【摘要】屈曲約束支撐安裝是建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中重要施工環(huán)節(jié)，其安裝質(zhì)量直接關(guān)系到屈曲約束支撐和性能。對此，文中提出了一種屈曲約束支撐安裝施工技術(shù)，可以全面提升施工質(zhì)量與效果。首先利用吊具將屈曲約束支撐鋼柱吊裝到設(shè)定位置，然后校正高度、軸線位移以及垂直度，最后利用高強度螺栓對屈曲約束支撐固定。這一安裝技術(shù)實現(xiàn)大型公共建筑工程中屈曲約束支撐安裝施工。

【關(guān)鍵詞】大型公共建筑；屈曲約束支撐；安裝施工；吊裝；高強度螺栓

【中圖分類號】TU313.3 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）10-0117-03

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的飛速發(fā)展，大型公共建筑工程逐漸成為城市的標(biāo)志性存在。這不僅要求具備卓越的外觀設(shè)計和使用功能，更需滿足極高的安全性和抗震性能。在高層建筑及復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)體系中，屈曲約束支撐正在受到廣泛關(guān)注。由于屈曲約束支撐的構(gòu)造設(shè)計比較獨特，所以地震的作用下可以吸收和耗散一定能量，從而很大程度提升抗震性能，保障建筑安全。屈曲約束支撐作為一種先進的抗震技術(shù)，其研究與應(yīng)用已經(jīng)取得一定的進展。

隨著科技的不斷進步，有學(xué)者進行了相關(guān)研究，也取得了一定成效。呂欣豪等[1]提出了一種大型復(fù)雜醫(yī)院中屈曲約束支撐減震施工技術(shù)，闡述了屈曲約束支撐施工關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用流程；張子徑[2]分析了BRB屈曲約束支撐安裝施工，論述了屈曲約束支撐安裝注意事項和相關(guān)技術(shù)。但是，目前在屈曲約束支撐安裝技術(shù)方面仍面臨著一些挑戰(zhàn)，尤其是在大型公共建筑工程中，對施工質(zhì)量要求較高，其安裝施工難度較大，施工質(zhì)量難以把控。

1 屈曲約束支撐概述

1.1 基本原理

屈曲約束主要是由鋼管內(nèi)部的填充材料構(gòu)成。鋼管起到骨架作用，填充材料起到保護作用。當(dāng)建筑物受到外力作用時，屈曲約束在鋼管的作用下能夠?qū)⑼饬鶆虻胤稚㈤_來，避免某一部分出現(xiàn)過度受力情況。

屈曲約束支撐能夠限制大型公共建筑屈曲變形情況，在實際應(yīng)用中是一種超前的支護技術(shù)。運用屈曲約束支撐技術(shù)，可以有效地防止大型公共建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到加載時可能會出現(xiàn)的屈曲變形，同時能夠發(fā)揮支撐作用。

1.2 屈曲約束支撐特點

屈曲約束支撐的特點主要包括：①較強的屈曲約束力。屈曲約束力指的是支護結(jié)構(gòu)對建筑產(chǎn)生的壓力和限制力，這是屈曲約束支撐的關(guān)鍵。在實際操作中屈曲約束大小直接影響支撐效果，因此在設(shè)計時應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件、施工情況、實際狀況等因素。②約束長度合理。約束長度指的是支護結(jié)構(gòu)長度，不直接影響支護效果，但會對實際應(yīng)用造成一定影響。在實際工程中，應(yīng)根據(jù)大型公共建筑的地質(zhì)條件和支護要求合理設(shè)置約束長度。③約束剛度適當(dāng)。約束剛度指的是支護結(jié)構(gòu)剛度，由于剛度大小會影響支護效果，所以在具體設(shè)置過程中，需要考慮相關(guān)因素影響，才可以更好地實際應(yīng)用。

屈曲約束支撐技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各類工程中，以提升大型公共建筑的安全性與穩(wěn)定性，還可以在一定程度上減少工期，降低施工費用，具有較高的經(jīng)濟和社會效益。

2 屈曲約束支撐安裝施工

2.1 屈曲約束支撐吊裝

在建造大型公共建筑時，關(guān)鍵的問題就是確保其穩(wěn)定性和完整性。使用屈曲約束支撐吊裝施工方法，可以全面提升建筑穩(wěn)定性與完整性，因此需要進行深入的研究，才可以更好地實際應(yīng)用。在具體施工過程中，可以采用兩個不同高度的起吊方式，將屈曲約束支撐吊到安裝點附近，利用手動吊具對鋼索中的滑輪進行伸縮調(diào)節(jié)，然后將上部節(jié)板連在一起固定，并且在整個支架安裝完畢之前，不能將上端脫開。

