防屈曲支撑体系在大型城市综合体的研究与应用

防屈曲支撑体系在大型城市综合体的研究与应用

黄锦生黄勇孙建辉吴子健

江苏南通二建集团有限公司江苏226200

摘要：大型城市综合体由于其体量大,造型复杂,在高度抗震设防地区往往属于超限结构,防屈曲约束支撑由于其特殊的构造原理近些年来被广泛的应用于超限结构的结构加固体系中。本文根据对防屈曲约束支撑设计原理的分析，根据其与主体结构连接的不同方式，进一步细化了防屈曲约束支撑的安装要求，总结出一套防屈曲约束支撑施工技术管理成果。

关键词：防屈曲支撑；原理；安装

1.防屈曲支撑的设计原理

1.1防屈曲钢支撑的设计原理

1.1.1防屈曲钢支撑建模设计

首先，模拟一栋地下两层，地上五层框架结构建筑，按照一般超限结构主体框架结构采用劲性钢结构，在角部受力薄弱部位增加防屈曲约束支撑。其次，采用PKPM软件对结构进行小震下的初步设计，再采用大型通用有限元软件ABAQUS对减震结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析验证设计结果。

1.1.2约束钢支撑的选择类型

通过对防屈曲钢支撑吨位与数量的多轮优化调整后，确定了最终减震方案。模拟建筑共布置20个，性能参数如表1所示。

2.防屈曲支撑实例及安装施工要点

2.1栓接式防屈曲约束支撑施工要点

2.1.1工程实例

太原南站综合交通枢纽西广场工程，位于太原市小店区农科北路液压件厂宿舍以东；合同开工日期：2010年11月1日，竣工日期为2013年8月31日；北侧商业区为地下两层，地上共7座塔楼，层数4～7层不等，总建筑面积111989。由于本工程属于超限结构，故地上部分均采用防屈曲支撑。根据设计图纸，本工程为劲性框架结构，外围钢骨柱预留牛腿与防屈曲支撑采用螺栓连接。

2.1.2安装施工要点

(1)就位和临时固定

单机吊装时，在屈曲约束支撑吊至安装点附近后，支撑的就位可通过吊索中滑轮的伸缩调整安装角度，然后通过绳索牵拉支撑下端到达安装部位的方式来完成屈曲约束支撑下端的就位工作。

(2)最终固定方法

屈曲约束支撑与结构的连接形式应根据设计者的要求选定本工程中用高强螺栓与框架梁柱的节点板连接。高强度螺栓的安装应在结构构件校正合格调整后进行，螺母带圆台面的侧应朝向有倒角的一侧。安装高强度螺栓时，严禁强行穿入螺栓(如锤敲打)。若不能自由穿入时，偏差3mm以内时应用饺刀进行修整。

高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧。高强度螺栓由带有公斤数电动扳手从中央向外拧紧，拧紧时分初拧和终拧。初拧宜为终拧的50%。

高强度螺栓接触面有间隙时，小于1.0mm的间隙可不处理;1.0-3.Omm间隙，将高出的一侧成1:10斜面，打磨方向与受力方向垂直;大于3.Omm间隙加垫板，垫板处理方法与接触面同。高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同天完成。

高强度螺栓连接处，应按设计要求进行涂漆防腐，油漆应在24小时内进行，保证高强螺栓连接的封闭。

2.2焊接式防屈曲约束支撑施工要点

2.2.1工程实例

晋中市大学城综合商业设施项目结构设计分为南北两区，南区由办公楼、公寓及裙楼组成，总建筑面积174634.28m2，其中办公楼、公寓为地下两层、地上八层框架结构，裙楼为地下两层、地上四层框架结构。北区由一号公寓、二号公寓、酒店及裙楼组成，其中一号公寓为地下二层、地上九层框架结构，酒店及二号公寓为地下二层、地上八层框架结构，裙楼结构同南区。根据设计图纸，本工程为钢筋混凝土框架结构，外围框架柱预埋钢板，与防屈曲支撑采用焊接连接。

