涂剛要 陳 龍

合肥建工集團(tuán)有限公司 安徽 合肥 230088

為減輕地震災(zāi)害對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的影響，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全可靠度，保障人類生命和財(cái)產(chǎn)安全，可在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)置阻尼器來降低地震造成的影響，避免建筑結(jié)構(gòu)破壞，最大程度地減輕地震所造成的災(zāi)害[1]。

建筑物中采用的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)為雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，當(dāng)遇到地震作用時(shí)，框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻作為主要的受力構(gòu)件，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而造成脆性剪切破壞，使結(jié)構(gòu)變形過大而失穩(wěn)[2-4]。為改善框剪結(jié)構(gòu)中這種不利的破壞狀態(tài)，阻尼器消能減震技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其能有效減輕框剪結(jié)構(gòu)中連梁的損壞，避免混凝土結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞[5-8]。

本文以?？谑泻：绞赘p語(yǔ)學(xué)校宿舍樓為工程背景，介紹一種在框剪結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的新型連梁式剪切型阻尼器消能減震裝置。該裝置顯著改善了結(jié)構(gòu)整體的抗震性能，提升了建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，可為有消能減震要求的框剪結(jié)構(gòu)工程施工提供借鑒。

1 工程概況

?？谑泻：绞赘p語(yǔ)學(xué)校項(xiàng)目，總建筑面積65 600 m2，其中地上建筑面積51 640 m2，地下建筑面積13 960 m2，抗震設(shè)防烈度為8度。工程有多棟教學(xué)綜合樓及學(xué)生宿舍樓，其中學(xué)生宿舍樓為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為一級(jí)。

為提高學(xué)生宿舍樓的抗震性能，根據(jù)該學(xué)校宿舍樓的使用功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定采取連梁式剪切型阻尼器消能減震裝置，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。連梁式剪切型阻尼器的構(gòu)造如圖1所示。

圖1 連梁式剪切型阻尼器構(gòu)造

2 工藝原理

連梁式剪切型阻尼器裝置是由連梁受力鋼筋、預(yù)埋件和阻尼器等構(gòu)件焊接組成的。在主體結(jié)構(gòu)的模板支設(shè)結(jié)束后，按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)位置要求，先將2塊預(yù)埋件安裝固定于剪力墻連梁中間，連梁受力鋼筋分別對(duì)稱焊接固定在2塊預(yù)埋件端板上，再澆筑混凝土。主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，在連梁中間兩內(nèi)側(cè)預(yù)埋件端板內(nèi)安裝焊接阻尼器，并進(jìn)行焊接部位的探傷檢測(cè)，確保節(jié)點(diǎn)部位可靠連接，通過剪切型阻尼器與兩側(cè)連梁的協(xié)調(diào)作用，實(shí)現(xiàn)連梁式阻尼器的消能減震作用。

3 施工要點(diǎn)

3.1 連梁預(yù)埋件放樣、加工、制作

根據(jù)阻尼器承載屈服力的不同，設(shè)計(jì)院提供不同規(guī)格、類型的連梁預(yù)埋件。預(yù)埋件構(gòu)造如圖2所示。由于栓釘能顯著提升混凝土和預(yù)埋件之間的黏結(jié)力，故使用預(yù)埋鋼板和栓釘焊接制成連梁預(yù)埋件，尺寸應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙規(guī)定。此外，應(yīng)嚴(yán)格按圖紙進(jìn)行焊接，確保焊縫平滑，無(wú)夾渣、氣孔等焊接缺陷。

