中建八局天津建筑工程有限公司 天津市 300450
摘要：针对滨海市民活动中心结构设计要求，综合疏散保障功能，选用了屈曲约束支撑的施工工艺对楼内抗震受力薄弱位置进行抗震加固。解决了滨海活动中心疏散人流量大、安全设计要求高、普通结构楼板设计验算无法通过的难题。确保了活动中心的结构抗震安全，实现、保障了设计要求的大流量人口疏散的使用功能，施工工序简明有效，并为以后的施工积累了经验。
关键词：屈曲约束支撑;抗震设计要求;加固措施
1工程概况
天津市滨海新区文化中心（一期）项目文化场馆部分工程由“五馆一廊”，总建筑面积约30.9万平米，占地面积约12万平米，地下2层、地上4~7层。
滨海市民活动中心地下2层，地上7层。屋面顶高34.5m，局部屋面顶高37.5m。结构为带屈曲约束支撑的框架结构。钢结构主要由钢柱、钢梁、屋面钢屋架、屈曲约束支撑、幕墙钢构等组成，钢结构约518t。滨海活动中心屈曲约束支撑构件共计72根。BRB(Buckling restrained brace屈曲约束支撑）埋件安装与主体结构同步进行，待主体施工完毕后再进行最终安装。
2 技术背景
2.1 工艺背景
屈曲约束支撑又称防屈曲支撑,研究始于日本，早期通过对墙板式防屈曲耗能支撑的研究，并对其进行了加入不同无粘结材料的拉压试验，结合理论计算逐步形成了屈曲支撑结构优化受力体系。
2.2 工艺技术特点
1）承载力高。普通支撑的轴向承载力设计值不仅与支撑材料强度设计值、支撑的截面面积有关，而且受到轴心受压构件的稳定系数与支撑结构长细比影响；抗震设计中屈曲约束支撑的轴向承载力仅与约束屈服段的钢材截面积、芯板钢材的屈曲强度标准值成正相关，轴向承载力远高于普通支撑。
2）承载力与刚度分离。BRB的最大特点是其自身的承载力与刚度的分离。普通支撑受其自身的稳定性限制，截面和支撑刚度需要加大，进而导致结构的刚度过大，建筑抗震性能受到影响。采用屈曲约束支撑，可避免此类情况，在不增加结构整体刚度的情况下可以满足结构对于承载力的要求。
3）延性与滞保护主体结构。在弹性阶段工作时，类似于普通支撑可以为结构提供很大的抗侧刚度，可用于抵抗地震波及风载的作用。塑性阶段工作时，BRB变形能力强、滞回性能好，等效于一个性能优良的耗能阻尼器，可用于结构抵御、吸收地震波作用。
4）减小相邻构件受力，保护主体结构。采用屈曲约束支撑，支撑受拉与受压承载力差异很小，可有效降低与支撑相邻构件的内力，减小构件截面尺寸，节约结构造价。
2.3 本工程施工做法分析
滨海市民活动中心属于人员密集型场所，故设计对结构抗震性能及人员疏散要求较高，普通结构支撑轴向承载力达不到设计验算要求，结合抗震设计结构要求，选用屈曲约束结构支撑技术对主体结构承载力达不到设计验算标准的楼梯维护结构进行深化、施工，提高结构承载力。
解决措施：BRB(Buckling restrained brace 屈曲约束支撑）
设计总体思路：
采用支撑的结构体系在建筑结构应用中十分广泛。普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震、风载的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由受压状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差，为解决普通支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题，在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束结构。
结合本工程的结构形式和实际施工特点：工期短，造型较为复杂。根据此情况对防屈曲支撑安排如下：
1)BRB埋件安装与主体结构同步进行
2)主体施工完毕后再进行最终安装。
3 BRB安装施工
3.1 施工工艺流程图：
图3-1