2.2.2安装施工要点

(1)预埋件施工

预埋件的作用是连接原结构构件和耗能构件的重要节点。先将柱子主筋及箍筋按设计图纸绑扎完成后，预埋钢板按照设计尺寸加工，四块钢板中有两块做剖口处理。同时按照设计长度加长5cm下料预埋筋。再将制作好的预埋板按照设计锚筋的定位放样打孔，最后将加工好的钢板对准锚固钢筋套入，焊接平整。

(2)安装方法

防屈曲支撑在专业工厂加工完成，为避免现场剖口质量差及工程量大的问题，屈曲约束支撑在出厂前两端开好剖口（屈曲约束支撑两端严禁现场切割）。成品支撑构件焊有专用的吊耳（沿支撑长度有两道），并通过葫芦吊进行吊装。

起吊为两端不等高起吊，首先牵拉支撑下端达到安装部位，支撑上端可通过临时支架就位。吊装时，在屈曲约束支撑吊至安装点附近后，支撑的就位通过吊索中滑轮的伸缩调整安装角度，然后通过绳索牵拉支撑下端到达安装部位的方式完成屈曲约束支撑下端的就位工作。支撑上端则可通过预先设置临时支撑或支架临时就位，若支撑较重，上端不脱钩直到支撑安装完毕。支撑就位后，采用措施进行临时固定。通过位置校正后，对支撑两端进行点焊固定，然后焊接支撑的下端节点，下端节点焊接完毕后，再焊接上端节点。焊接完成后，应对连接焊缝进行探伤检查，并且应达到二级探伤要求。

3施工中可能出现的问题

3.1预埋锚筋或后锚固钢筋无法安装

如果原有结构梁柱截面较小或者钢筋较密，当采用埋板施工时，会出现钢筋间距过小，导致预埋板在放置中出现施工不变。如果强行安装还有可能造成原混凝土结构受力性能产生影响。而如果调整锚栓或钢筋的间距，则会造成节点板的增大，因此可采用局部外包钢板来代替锚固加强技术。

3.2螺栓连接误差，导致连接板位置扩孔

防屈曲支撑由于不予原结构同步施工，因此连接板在与节点板相连时，受到土建施工误差的影响，最终会导致螺栓孔无法对应，高强螺栓无法穿过，必须通过扩孔的方式进行解决。而扩孔将会给未扩孔螺栓受力增加，屈曲支撑的层间位移要大于设计要求。因此，为了避免扩孔现象的发生，防屈曲支撑深化工作不宜过早，应在结构施工完毕并且变形稳定后在实地进行测量，再根据设计要求进行深化，如必须扩孔，必须经原设计单位认可后才可进行。

3.3紧固件松动

紧固件松动较少时，主要会影响屈曲支撑的层间位移，而当出现较多时，则会对屈曲支撑的稳定性造成影响，减少构件的耗能效果。在施工中，同一部位的紧固件一般回待全部安装就位后复拧一次，并留下验收记录，落实责任到人，现场监理、甲方应重点进行抽查。

4结束语

防屈曲约束支撑不是结构构件，而是属于耗能构件，在地震未到来之前，仅承受自身的重力，因此，施工安装的误差控制是防屈曲支撑质量控制的重点，施工人员在安装前要做好图纸、现场有机联系在一起的深化工作。通过实体测量、BIM模型技术，三维投影放线技术，我们可以有效的减少防屈曲支撑的施工误差。设计人员通过防屈曲支撑很好的解决了大型综合体在抗震设计难点，相信，随着我们防屈曲施工技术的不断完善，造型复杂，体量庞大的城市综合体将会越来越多的出现在城市建筑中，使我们的城市规划更上一个新的台阶。

参考文献：

[1]DBJ/CT105-2011同济大学TJ屈曲约束支撑应用技术规程

[2]周云，防屈曲耗能支撑结构设计与应用