當(dāng)屈曲約束支撐牽引到設(shè)計的位置后，將支撐的上端和前、后對齊固定，然后對兩邊進行調(diào)整，焊接支撐的上下端節(jié)點。采用十字形節(jié)點，具體焊接順序：補強鋼板和節(jié)點鋼板的焊接→增強片與支承彈頭端的對接→結(jié)節(jié)板與支承彈頭端的連接[3]。當(dāng)雙側(cè)高強度螺栓式抗彎支撐螺栓連接時，連接板的長度增加20 mm，并鉆出與穩(wěn)定支撐相對應(yīng)的孔和連接孔。當(dāng)實際操作中拉動到位時，使用臨時螺栓固定，螺栓數(shù)＞1/3，每節(jié)≥2根，螺栓數(shù)控制在臨時螺栓總數(shù)的30%左右。在拼裝過程中，將鉆孔定位好，用扳手將臨時螺栓固定在指定的位置上[4]。當(dāng)兩個銷釘式屈曲約束支承連接時，要在銷釘上做好記號，將受壓的支承支到一邊，然后將支承下端的銷釘暫時固定，將下一根銷釘插進去。完畢后，調(diào)整支架的位置，最后擰緊支架兩端的銷釘并鎖緊。

2.2 屈曲約束支撐校正

在鋼柱就位后，對其進行校正。首先調(diào)整標(biāo)高，確保每一根鋼柱都能達到設(shè)計或規(guī)范所規(guī)定的高度要求。隨后，對軸線位移進行校正。最后針對鋼柱的垂直度進行調(diào)整。當(dāng)上下節(jié)鋼柱之間因安裝誤差導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)錯位時，應(yīng)在連接耳板處加設(shè)墊板。通過調(diào)整墊板的厚度消除錯位，恢復(fù)鋼柱的直線性和穩(wěn)定性[5]。在軸線位移的校正過程中，注意鋼柱的扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。尤其是高層鋼結(jié)構(gòu)的每個節(jié)柱，以及每個定位軸線都必須從地面開始控制，以確保軸線能夠準(zhǔn)確引到下一個節(jié)柱頂端，以此作為中心線的參考，這樣可以確保有效安裝的準(zhǔn)確性。在安裝上節(jié)柱過程中，先要將柱底與中心線對準(zhǔn)，從而確保安裝正確性。同時，避免使用下節(jié)柱頂位置線作為上節(jié)柱的定位依據(jù)，以防止累積誤差。

對垂直度的校正，選擇并確定基準(zhǔn)柱是關(guān)鍵。通過多次轉(zhuǎn)動激光儀，并測量多個激光點以糾正各種誤差源，確保垂直度校正的精確性。然后根據(jù)校正支撐與基準(zhǔn)柱之間的直角關(guān)系，校正支撐垂直度。此外，對于非基準(zhǔn)柱的誤差校正，采用丈量法，通過拉設(shè)鋼絲繩形成平面方格網(wǎng)，利用鋼尺丈量各點間的距離，依據(jù)測量結(jié)果進行相應(yīng)的調(diào)整，以保證整體框架結(jié)構(gòu)的幾何精度和穩(wěn)定性。

2.3 屈曲約束支撐固定

對屈曲約束支撐位置校正完畢后，應(yīng)使用高強度螺栓對鋼柱進行固定。在安裝高強度螺栓之前，要確保連接摩擦面的干燥和潔凈。徹底清除所有可能影響連接質(zhì)量的因素，如毛刺、鐵屑、油污、焊接飛濺物等，這不僅會降低連接強度，還可能引發(fā)腐蝕問題。為此，應(yīng)用鋼絲刷沿著與受力方向垂直的角度清理，確保徹底去除腐銹等附著物。此外，還需特別留意天氣條件，確保摩擦面表面無結(jié)露、積霜、積雪，嚴(yán)格避免在雨天進行安裝作業(yè)，以防潮氣對連接質(zhì)量造成不利影響[6]。

高強度螺栓錨固屈曲約束支撐鋼柱要求：①對于單個接頭上的高強度螺栓，安裝工作應(yīng)從螺栓群的中心區(qū)域開始，逐步向四周擴展。這一過程中，初擰、復(fù)擰、終擰三個步驟均需嚴(yán)格遵循從中間到四周的順序進行，并在每次擰緊后做好標(biāo)記，這樣的操作方式有效地防止了漏擰情況發(fā)生。②當(dāng)接頭涉及螺栓連接和焊接時，除非在設(shè)計當(dāng)中另有規(guī)定，否則先焊接后緊固螺栓，即先完成焊縫的焊接，再進行高強度螺栓的終擰工作，以確保連接的穩(wěn)定性和可靠性。

采用扭矩扳手對螺母進行擰緊，以在螺桿內(nèi)部產(chǎn)生所需的預(yù)緊拉力。為確保擰緊力矩的準(zhǔn)確性，使用扭矩扳手前需按照規(guī)范進行校準(zhǔn)和校核，只有合格的扭矩扳手才能投入使用[7]。在具體操作中可以使用特制電動扳手，先將扳手當(dāng)中的一個頭套在螺母上，同時將另一個套在螺栓角體上。擰緊時向螺母施加順時針力矩，對螺栓體施加逆時針力矩，這兩種力矩是等量的。采用這種雙向施力方式能夠使螺栓斷頸部位，以承受一定的扭剪作用，從而達到預(yù)期的緊固效果，并且使用高強度螺栓緊固屈曲約束支撐。實際操作中初始扭轉(zhuǎn)扭矩被設(shè)置為擰緊扭矩的25%，再扭轉(zhuǎn)扭矩和初始扭轉(zhuǎn)扭矩一樣，并且結(jié)束扭轉(zhuǎn)一直持續(xù)到斷裂的頸部，標(biāo)志著安裝工作的完成。一旦安裝完成，這些高強度螺栓一般不拆除，以維護連接的完整性和穩(wěn)定性。按照以上將屈曲約束支撐固定，完成大型公共建筑工程中屈曲約束支撐安裝施工。

