基于包钢加固的屈曲约束支撑工程技术研究
佟志军 徐猛 孙政权 崔志远 高阳
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佟志军 徐猛 孙政权 崔志远 高阳 ,. 基于包钢加固的屈曲约束支撑工程技术研究[J]. 建筑技术学报,2025.2. DOI:10.12721/ccn.2025.157018.
摘要:
屈曲约束支撑作为一种新型的无粘结耗能支撑,克服了传统支撑受压屈曲的缺点,并且其滞回曲线十分饱满,具有很好的抗震消能能力,是一种很有应用前景的结构体系。
本施工技术研究目的在于通过包钢加固与屈曲约束支撑相结合,节省钢材的使用,减少预埋板的施工步骤,从而降低施工成本,达到增加效益的目的。
关键词: 屈曲约束支撑包钢加固节材效益
DOI:10.12721/ccn.2025.157018
基金资助:

1概述

随着建设工程的不断发展,屈曲约束支撑作为一种新型的无粘结耗能支撑,应用的范围越来越广泛。屈曲约束支撑克服了传统支撑受压屈曲的缺点,并且其滞回曲线十分饱满,具有很好的抗震消能能力,通过包钢加固与屈曲约束支撑相结合,能够适当的节省钢材的使用,减少预埋板的施工步骤,减少框架结构施工阶段的工艺穿插,从而降低施工成本,达到增加效益的目的。

2施工技术概述

2.1工程概述

某工程设计中采用了208根耗能型屈曲约束支撑,外观形状为矩形,该结构提高了结构整体的抗震性能。在设置屈曲约束支撑位置处预留有钢连接节点,连接节点与屈曲约束支撑现场焊接连接。

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图1 屈曲约束支撑

该工程为10栋单体楼加固改造,地上5层,地下1层,建筑高度为25米,该工程楼栋加固工程均涉及包钢加固及屈曲约束支撑,满足此工程的抗震需求。

2.2材料选型

包钢加固采用四个75×5的Q235B角钢,100×4的Q235B钢板;屈曲约束支撑芯材牌号为Q235B,等效截面为22500mm2,屈服承载力为4500kN,重量平均为1100kg。

3包钢加固工艺

3.1混凝土基层处理

将混凝土构件表面残缺、破损部分剔凿、清除干净并达到结构密实部位。检查外露钢筋是否锈蚀,如有锈蚀,需进行必要的除锈处理。

对经过剔凿、清理和露筋的构件残缺部分,用高于原构件混凝土强度的环氧砂浆进行修补、复原,达到表面平整。

将构件表面凸出部分(混凝土构件交接部位、模板的段差等)打磨平整。柱角垂直度需修正,修整后的段差要平顺。

棱角的部位,用磨光机磨成圆角。圆角半径最小不得小于 20mm。清洗打磨过的构件表面,并使其充分干燥。

施工前应按设计在需加固部位放线、定位。

3.2固定及注胶

角钢及缀板内侧采用角向砂轮机配合钢丝刷打磨至出现金属光泽,并用清洁剂擦洗干净。

将角钢固定在柱子的四角,并立即用夹具夹紧,夹具的间距约600mm;焊接钢缀板与角钢内侧平;固定水平角钢,并将垂直角钢与水平角钢焊接连接。

封口用环氧树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。将搅拌好之封闭胶以镘刀均匀涂抹将角钢、缀板的间隙封闭,并在四周预留灌注口(间隔 80~100cm 每边预留 1~2 个,以 4500 柱子为例,约安装 20~40 个灌注口,其中未灌注胶的上排灌注口兼作排气口,最上排每边多安置一个灌注口作最后补胶用)。

封闭胶需养护一天,待完全固化后,将灌注用环氧树脂的主剂和固化剂应按规定的比例称量准确,装入容器,用搅拌器搅拌均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。将搅拌好之灌注胶采用压力灌注,自下而上顺序灌注,待上排灌注口溢出胶水即封闭下排灌注口,于溢出胶水的灌注口继续灌胶。

每层最上层的补胶口待气泡基本排出后适当补注胶水以使内部尽量密实。

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图2 外包型钢加固

3.3养护

灌注环氧胶后,需自然养护 24 小时达到初期固化,并应保证固化期间不受干扰。灌注粘结剂后,不得在角钢和缀板上进行焊接。待灌注粘结剂完全固化后,按照招标文件要求表面进行相应防护。

