杜子文，董 藝，俞旺新，胡 俊

（中國(guó)建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510665）

0 引言

建筑關(guān)鍵部位設(shè)置減震技術(shù)，是指在建筑結(jié)構(gòu)的某柱間、連梁、梁、角柱、短柱等部位設(shè)置消耗地震能量的裝置。其實(shí)質(zhì)是以增加結(jié)構(gòu)的阻尼控制主體結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)而達(dá)到結(jié)構(gòu)減震目的。開(kāi)洞剪力墻（又稱(chēng)“聯(lián)肢剪力墻”）是指由連梁和墻肢構(gòu)件組成的開(kāi)有較大規(guī)則洞口的剪力墻。剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁的巧妙設(shè)計(jì)，其主要作用是消耗地震能量、減輕地震破壞。規(guī)范中連梁的抗震概念設(shè)計(jì)均要求滿(mǎn)足強(qiáng)墻肢弱連梁和強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則，但工程實(shí)際中連梁跨高比一般較小，較易發(fā)生剪切破壞，變形和耗能能力差，且震后修復(fù)困難。鑒于連梁在地震中易發(fā)生剪切破壞，很多學(xué)者已在改善連梁性能方面進(jìn)行大量研究，提出了許多改善方案，如交叉暗柱配筋，或者用鋼連梁和組合連梁替代傳統(tǒng)連梁等。雖然這些措施具有一定效果，但在工程中的應(yīng)用往往存在施工困難和震后修復(fù)代價(jià)大等問(wèn)題。

1 項(xiàng)目概況

天水碧桂園項(xiàng)目位于天水市麥積區(qū)“南北地震帶”與“昆侖山—秦嶺緯向構(gòu)造帶”交會(huì)點(diǎn)，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30g；共有10棟住宅樓、2棟商業(yè)及1個(gè)地下車(chē)庫(kù)，地下車(chē)庫(kù)框架結(jié)構(gòu)、主樓剪力墻結(jié)構(gòu)，層數(shù)27層，高度78.8m，結(jié)構(gòu)高寬比為4.6，總建筑面積約15.86 萬(wàn) m2。

2 平面布置選擇

鋼滯變阻尼器是一種安裝在高層結(jié)構(gòu)中用于吸收與耗散由地震荷載引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)的消能裝置，所用材料主要為屈服點(diǎn)的鋼板材，是一種利用鋼材的塑性變形來(lái)耗能的位移相關(guān)型阻尼器，多用于層間相對(duì)變形較大的位置。根據(jù)PKPM驗(yàn)算結(jié)果，得出內(nèi)力最大多出現(xiàn)在連梁部位，且均出現(xiàn)斜截面剪壓比無(wú)法滿(mǎn)足規(guī)范要求的情況，故而將鋼滯變阻尼器設(shè)置在連梁部位，采用外彎型鋼板平面即利用鋼板外彎曲進(jìn)行消能。

3 抗震性能分析

1）建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 本文選取的建模軟件為北京盈建科軟件有限責(zé)任公司的YJK（1.6.3.1版）ETABS（2015版）程序。采用動(dòng)力時(shí)程分析方法分析地震作用下的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)靜力荷載工況主要采用靜力彈性分析方法。采用空間有限元模型分析消能減震結(jié)構(gòu)和非消能減震結(jié)構(gòu)的受力特征，利用非線(xiàn)性連接單元代替消能減震模型的阻尼器。

2）選取地震波 根據(jù)規(guī)范要求以及II類(lèi)場(chǎng)地、設(shè)計(jì)地震分組為第二組的特征，地震波選用人工模擬波和實(shí)測(cè)波，通過(guò)地震波的反應(yīng)譜與規(guī)范反應(yīng)譜的對(duì)比，其主要周期點(diǎn)基本符合“統(tǒng)計(jì)意義上相符”。

3）消能減震結(jié)構(gòu)的水平地震效應(yīng)分析。

4）真實(shí)模型與等效線(xiàn)性模型對(duì)比分析 采用振型分解反應(yīng)譜方法的等效線(xiàn)性化分析消能減震結(jié)構(gòu)模型，剛度和阻尼比的計(jì)算存在近似性，采用時(shí)程分析法對(duì)等效模型和真實(shí)非線(xiàn)性模型進(jìn)行對(duì)比，分析樓層剪力和層間位移角。

5）罕見(jiàn)地震作用下的彈塑性分析及計(jì)算結(jié)果 通過(guò)設(shè)置連梁鋼滯變阻尼器后，結(jié)構(gòu)的總阻尼比明顯提高，結(jié)構(gòu)底部的剪力顯著弱化，結(jié)構(gòu)的整體抗震性能提高。連梁剪力得到合理控制，解決了小震作用下非減震結(jié)構(gòu)的大量鋼筋混凝土連梁剪壓比超限的問(wèn)題，使連梁具有足夠的承載力和延性。同時(shí)，消能減震結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

6）支墩連梁的可行性分析 支墩連梁的極限設(shè)計(jì)剪力和彎矩設(shè)計(jì)值按照以下公式計(jì)算：

式中，Vu為支墩連梁的設(shè)計(jì)剪力極限值；Mu為支墩連梁的設(shè)計(jì)彎矩極限值；Qd為鋼滯變阻尼器的屈服標(biāo)準(zhǔn)值；l為支墩連梁的凈跨度。

