防屈曲支撑在钢筋混凝土高层建筑中的安装技术.pdf

8 8 4 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 4 3卷第 1 O期 2 0 1 2年 1 O月 Vo 1 ．4 3 No ． 1 0 Oc t ．2 0 1 2 防屈 曲支撑在钢筋混凝土 高层建筑中的安装技术 董甲娟 ，涂 鸣 ，高 向宇 ，尹学军2 ，仇宏志 ( 1 ． 北京工业大学建工学院， 1 0 0 1 2 4 ， 北京 ； 2 ． 青岛科而泰环境控制技术有限公司 ， 2 6 6 1 0 1 ， 青岛 ) 摘要 ： 结合北京工业大学 中蓝公寓防屈曲支撑 的应用及安装工程 ， 针对 防屈曲支撑安装工程的特点和难 点 ， 采取了具 有针对性 的预埋件 、 节点板 、 防屈曲支撑的安装技术以及质量控制检查等一系列措施 ， 实施效果良 好 。该技术的应用有效保证了防屈曲支撑安装工程的施工进度 、 质量及安全。 关键词 ：防屈曲支撑 ： 安装技术； 质量控制； 高层建筑 中图分类号： T U7 5 8 文献标识码 ： B 文章编号 ： l 0 0 0 — 4 7 2 6 ( 2 0 1 2 ) 1 0 — 0 8 8 4 — 0 3 RE S EARCH oN I NS T ALL AT I ON T EC HNI QUE oF ANTI - YI EL D S I P oRT I N REI NFoRCED CoNCRETE HI GH—RI SE BUⅡ DI NG D ON G J i a - j u a n ’ ， T U Mi n g ’ ， G A O X i a n g - y u ’ ， Y I N X u e - j u n 2 , QI U H o n g - z h i ’ ( 1 ． B e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， 1 0 01 2 4， B e i j i n g ，C h i n a ； 2 ． Q i n g d a o C r e a t e E n v i r o n m e n t C o n t r o l T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ， 2 6 6 1 0 1 ， Qi n g d a o ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：A n t i - y i e l d s u p p o r t a p p l i c a t i o n a n d i n s t a l l a t i o n o f Z h o n g l a n Ap a r t me n t o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c hn o l o g y a r e i n t r o d u c e d ． C o n s i d e r i n g c h a r a c t e r i s t i c s a n d d i f f i c u l t i e s i n i n s t a l l a t i o n o f a n t i— y i e l d s u p p o r t ， s p e c i a l i n s t all a t i o n t e c h n i q u e s a n d a s e rie s o f q u a l i t y c o n t r o l a n d e x a mi n a t i o n me a s u r e s a r e a d o p t e d f o r p r e— e mb e d d e d c o mp o n e n t ，n o d e p l a t e an d a n t i - y i e l d s u p p o rt，a n d f a v o r a b l e e ffe c t s a r e r e a l i z e d ．