4屈曲约束支撑

4.1工艺流程

屈曲约束支撑钢制埋板焊接安装→现场测量梁间、柱间尺寸→节点板焊接安装→现场修正节点板→定位放线→吊装固定节点板→吊桩屈曲约束支撑→校正支撑→固定焊接。

4.2钢制埋板焊接安装

①钢制埋板的安装根据安装部位的不同工序不同,包括柱上埋板和梁上埋板。。

②预埋件安装时应先根据深化图纸标记预埋件安装位置,防止焊接时因人工操作造成位置偏差。

③埋板放置到位后,应及时进行焊接,防止后面施工发生移位。

④埋板焊接安装完毕后进行节点板的焊接安装。

⑤焊缝感观应达到:外形均匀成型较好焊道与焊道,焊道与基本金属间过渡较平滑焊渣和飞溅物基本清除干净。

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图3钢制埋板及节点板安装

4.3屈曲约束支撑安装流程

①作业准备

作业人员、机械设备、材料准备就绪,上一道工序已通过验收,现场具备安装条件。

②复测现场尺寸

屈曲约束支撑安装前进行现场尺寸复核,如果发现与图纸有出入,及时向设计师反映对节点板作出调整。

③现场修正节点板

节点板修正到合适尺寸满足安装要求,节点板修正尽量不要修改连接端头。

④定位、放线

根据图纸定位节点和产品安装轴线;在现场画出安装产品的投影轴线。

⑤吊装固定节点板

节点板根据预先定位位置安装手动葫芦,用手动推车把埋件运送到安装位置下方,吊装时需要在两侧安装吊耳,现场吊装到位置后使用二氧化碳保护焊把埋件和节点连接;

⑥屈曲约束支撑

节点板固定后,开始吊装屈曲约束支撑,屈曲约束支撑为成品构件,表面焊有专用的吊耳(沿支撑长度有两道),可直接穿入吊索进行吊装,吊装设备为葫芦吊,支撑有吊耳的面朝上;

⑦校正支撑

支撑就位后,采用措施进行临时固定(通常采用连接腹板临时螺栓固定等),临时固定后,再对支撑位置进行校正,应特别注意支撑扭转偏移。

⑧固定焊接

校正完毕后,对支撑两端进行对接焊接,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(屈曲约束支撑两端禁止切割);焊接时,可先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;

⑨质量验收

现场安装完成后检查产品安装是否符合图纸技术要求,焊接处经自检合格后报项目部,根据设计要求在监理见证下做第三方探伤检测。

4.4屈曲约束支撑安装要点

①屈曲约束支撑作为成品构件在工厂加工好,在现场安装前应对与支撑安装位置处的净高、净宽,存在偏差的,可在允许范围内调整节点板,保证支撑的安装长度;如果偏差过大,则应联系设计师,重新设计节点板。

②根据节点板深化图标记节点板连接位置,保证节点板与预埋件腹板对齐及上下节点板在同一竖直平面内,保证支撑及节点板的受力要求。

③节点板的起吊设备通常采用手动葫芦。以混凝土梁浇后,模板穿心螺丝杆留下的孔穿钢丝绳作为吊点,该项目单个节点板最大起重吨位为1吨。

④节点板就位后与预埋件焊接连接,焊接坡口为单面坡口。

⑤节点板固定后,开始吊装屈曲约束支撑,屈曲约束支撑为成品构件,表面焊有专用的吊耳(沿支撑长度有两道 ,可直接穿入吊索进行吊装,吊装设备为葫芦吊,支撑有吊耳的面朝上。该项目屈曲约束支撑单根最大起重吨位为3吨。

⑥临时吊点的准备,屈曲约束支撑在安装前应设置好临时吊点,以混凝土梁浇后,模板穿心螺丝杆留下的孔穿钢丝绳作为吊点,每根支撑的临时吊点不少于2个。

⑦支撑起吊为两端不等高起吊,首先牵拉支撑下端达到安装部位,用电焊点焊,再牵引支撑上端就位。

⑧支撑就位后,采用措施进行临时固定(通常采用连接腹板临时螺栓固定等),临时固定后,再对支撑位置进行校正,应特别注意支撑扭转偏移。

⑨校正完毕后,对支撑两端进行对接焊接,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(屈曲约束支撑两端禁止切割;焊接时,可先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。

5施工技术优劣势分析

本施工技术优势在于通过包钢加固与屈曲约束支撑相结合,屈曲约束支撑端部的钢制埋板能代替包钢加固中梁包钢及柱包钢端部的角钢及钢板,能够适当的节省钢材的使用,减少传统施工中屈曲约束支撑预埋板的施工步骤,减少框架结构施工阶段的工艺穿插,从而降低施工成本,达到增加效益的目的。

6结语

该技术通过包钢加固与屈曲约束支撑相结合,节省了钢材,便于施工的同时还减少传统施工中屈曲约束支撑预埋板的施工步骤及框架结构施工阶段的工艺穿插,安全可靠,有利于绿色建筑的进一步实践应用,具有一定的推广价值。

参考文献

①吕欣豪. 屈曲约束支撑减震施工技术在大型复杂医院中的应用[J].四川建筑,2023:43(S1).

②张子径 .BRB屈曲约束支撑安装施工技术分析[J].中华建设,2023(10)

③张建文,蔡向阳.屈曲约束支撑施工方法要点及应用[J].南阳理工学院学报,2022:14(06).

④蒲静.外包钢加固节点对轻钢加层结构的整体抗震性能研究[J].科技资讯,2023:21(15).

第一作者:佟志军,项目总工程师,工程师,617374625@qq.com

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