1）施工准备及预埋件安装
2）节点板安装
3）BRB运输
4）BRB临时固定、连接
5）连接点检测
6）防腐防火涂装
7）施工验收
3.2 具体工艺流程：
（1）安装前准备工作
屈曲支撑安装前，对与支撑连接的上、下梁柱节点进行位置检查。检查节点板在施工过程中出现的平面偏移。平面偏移不得超过节点处最大板厚的 1/3，当超过时，应进行相应的纠偏措施。与节点板连接的预埋件的材质是 Q345B,规格根据屈曲约束构件的选取匹配。
（2）节点纠偏措施
本工程的屈曲约束支撑均为焊接型屈曲约束支撑，故可通过修割节点板来进行节点偏移的消除。
（3）节点板安装
本工程屈曲约束支撑的连接方式为焊接节点板，其中焊接节点板为十字型接头。节点板现场施工顺序为：现场标记节点板放置位置→节点板吊运→节点板临时固定→校正→节点板最终固定。施工要点：应严格按照深化图纸的定位尺寸焊接节点板，使节点板平面内及平面外的偏差在允许范围内，保证屈曲约束支撑的安装长度和安装垂直度；节点板吊运设备为葫芦吊，根据单个节点板最大自重选定葫芦吊型号；吊运到位后，采取点焊或者加劲板等方法临时固定。校正节点板位置，无误后进行焊接固定。
（4）屈曲支撑的运输。
成品支撑构件自带有专用的吊耳（沿支撑长度有两道），可直接穿入吊索进行绑扎吊装，穿入吊索时，不得只穿部分吊耳，支撑有吊耳的面要朝上；起吊为两端不等高起吊，首先牵拉支撑下端达到安装部位，再牵拉支撑上端达到安装部位；牵拉过程中要做好安全措施。
（5）屈曲支撑安装
节点位置偏移消除后，对支撑进行安装就位后，对支撑位置进行调整和校正，并采用有效的固定方式进行临时固定。支撑临时固定后，对支撑两端进行校正，校正后，先焊接上端部节点，后焊接下端部节点，节板材质为 Q345B,手工焊时采用 E50 焊条，气保焊时采用 ER50-3的焊丝。
（6）屈曲支撑连接节点检测
屈曲约束支撑与结构连接节点需进行检测，本工程连接节点为现场焊接节点，焊缝质量检验等级为二级，所以对其连接焊缝进行探伤检查（超声波探伤）应达到二级规范要求。
（7）屈曲支撑防腐防火涂装
本项目屈曲约束支撑的约束机制是采用填充材料的约束机质，内填充材料具有隔热不燃烧性能，自由伸缩段和封头板必须做防火措施，套筒可不做防火保护，根据设计和规范要求，防火涂料保护要达到二级耐火等级的要求。屈曲约束支撑防腐措施要符合设计要求，即构件表面除锈打磨，喷涂底漆，中间漆和面漆等各项措施符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205中的有关规定。
4 实施效果及总结：
滨海市民活动中心采用屈曲约束支撑施工工艺，解决了滨海活动中心疏散人流量大、安全设计要求高、普通结构楼板设计验算无法通过的难题。确保了活动中心的结构抗震安全，实现、保障了设计要求的大流量人口疏散的使用功能，实施效果良好，施工工序简明有效，便于活动中心结构及后续施工，改善了原有普通支撑承载力不够的条件，在人力、物力等各个方面节约了工程造价约20万元；在施工上，施工难度大大降低，施工速度快、施工质量好，并形成了一整套施工工艺，得到了专家、业主、设计、监理以及业内同行的一致好评。
参考文献：
[1]《TJ 屈曲约束支撑应用技术规程》——DBJ/CT105——2011
[2]《钢结构焊接规范》——GB50661——2011
[3]《端板式半刚性连接钢结构技术规程》——CECS260——2009
[4]《钢结构工程施工规范》——GB50755——2012
[5]《钢结构工程施工质量验收规范》——GB50205——2001
[6]《建筑钢结构焊接技术规程》——JGJ 81——2002
论文作者:王振林,陈悦,刘成
论文发表刊物:《防护工程》2017年第21期
论文发表时间:2017/12/21
标签：屈曲论文; 节点论文; 结构论文; 承载力论文; 滨海论文; 活动中心论文; 刚度论文; 《防护工程》2017年第21期论文;