圖2 連梁預(yù)埋件構(gòu)造示意

3.2 預(yù)埋件連梁縱筋及箍筋焊接綁扎

1）針對(duì)質(zhì)量和體積較大的連梁預(yù)埋件，為確保預(yù)埋件安裝質(zhì)量，應(yīng)預(yù)先在預(yù)埋件上焊接綁扎好連梁縱箍筋，后整體吊裝放入連梁模板內(nèi)；針對(duì)質(zhì)量及體積較小、不方便“先綁扎連梁鋼筋后下吊”的預(yù)埋件（如頂層墻柱鋼筋有彎錨），可提前將預(yù)埋件放入連梁底模相應(yīng)位置處，再焊接綁扎連梁縱箍筋。

2）根據(jù)阻尼器與連梁截面配筋圖，在預(yù)埋件端板上預(yù)先標(biāo)記出連梁縱筋焊接位置，隨后焊接縱筋，綁扎連梁箍筋。對(duì)設(shè)有拉筋孔的預(yù)埋件，連梁腰筋處拉筋應(yīng)穿過拉筋孔綁扎，其余腰筋處的拉筋應(yīng)穿過預(yù)埋件齒縫綁扎。

3）連梁分布腰筋遇埋板彎折后雙面焊于埋板上，按受拉錨固于墻柱內(nèi)。

4）鋼筋綁扎完后，應(yīng)再次復(fù)核連梁鋼筋位置，確保綁扎牢固及位置準(zhǔn)確。

3.3 吊裝預(yù)埋件、連梁鋼筋骨架

1）針對(duì)質(zhì)量和體積較大的連梁預(yù)埋件，采用塔吊將綁扎完成的預(yù)埋件連梁鋼筋骨架吊運(yùn)到剪力墻連梁相應(yīng)預(yù)埋位置。針對(duì)體積及質(zhì)量較小、不方便提前焊接綁扎連梁鋼筋骨架的預(yù)埋件，可先將其放入連梁底模相應(yīng)位置處，再焊接綁扎連梁縱箍筋。

2）為確保將預(yù)埋件準(zhǔn)確放入梁中，在梁模支設(shè)好后，按照設(shè)計(jì)深化圖紙要求，在梁底模上將預(yù)埋件的安裝位置標(biāo)記好，并釘上木條，避免預(yù)埋件下側(cè)發(fā)生移位。

3）連梁預(yù)埋件吊裝到梁底模后，根據(jù)圖紙調(diào)整位置并預(yù)留安裝空隙10 mm（例如阻尼器長(zhǎng)度為H，則預(yù)埋件之間的距離應(yīng)為H＋10 mm），方便后續(xù)阻尼器的焊接。

4）連梁預(yù)埋件的位置調(diào)整并確定好后（安裝位置偏差應(yīng)小于10 mm），用多根鋼筋在兩預(yù)埋件端板上下之間交叉焊接固定，避免預(yù)埋件在混凝土澆筑時(shí)發(fā)生偏位；同時(shí)，在兩端板之間上方采用模板遮蓋，避免混凝土澆入阻尼器預(yù)留洞中。

3.4 主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)，采用振搗棒插入構(gòu)件中振搗，快插慢拔、均勻振搗。同時(shí)，在構(gòu)件兩側(cè)采用人工輕微錘擊，振動(dòng)密實(shí)。在澆筑結(jié)束后，應(yīng)使用長(zhǎng)木抹子進(jìn)行收光處理，并應(yīng)于12 h內(nèi)用塑料薄膜進(jìn)行為期不少于7 d的保濕養(yǎng)護(hù)。

3.5 阻尼器吊裝焊接

對(duì)連梁預(yù)埋件側(cè)端板的焊接面進(jìn)行打磨，確保焊接質(zhì)量。采用自制提升機(jī)配合人工輔助將阻尼器提升至兩預(yù)埋件端板之間相應(yīng)標(biāo)記位置（阻尼器與梁平面內(nèi)外偏差應(yīng)小于10 mm），利用水平尺校正阻尼器的垂直度（阻尼器垂直度偏差應(yīng)小于2 mm）。校正后采用電弧焊焊接，焊條型號(hào)采用E43型，符合GB/T 5118—2012《熱強(qiáng)鋼焊條》的要求，與預(yù)埋板連接部位采用圍焊，焊縫高度為25～35 mm。

