度框架梁柱的主筋和連接鋼筋比較大，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層，若是，應(yīng)與原結(jié)構(gòu)設(shè)計單位相關(guān)技術(shù)人員商妥；③最后的深化設(shè)計結(jié)果需經(jīng)原結(jié)構(gòu)設(shè)計單位復(fù)核及認可。

4 節(jié)點連接鋼板現(xiàn)場預(yù)埋存在的問題與控制

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)，否則會影響后續(xù)的防屈曲支撐的安裝。

在現(xiàn)場的預(yù)埋實際操作中很難實現(xiàn)圖紙和規(guī)范的要求，首先因為預(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；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和綁扎；③要適當加長預(yù)埋鋼板的連接鋼筋下料長度，以超過梁面標高50 mm為宜，目的是克服由于梁筋安裝不到位(上浮)引起連接鋼筋長度不足不能穿過梁面預(yù)埋鋼板開孔而影響焊接。柱預(yù)埋鋼板注意事項與梁的預(yù)埋類似。

5 防屈曲約束支撐節(jié)點現(xiàn)場焊接拼裝與控制

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)點預(yù)埋鋼板位置，主要檢查內(nèi)容包括節(jié)點與施工圖的偏位以及節(jié)點鋼板在施工過程中出現(xiàn)的平面橫向偏移。平面橫向偏移不得超過節(jié)點處預(yù)埋鋼板寬度的1/3；當超過上述偏差時應(yīng)采取相應(yīng)的加固措施予以糾偏，矯正后方可開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，包括臨時固定和最終固定。臨時固定通常是先將支撐下端臨時固定，吊裝葫蘆不能撤出，支撐下端臨時固定后，再通過牽拉支撐上端以及撬動支撐前后面進行上端就位并臨時固定，臨時固定通常采用點焊固定。臨時固定后應(yīng)再對支撐兩端進行校正，校正后進行焊接固定，先焊接支撐的下端節(jié)點，下端節(jié)點焊接完畢后，再焊接上端節(jié)點。

防屈曲約束支撐節(jié)點現(xiàn)場焊接拼裝的控制：①臨時固定前兩端十字型鋼板與過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，臨時固定前過渡鋼板與預(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重的質(zhì)量問題；③在防屈曲約束支撐吊裝前應(yīng)再次校核上下節(jié)點板間凈距，若存在誤差應(yīng)即時采取措施進行消除，避免防屈曲約束支撐吊裝不能就位。正偏差可通過切割過渡節(jié)點鋼板消除，存在負偏差可通過補焊縫消除，對于負誤差較大時則應(yīng)重新制作節(jié)點板，保證防屈曲約束支撐安裝長度。

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)場安裝后節(jié)點涂裝。廠家涂裝工藝為噴砂→除銹，現(xiàn)場安裝焊接節(jié)點涂裝施工為基面清理→油漆涂裝。

主要是控制現(xiàn)場安裝后節(jié)點涂裝，在涂裝前先檢查制作是否驗收合格，根據(jù)焊縫設(shè)計等級按照規(guī)范要求驗收。本工程設(shè)計要求的焊接連接檢測：焊接完成后，應(yīng)對連接焊縫進行探傷檢查(超聲波探傷)，并且達到二級探傷要求。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

本文對防屈曲約束支撐施工質(zhì)量控制進行了研究，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踐中會不斷遇到和應(yīng)用，對質(zhì)量控制重點提出以下注意事項。

1)防屈曲約束支撐的圖紙深化設(shè)計，要使用BIM技術(shù)調(diào)整梁柱預(yù)埋板的連接鋼筋位置，重點考慮預(yù)埋鋼板的連接鋼筋與梁柱主筋的錯開，原則上以梁柱主筋位置不動為主，適當調(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”產(chǎn)品，也不是專業(yè)制造商批量產(chǎn)品，所以產(chǎn)品的檢測不能是形式檢驗，必須進行“見證”取樣檢驗，力學(xué)性能試驗是在所有構(gòu)件加工后現(xiàn)場隨機抽取且必須為足尺試件，同一規(guī)格和型號的產(chǎn)品在事前應(yīng)根據(jù)試驗數(shù)量要求的提前增加生產(chǎn)，以滿足現(xiàn)場安裝要求。

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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