（江苏南通三建集团有限公司，江苏，222200）
【摘 要】屈曲约束支撑是一种新型的耗能型结构支撑，结构简单，减震耗能效果显著安全可靠、经济合理，可以广泛应用于采用钢与混凝土组合结构的大型土木工程建筑，也可用于单层建筑、多高层建筑；不但适用于新建建筑，还适用于已建建筑的抗震加固和震后修复它可以有效提高建筑的抗震安全性能，有利于进一步延长建筑的使用寿命，其经济效益与社会效益十分显著，因此具有广阔的应用前景。本文针对屈曲约束支撑的性能特点,提出了与之相应的支撑安装施工方法。
【关键字】屈曲越是支撑结构；减震技术；剧场
屈曲约束支撑采用低屈服点钢材，在地上沿建筑物高度连续布置，与普通支撑相比，其截面大大减小。屈曲约束支撑由芯材，无粘结材料和外部约束材料组成。在轴向拉压力作用下，屈曲约束支撑可承受拉压屈服而不发生屈曲失稳，实现塑性变形从而消耗输入的地震能量。屈曲约束支撑的采用使得整体结构具有合适的侧向刚度的同时，又提高了结构的延性。
一、 屈曲约束支撑主要特点
1、小震时提供的线弹性刚度高，可以很容易地满足规范的变形要求。兼有普通支撑( 抗风和小震条件下提供抗侧刚度) 和耗能构件( 中震和大震条件下提供阻尼) 的双重作用;
2、由于可以受拉和受压屈服，屈曲约束支撑消除了传统中心支撑框架的支撑屈曲问题，因此在强震时有更强和更稳定的能量耗散能力;
3、屈曲约束支撑通过螺栓或铰接到节点板，可以避免现场焊接及检测，安装方便且经济;
4、支撑构件既可保护其他构件免遭破坏，并且大震后可以方便地更换损坏的支撑;
5、因为支撑的刚度和强度很容易调整，屈曲约束支撑设计灵活。
二、 工程概况
1、工程简述：
浦口区桥北文化中心新建项目位于南京市高新区泰山园区，西北面为泰山镇人民政府，西至柳州路，南至泰达路，东至双垄河，北至蒲园路。屈曲约束支撑工程隶属桥北文化中心裙楼部位，裙楼建筑高度为23.25m，在立面共采用177根屈曲约束支撑。
2、屈曲约束支撑分布与形式：
2.1屈曲约束支撑主要分布在1轴线、B轴线、15轴线及部分在6、E、H轴线，具体详细分布位置详见施工图。
2.2屈曲约束支撑截面采用200*200, 250*250,350*350,400*400等箱型截面形式。
3、工程特点：
3.1在裙楼钢结构框架主体立面采用屈曲约束支撑形式，有效的提高整体结构空间的承载力、减小整体用钢量、同时加大了结构空间跨度。
3.2屈曲约束支撑芯材采用Q345 B的钢材制成，芯材的屈强比不应大于0.8，伸长率应不小于30%，应具有常温下27J冲击韧性功，屈服承载力最大为5000KN。
3.3屈曲约束支撑连接节点采用H型连接节点，连接方式采用两端焊接。
4、工程重点、难点：
4.1、连接节点专业厂家深化设计：对于深化设计的重点来说，首先要着重强调设计图在做深化前的正确性，其次在此基础上保证施工详图的质量，再次保证出图进度，以满足构件加工的需要。
解决策略：项目部成立领导小组，统一指挥。专业厂家成立深化设计小组，并设专项负责人，负责管理与协调，并与东南大学设计院及项目部领导小组保持紧密的互动联系，有变更时应及时与更换。
4.2、厚板焊接工艺：连接节点重量大，又是厚板焊接，工期紧，厚板焊接工作量大，对大型焊接设备和良好素质焊工的资源配置要求高。保证厚板焊接质量和接头性能，防止厚板结构的焊接裂纹和层状撕裂，控制焊接变形保证尺寸精度，控制和消除厚板焊接残余应力，是该工程质量和安全性的控制关键，焊接接头的合理设计、焊接材料的选用和控制、装配和焊接顺序的安排、焊接变形和应力控制、焊接接头的预热和后热控制、工艺方法和工艺参数的使用需要严格控制。
解决策略：
1）鉴于本工程的特殊性及业主、设计单位的要求，我单位委托浙江杭萧钢构股份有限公司对本工程屈曲约束支撑连接节点的连接板与其钢构主体钢柱、钢梁一起进行工厂内加工制作及焊接。该公司拥有年产30多万吨钢结构的生产能力，并拥有大量高效焊接设备和丰富人力资源，在大量的工程中积累了丰富厚板超高强度钢的焊接经验，并锤炼出一支过硬的焊接技术、焊接施工与组织管理队伍。
2）具备类似厚钢板超高层构件的加工焊接技术和经验，通过技术工艺的有效试验和管理上的预先控制，可以保证厚板焊接质量和接头性能。
3）对于厚板对接接头，可通过焊接接头的合理设计，改善接头的焊接收缩应力分布，有效避免焊缝热裂纹和冷裂纹的产生；对于厚板角接接头或T型接头，尽可能避免板厚方向上大熔敷量全焊透坡口的出现，选择接头双侧开坡口或部分焊透坡口，或改变焊接接头的受力方向，避免板厚方向承受较大的焊接收缩应力，有效克服板厚层状撕裂的产生。