3.6 連接節(jié)點(diǎn)檢測(cè)

在連梁式剪切型阻尼器施工工序結(jié)束后，應(yīng)對(duì)阻尼器與預(yù)埋件之間的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行焊縫檢測(cè)。對(duì)于設(shè)計(jì)要求全焊透的一、二級(jí)焊縫，應(yīng)使用超聲波對(duì)內(nèi)部缺陷進(jìn)行探傷檢驗(yàn)，無(wú)法作出判斷時(shí)，使用射線進(jìn)行探傷檢測(cè)，結(jié)果應(yīng)符合規(guī)范要求。

3.7 防腐、防火處理

焊接完成后，應(yīng)對(duì)焊縫的焊渣進(jìn)行去除和打磨，采用齊平打磨方式，保證接頭區(qū)域與母材金屬之間的平滑；使用環(huán)氧富鋅漆對(duì)節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)件進(jìn)行防腐施工，漆膜厚度不低于0.12 mm；在防腐施工驗(yàn)收結(jié)束后，應(yīng)按照要求開始進(jìn)行防火施工。

3.8 阻尼器裝飾封閉

阻尼器連梁周邊空隙應(yīng)采用輕質(zhì)隔聲防火巖棉材料填充，要求填充全面、密實(shí)，并內(nèi)襯輕鋼龍骨，外側(cè)用防火石膏板裝飾封閉（同結(jié)構(gòu)梁平齊）。

4 效益分析

本技術(shù)結(jié)合框剪結(jié)構(gòu)剪力墻連梁構(gòu)建消能減震體系，僅通過局部的改善措施，在不改變上部結(jié)構(gòu)原有布局、不占用樓層使用空間的前提下，就能很好地滿足建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求，大大減少了傳統(tǒng)“硬抗”方法所增加的費(fèi)用。同時(shí)，施工方法簡(jiǎn)便，施工周期短，可以保證結(jié)構(gòu)抗震性能，符合綠色建筑和綠色施工要求。

以海航首府雙語(yǔ)學(xué)校學(xué)生宿舍樓應(yīng)用項(xiàng)目為例，施工效益分析如下：

1）傳統(tǒng)的非消能減震方式。經(jīng)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)驗(yàn)算，上部主體結(jié)構(gòu)鋼材和混凝土用量分別為：鋼材3 548.3 t，混凝土17 520 m3。按照市場(chǎng)價(jià)格（鋼材5 000元/t，混凝土600元/m3）計(jì)算，共需成本2 825.3萬(wàn)元。

2）連梁式剪切型阻尼器技術(shù)。項(xiàng)目共應(yīng)用連梁式阻尼器110個(gè)，每個(gè)連梁式阻尼器約5 000元，阻尼器兩端金屬預(yù)埋件約600元，每個(gè)阻尼器安裝費(fèi)用約100元，則總造價(jià)為627 000元。上部主體結(jié)構(gòu)鋼材和混凝土用量為：鋼材3 433.2 t，混凝土16 100 m3。經(jīng)計(jì)算，共需成本2 745.3萬(wàn)元。

由此可知，采用連梁式剪切型阻尼器消能減震裝置，可節(jié)省成本80萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

本施工技術(shù)通過設(shè)置連梁式剪切型阻尼器消能減震裝置，使混凝土框剪結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)變形時(shí)，可以迅速并大量消耗由于地震產(chǎn)生的能量，保護(hù)建筑主體結(jié)構(gòu)在地震中免遭破壞。同時(shí)，本施工技術(shù)簡(jiǎn)便，施工周期短，可以保證結(jié)構(gòu)抗震性能，確保工程質(zhì)量，提高整體工程抗震水平，符合綠色建筑和綠色施工要求，因而具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值，社會(huì)效益顯著。