Ap p l i c a t i o n o f t h i s t e c h n i q u e e f f e c t i v e l y g u a r a n t e e s t h e c o n s t r u c t i o n s c h e d u l e ， q u ali t y a n d s a f e t y i n a n t i — y i e l d s u p p o rt i n s t a l l a t i o n e n g i n e e rin g ． Ke y wo r d s ：a n t i - y i e l d s u p p o r t ；i n s t a l l a t i o n t e c h n i q u e ；q u ali t y c o n t r o l ；h i g h— r i s e b u i l d i n g 防屈曲支撑最早的形式起源于1 9 7 3 年 ，后来经很 多国家 的研究人员对这种新型 的支撑进行改进研究 ， 逐渐形成了由钢芯、 无粘结材料 、 外包钢管以及填充混 凝土组成的支撑形式。防屈曲支撑 又称为无粘结支撑 或屈曲约束支撑 ， 其最大特点就是 ： 无论拉 、 压都可进 入塑性阶段 ．并且不会发生受压屈曲失稳的现象。现 在 。 已有很多国家开始在新旧建筑中应用防屈曲支撑 ， 如今防屈曲支撑生产已 日趋工厂化 、 批量化 、 专业化 ， 工程应用技术也 目臻成熟。 1工程 概 况 北京 工业大学 中蓝公寓 占地呈U形 。东西长 1 5 5 m． 南北长2 0 0 m， 总建筑面积为6 0 7 4 4 m 。建筑层数为 地下2 层 ， 地上1 7 层 ， 局部1 5 层 ， 设有2 层附属裙房。 高层 主体建筑首层层高4 ． 2 m， 二层及以上层高3 ． 3 m， 裙房 层高4 ． 8 m， 地下室层高4 ． 5 m。结构设计使用年限为5 0 年 。 安全等级为二级 ， 抗震设防类别为丙类 ， 抗震设防 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 7 — 0 5 作者 简介 ：董 甲娟( 1 9 8 7 一) ，女 ，河 南 信 阳人 ，研 究生 ， e — ma i l b i n gy a n1 8 0 @ 1 2 6．c o rn． 烈度为8 度 ， 采用钢筋混凝土框架剪力墙结构。为了提 高结构的抗震能力，采用防屈曲支撑对结构主体部分 进行加强。防屈曲支撑布置图如图1 所示。 J B Rl 3 RI BR】 I RE RI j R I I l l I l l l 1 —l 4 1 4 4 4 = j R I ． 量 I I蛊 I T I 岂 I l襄I R R 2 支撑设计 图 1 防屈曲支撑平面布置示意 2 ． 1 钢芯性能参数 本工程 选用国标Q2 3 5 钢材 制作防屈曲支撑的钢 芯 。 钢材品种为热轧等肢角钢 ， 两两相对焊接成错十字 形 ， 其 中两肢成一线 ， 另两肢错开单肢厚的距离。将这 2 0 1 2年 1 0月 董甲娟 。 等 ： 防屈曲支撑在钢筋混凝土高层建 筑中的安装技术 8 8 5 种错十字形双角钢作为防屈曲支撑的钢芯截面 。具有 制作工艺简便 、 参数精度高 、 性能好、 成本较低的优点。 2 ． 2 内部构造 由于在实际工作状态中，钢芯受挤压产生泊松效 应， 发生横向膨胀 ， 因此在钢芯和混凝土之间设置有一 定的间隙。支撑制作过程中， 在钢芯肢尖部位 、 钢芯表 面和切削弧部位粘贴了多种柔性材料 ，保证钢芯自由 变形 、 减少磨损 、 实现必要的活动空间 ， 还要确保其在 混凝土 浇 筑过程 中不被 损坏 。 钢管 内填混凝土的主要作用是形成约束介质 ， 防 止钢芯局部屈曲。根据研究，本工程填充混凝土选用 C3 0。 2 ． 3连 接构 造 将防屈曲支撑连接于混凝土框架的主要部位有两 处 ， 一是防屈曲支撑与节点板的连接 ， 二是节点板与主 体框架的连接。