根據(jù)以上計(jì)算規(guī)則，按照GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（2015年版）對(duì)連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，并按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中連梁最大值1 500mm考慮，計(jì)算安裝本項(xiàng)目使用的A、B、C型3種鋼滯變阻尼器后連梁支墩的極限設(shè)計(jì)剪力及彎矩，均符合規(guī)范要求。

鋼滯變阻尼器計(jì)算機(jī)模擬的目的是為了驗(yàn)證鋼滯變阻尼器在天水碧桂園項(xiàng)目的可行性，運(yùn)用軟件Etabs對(duì)整棟結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，并附加了地震波作為試驗(yàn)波形。通過(guò)分析遇到罕見(jiàn)地震時(shí)結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的變化，說(shuō)明在運(yùn)用減震消能裝置后，結(jié)構(gòu)在遇到地震時(shí)相較沒(méi)有附加消能阻尼器的剛性結(jié)構(gòu)，曲線(xiàn)變化平穩(wěn)，可認(rèn)為鋼滯變阻尼器在數(shù)值模擬上能實(shí)現(xiàn)很好的抗震效果。

4 施工應(yīng)用及優(yōu)化

4.1 施工難題與解決方法

在施工時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到阻尼器外殼鐵皮面層光滑現(xiàn)象，導(dǎo)致后期內(nèi)墻涂料層生銹、開(kāi)裂、脫落等，或引起竣工后的群訴事件；連梁主筋連接、定位存在質(zhì)量隱患：連梁面筋和底筋固定具有一定難度，連梁綁扎后鋼筋保護(hù)層厚度太大，連梁有效截面尺寸變?。蛔枘崞靼惭b慢、工期長(zhǎng)。不合格返工量大，工效降低，工期延長(zhǎng)，每個(gè)阻尼器從安裝到連梁整改合格，平均需要約30min。

通過(guò)安裝前在阻尼器外殼上涂刷防銹漆，解決后期阻尼器生銹及內(nèi)墻涂料層開(kāi)裂、脫落等質(zhì)量問(wèn)題。在阻尼器外殼滿(mǎn)掛鋼絲網(wǎng)可提高阻尼器外殼處混凝土的握裹力，極大程度地降低質(zhì)量隱患及風(fēng)險(xiǎn)。在項(xiàng)目施工過(guò)程中，研究出一種新型阻尼器安裝連接件模具，既解決了以往安裝時(shí)鋼筋放置困難、梁截面尺寸變小、鋼筋定位容易錯(cuò)位、不容易吊裝的問(wèn)題，又可確保阻尼器安裝的施工質(zhì)量，解決安裝操作繁瑣的問(wèn)題，有效降低施工成本。阻尼器安裝于梁中，安裝過(guò)程中易出現(xiàn)錨固偏差以及主筋與阻尼器主筋沖突，創(chuàng)新連接裝置則很好解決這一問(wèn)題。即在阻尼器上焊接2個(gè)定位環(huán)，將梁主筋套入定位環(huán)內(nèi)，使主筋與阻尼器連接，并且梁主筋不會(huì)出現(xiàn)因阻尼器的加入而無(wú)法精確定位的情況。創(chuàng)新連接裝置如圖1所示。

圖1 創(chuàng)新連接裝置示意

4.2 創(chuàng)新連接裝置的特點(diǎn)

1）鋼滯變阻尼器安裝獨(dú)立施工 在施工過(guò)程中，不影響其他工序的施工，從鋼筋綁扎到模板施工，均按照正常施工工序進(jìn)行，不影響工人操作及其他工序的進(jìn)行。

2）施工方法簡(jiǎn)單、快捷 鋼滯變阻尼器定位環(huán)加工簡(jiǎn)單快捷，工人安裝簡(jiǎn)單，不易出現(xiàn)安裝質(zhì)量問(wèn)題，利用巧妙的裝置、簡(jiǎn)單的方法改變施工中遇到的鋼筋定位、間距排布、梁截面尺寸等質(zhì)量問(wèn)題。

3）節(jié)約資源、變廢為寶 該裝置可避免矯正鋼筋位置時(shí)鋼筋位置不正造成的浪費(fèi)，運(yùn)用鋼筋下料的尾料鋼筋制作定位環(huán)，實(shí)現(xiàn)尾料鋼筋二次利用，同時(shí)解決項(xiàng)目施工過(guò)程的難題，達(dá)到預(yù)期效果。在鋼筋間距較小的狀態(tài)下，不擾動(dòng)鋼筋原本位置，保證梁截面尺寸和鋼筋安裝質(zhì)量，保障結(jié)構(gòu)的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

1）通過(guò)創(chuàng)新施工裝置，節(jié)約矯正鋼筋位置時(shí)鋼筋位置不正造成的浪費(fèi)；運(yùn)用廢舊小方管和鋼筋尾料制作定位環(huán)，方法較為簡(jiǎn)單，達(dá)到預(yù)期的效果和目的；在鋼筋排布間距較為密集的狀態(tài)下，保持受力鋼筋的精準(zhǔn)布置，保證結(jié)構(gòu)的安全性。

2）通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將鋼滯變阻尼器運(yùn)用于超高層建筑中，提高了建筑物的結(jié)構(gòu)性能和抗震效果，同時(shí)降低了建筑工程成本。

3）通過(guò)創(chuàng)新鋼滯變阻尼器的施工方法，使鋼滯變阻尼器的施工質(zhì)量通病得到大幅改善。