2.4 工法優(yōu)勢

使用這種工法，具有非常明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。①空間結(jié)構(gòu)較為優(yōu)化。運用這種工法可以優(yōu)化設(shè)計和空間結(jié)構(gòu)，而且具有一定抗震性，確保大型公共建筑的穩(wěn)定性與完整性。②發(fā)揮屈曲約束支撐優(yōu)勢。運用屈曲約束支撐系統(tǒng)，能夠?qū)⒋笮凸步ㄖ灾?、風(fēng)荷載、地震荷載傳遞到地基當(dāng)中，全面提升建筑穩(wěn)定性。③安裝效率較高。由于這種工法的安裝效率較高，不僅全面提升了施工效率，也在一定程度上提升了安裝，進而提升了大型公共建筑的施工質(zhì)量。④降低了施工振動與噪聲。在施工過程中不可避免會發(fā)生振動和噪聲，應(yīng)用該工法，可以有效降低施工振動與噪聲影響。⑤可以重復(fù)施工。

3 實例分析

3.1 工程概況

以某大型公共建筑工程為研究背景，項目建筑整體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑總高度為19.60 m，建筑地上5層，建筑縱向長度為71.9 m，橫向?qū)挾葹?5.5 m，設(shè)計抗震等級為二級。根據(jù)GB 50023—2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》，在建筑抗震設(shè)防時不宜采用單跨混凝土框架，采用屈曲約束支撐對其進行加固。在建筑結(jié)構(gòu)軸線上布置屈曲約束支撐，該工程總屈曲約束支撐長度為22 143 m，鋼柱數(shù)量為153根，屈服承載力為200 kN，屈服段芯材強度為235 N/mm2。以此為基礎(chǔ)開展測試。

3.2 施工質(zhì)量檢驗

1）按照設(shè)定的施工流程開展屈曲約束支撐安裝施工。在工程中所有屈曲約束支撐安裝完畢后，通過對屈曲約束支撐擬靜力加載測試，檢驗安裝的屈曲約束支撐的支撐性能。擬靜力加載測試使用JGFA-A4F74545超大型擬靜力機構(gòu)試驗機，采用擬靜力試驗的方式，模擬地震振動中屈曲約束支撐變形情況。在屈曲約束支撐兩端之間布設(shè)4個位移計，在屈曲約束支撐芯材左側(cè)、右側(cè)無約束段布設(shè)2個位移計，在屈曲約束支撐套筒左端、中部以及右端各布設(shè)1個位移計，測量在擬靜力加載測試中屈曲約束支撐變形量。

2）加載過程按照屈曲約束支撐長度的1/500、1/300、1/200、1/150、1/100以及最終的1/80進行逐級遞增的加載。每一級別的加載均重復(fù)三次循環(huán)，以充分模擬并觀察材料在不同位移水平下的響應(yīng)特性。加載中設(shè)定恒定加載速度為0.25 mm/s。當(dāng)屈曲約束支撐因無法承受繼續(xù)增加的拉力而發(fā)生斷裂時，表明已達到極限承載能力，此時應(yīng)立即終止加載，記錄各個測點位移計示值。GB/J 26126—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》規(guī)定，建筑工程中屈曲約束支撐最大位移不能超過50 mm。屈曲約束支撐靜力作用下位移數(shù)據(jù)見表1。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，工程安裝的屈曲約束支撐靜力作用下最大位移僅為14.12 mm，符合GB/J 26126—2020《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》規(guī)定，證明了此屈曲約束支撐具有良好的穩(wěn)定性和抗震性能，施工質(zhì)量良好。

4 結(jié)語

在大型公共建筑工程領(lǐng)域，屈曲約束支撐（BRB）的安裝施工技術(shù)作為提升建筑抗震性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其重要性不言而喻。本文重點研究了安裝施工關(guān)鍵技術(shù)和流程，并且結(jié)合實際工程案例對施工技術(shù)進行了驗證，有效發(fā)揮了屈曲約束支撐的性能。大型公共建筑工程中屈曲約束支撐的安裝施工技術(shù)研究是一項長期而艱巨的任務(wù)。需要不斷探索、勇于創(chuàng)新、精益求精，為提升建筑行業(yè)的抗震能力、保障人民的生命財產(chǎn)安全貢獻智慧和力量。

參考文獻

[1] 呂欣豪，張彧博，戴超，等.屈曲約束支撐減震施工技術(shù)在大型復(fù)雜醫(yī)院中的應(yīng)用[J].四川建筑，2023，43（S1）：100-102.

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[作者簡介]李大凱（1985—），男，長春人，本科，高級工程師，研究方向：房屋建筑工程施工。