在具体实施过程 中， 为提高安装效率 。 设计了U 形焊 口连接构造，替代了原有设计所使用的 螺栓连接 。为验证其可靠性 ， 进行了连接部位试验 ， 达 到了设计要求。 节点板与主体框架的连接采用了锚筋 、 锚板及穿孔塞焊 ， 为检验其可靠性进行了试验 ， 达到了 设计要求。 3 施工技术要点 3 ． 1 预埋件 安装 技术 防屈曲支撑是通过预埋件与框架连接的 ，预埋件 的可靠性是保证防屈曲支撑发挥作用的基础 。针对防 屈曲支撑 的连接需荷载大 、 刚度大的特点， 工程中采用 梁柱均设置预埋件共同承担荷载 ，锚筋也设置端头锚 板 ， 用来限制锚筋滑移或防止锚筋拔出。 本工程中大部 分锚筋采用H R B 3 3 5 级钢筋 ，少量采用HP B 2 3 5 级钢 筋 ， 锚板采用HP B 2 3 5 钢材。预埋件锚板最终尺寸由结 构设计根据构件内主筋分布情况确定。预埋件锚筋须 采用穿孔塞焊 ， 锚板需按要求钻孔 ， 钻孔及焊接要求按 《 混凝土结构设计规范》 ( G B 5 0 0 1 0 --2 0 1 0 ) 执行。为确 保支撑安装到位 ， 尽量减小偏差 ， 在安装预埋件时就要 严格控制好定位轴线 ， 比如柱形心线 、 底梁形心线 、 顶 梁形心线以及框架中心线。预埋件 的安装如 图2 所示。 在实际操作过程中， 使用现场对中、 激光放线的方 法 ， 保证预埋件中心处于垂直且在 同一平面内 ， 最大限 度地实现支撑轴线 、节点板中心线通过框架形心线交 点的设计意图。 3 ． 2 节点 板 安装技 术 要保证防屈曲支撑轴心受力并不对框架产生附加 弯矩 ， 要求防屈曲支撑中心线通过梁柱截面形心 。 节点 柱 柱 图 2 预 埋件安装示意 板的具体尺寸 由结构设计并依据 《 钢结构设计规范》 ( G B 5 0 0 1 7 --2 0 0 3 ) $ 1] 作完成。 节点板与预埋件的连接在 现场施工， 采用双面贴角焊缝 ， 焊缝长度和焊脚尺寸根 据《 钢结构设计规 范》 ( G B 5 0 0 1 7 --2 0 0 3 ) 计算得出。 在节 点板适当位置设置定位螺孔 ，用于与防屈曲支撑连接 板和钢芯 的螺孔进行螺栓连接， 临时固定防屈曲支撑。 另外为了加强节点板的刚度 ， 在节点板上焊接加劲肋。 节点板安装如图3 所示。 图 3 节点板安装示意 3 ． 3防屈 曲支撑 安装技 术 本工程采用的是焊接连接 ，安装支撑之前要将节 点板进行现场切割 ，缺口的大小与支撑连接处尺寸吻 合。 将支撑进行定位 ， 可用起重机或可移动平台将支撑 安放在待装位置 ， 使定位螺栓或定位缺口对齐 ， 在校正 达到允许偏差时才能进行最后固定。 焊接连接时 ， 先用 气焊预热 ， 然后对称地进行巡回焊接 ， 以降低变形和焊 接应力 ， 并减少热量 向混凝土输入 ， 逐步将焊缝焊至设 计尺寸。 焊接完成后， 利用气焊对称地对远离新焊缝 的 地方进行简易退火 ， 消除温度焊接应力。 焊接和退火工作须 由具有焊 接资质的焊工完成 。 焊接顺序 、退火顺序等应 由工程师与焊接技工事先制 8 8 6 建筑技术 第 4 3卷第 1 O期 订。防屈曲支撑安装如图4 所示 ， 安装完成后的防屈曲 支撑如 图5 所示。 图 4 防屈曲支撑安装示意 图 5 安装完成后 的防屈曲支撑 3 ． 4 支撑 的 防锈及 防火处 理 根 据《 钢 结 构 工 程 施 工 质 量 验 收 规 范 》 ( G B 5 O 2 0 5 —2 0 0 1 ) 的规定 ， 在 支撑安装工程检验批的 施工质量验收合格后 ， 用钢丝轮对焊缝附近除锈 ， 除去 热损坏的底漆 ， 刷防腐底漆。 底漆干涸后 ， 喷刷面漆。 对 受损漆面须进行修补 ， 最后喷涂产品型号。 在一般环境 条件下 ， 喷漆可选环氧富锌底漆、 环氧云铁中间漆 、 氯 化橡胶面漆各两遍 ， 共1 5 0 m。如在室外暴露环境 ， 对 防锈要求应适 当提高。 防火涂料涂装前 ，支撑表面除锈及防锈底漆涂装 应符合设计要求和国家现行有关标准的规定。薄涂型 防火涂料的涂层厚度 应符合有关耐火极限 的设计要 求 ；厚涂型防火涂料层的厚度8 0 ％及以上面积应符合 有关耐火极限的设计要求 ，且最薄处厚度不应低于设 计 要求 的8 5 ％。 4 施工质量控 制及检查 为保证施工质量 ，设计时已考虑到施工中可能影 响精度的问题 ，在支撑制作时给出了允许出现 的最小 偏差。 施工过程中应严格控制施工质量 ， 按照要求对各 阶段施工质量作出检查。 验收时应遵循《 钢结构工程施 工质量验收规范》 ( G B 5 0 2 0 5 — 2 0 0 1 ) 、 《 混凝土结构工程 施工质量验收规范》 ( G B 5 0 2 0 4 — 2 0 0 2 ) 、 《 建筑消能减震 技术规程( 报批稿 ) 》 等相关技术标准 。 施工单位与设计 和监理单位应制订既符合相关标准要求 ，又适合实际 工程条件的验收计划 ，并根据相关技术条款 制定出适 合新建工程的验收规范 。检测及质量验收的工作按验 收规范所规定的要求进行操作 ， 并填写相关表格。 为保证焊缝的质量，采用无损检测技术对焊缝进 行检测。常规焊缝无损检测技术包括 ： 外观检查 、 超声 波检测 、 射线检测 、 磁粉检测 、 渗透检测 、 磁记忆检 测 等。 本工程采用外观检查 、 超声波检测和射线检测。外 观检查是最简便易行的检测方法 ，也是进行其他检测 之前必不可少的工序。超声波检测的基本原理是利用 超声波的反射和透射特性 ， 通过接收回波信号 ， 进行缺 陷评定。射线检测通常使用^ y 射线和X射线辐照试件 ， 透过的射线强度在试件内密度变化区域被不同程度地 吸收 ，放在试件背面对射线敏感的照相胶片能记录透 射的射线能量差异构成潜像 ，经处理后转变成具有可 见黑度差的图像 ，从而能够显示试件中缺陷的平面投 影图像 以供评定 。 5 结 语 本文重点介绍了北京工业大学中蓝公寓防屈曲支 撑制作及安装技术 ，该工程为防屈曲支撑技术在混凝 土工程中的应用增加了实例。所介绍的预埋件安装技 术 、 节点板安装技术 、 防屈曲支撑安装技术 、 支撑 的防 锈防火处理技术及质量控制检验技术等 ，可供 同类工 程参考。 参考文献 [ 1 ] Wa k a b a y a s h i ， M， N a k a m u r a ,T ． e t a 1 ． E x p e r i me n t a l S t u d y o f e l a s t i c — p l ast i c p r o p e r t i e s o f PC wa l l p a n e l wi t h b u i l t— - i n i n s u l a t i o n b r a c e s【 C 】 ． P roc ． S u m ma r i e s o f T e c h ．P a p e r s o f A n n u ． Me t t i n g ． 1 0 4 1 — 1 0 4 4 [ 2 ] 刘建彬． 防 屈曲支撑及防屈曲支撑钢框 架设计理论研究[ D 1 ． 北 京 ： 清华大学 ． 2 0 0 5 ． [ 3 ] 蔡益 燕． 阪神地震 后 日本钢 结构 的发展 [ J ] ． 中国建 筑金属 结构 ， 2 0 0 5( 8)： 2 2 - 2 3． [ 4] 高向宇 ， 尹学军 ， 涂鸣 ， 等． 用防 屈曲支撑改进混凝 土框 一 剪 结构抗 震性能的设计研究[ J 】 ．建 筑结构 ， 2 0 1 1 ( S 1 ) ． [ 5 3 高向宇 ， 张慧 ， 杜海燕 ， 等． 组合热轧角钢防屈曲支撑 构造及抗震试 验[ J ] ． 北京工业大学学报 ， 2 0 0 8， 3 4 ( 5 ) ： 4 9 8 — 5 0 3 ． [ 6 ] 顾炉忠 ， 高向字 ， 徐建伟 ， 等． 防屈曲支撑混凝土框 架结构抗震性能 试验研究阴． 建筑结构学报 ， 2 0 1 1 ， 3 2 ( 7 ) ： 1 0 1 - 1 l 1 ． [ 7】 G B5 0 2 0 5 --2 0 0 1 ， 钢结构工程施 工质量验收规范f s 】 ．