4）选择低氢、低硫、地磷焊接材料，严格按照规范对焊接材料的储存、发放、回收和暴露时间进行控制，降低焊接材料对板厚焊接的影响。
5）合理安排焊接接头的焊接顺序，部件的装配焊接顺序，采用反变形技术、分块制作整体装焊技术、分段退焊和从拘束度大向拘束度小的方向焊接技术，降低厚板焊接接头收缩应力和焊接变形，防止厚板层状撕裂和焊接裂纹的出现。
6）严格执行厚板焊接的焊接预热、层间温度和焊接后热的控制，对于厚板焊接进行全过程跟踪控制。
7）进行焊接工艺评定，对厚板的焊接工艺参数和焊接方法进行评定，尽可能采用平焊位置和自动焊方法，提高焊缝内在质量。
8）焊前对焊工进行焊接工艺交底，焊接过程中加强过程控制，焊后及时进行后热处理和检验，选用具有相应焊接资质的焊工进行焊接，保证厚板焊接一次合格率，降低厚板焊缝返修造成焊缝应力和裂纹的产生。
三、施工准备
1、根据施工进度计划备料，加工屈曲约束支撑，提早加工屈曲约束支撑节点板。
2、编制施工方案。
3、组织人员、机械、运输力量按工程进度计划分批到位，并对各有关人员进行技术、安全、质量的全面交底，持证上岗。
4、提前参与节点板安装检测工作。
5、提供需配合工作的技术交底。
6、屈曲约束支撑堆放场地的准备，屈曲约束支撑到场前应清理出一块干净平整的地面，并在场地里放置一定数量的软木枋（软木枋用于垫屈曲约束支撑）。
7、临时吊点的准备工作。
四、屈曲约束支撑安装
1、施工步骤图
图2 节点板出现平面偏移
注：实线为屈曲约束支撑设计位置，虚线为可能出现的偏差位置
屈曲约束支撑安装前应对与支撑连接上、下梁柱节点进行位置检查，主要检查内容包括节点与施工图的偏位（图1）以及节点板在施工过程中出现的出平面偏移（图2）。平面偏移不得超过节点处最厚板板厚的1/3；当超过上述偏差时，应采取相应的措施予以纠偏，矫正后方可开始屈曲约束支撑的安装。通常采取措施如下：
（1）火焰校正
火焰校正的方法通常是在偏移量不大，及板厚较小的情况下采用。
（2）安装一块底座钢板
安装一块底座钢板的方法是在偏移量较大，及板厚较大的情况下采用。采用此方法时节点处须切割与底座钢板厚度相同的长度，且此钢板须要检测Z向性能。示意图如下：
3、误差消减
3.1 在屈曲约束支撑吊装前应再次对上下节点板间净距进行校核，若存在误差应即时采取措施进行消减,避免屈曲约束支撑吊装不能就位，产生重复工作、窝工等。
3.2 对于焊接连接型的屈曲约束支撑，可通过切割节点板消减正误差，通过补焊缝消减负误差。
3.3 对于负误差较大时，则应重新制作节点板，保证屈曲约束支撑安装长度。
4、产品吊装
4.1 产品吊装即把屈曲约束支撑吊装至相应楼层相应的安装位置处，吊装前仔细检查起吊设备、工具、钢丝绳等各种机具的性能是否完好，确保万无一失。
4.2 吊装顺序
1）一层内部屈曲约束支撑
2）二层及一层外部屈曲约束支撑
3）三层屈曲约束支撑
4）四层屈曲约束支撑
5）五层屈曲约束支撑
4.3 成品屈曲约束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，切记不要只穿部分吊耳，支撑有吊耳的面要朝上。
4.4 成品屈曲约束支撑产品，经绑扎等准备工作后，作一次全面检查，检查无误后，先试吊，再开始起吊，起吊过程不宜过快。
4.5 提升过程中应安排专业人员进行指挥，保证信号统一、联络清晰、可靠，严禁操作人员酒后作业。
5、吊装就位
5.1 吊装就位是指将屈曲约束支撑摆放到位后进行牵拉吊装与节点板连接就位。
5.2 根据屈曲约束支撑的安装位置，在已成型的钢结构梁上焊接临时吊耳或绑扎钢丝绳，以供产品吊装就位使用。
5.3屈曲约束支撑吊装采用葫芦倒链进行吊装，对于屈曲约束支撑自重吨位较大以及具备条件下可采用塔吊或者汽车吊等吊装设备。
5.4 屈曲约束支撑的布置形式通常用三种形式：人字形、V字形、单斜杆。根据杆件的不同布置形式确定吊点的位置，一般情况下吊点位置在对应支撑长度的1/2处。
5.5使用葫芦倒链吊装时，采用单吊点双葫芦，支撑起吊为不等高起吊，一葫芦牵拉上端，一葫芦牵拉下端；葫芦绑扎构件时，应直接绑扎在构件自有的吊耳上，切记不要只穿部分吊耳，支撑有吊耳的面要朝上。
5.6 利用钢结构主体满堂脚手架支撑体系，在预安装的屈曲约束支撑产品下面及附近搭设临时落地平台。
5.7 吊装过程要保持构件平稳，先牵拉构件一端就位，再牵调整另一端就位；就位时要做好临时落地措施。
5.8 提升过程中应安排专业人员进行指挥，做好安全措施。
（H型节点的形式示意图）
6.1 两端H型焊接屈曲约束支撑临时固定
屈曲约束支撑牵拉到位后，采用措施进行临时固定。临时固定通常是先将支撑下端临时固定，吊装葫芦不能撤出。支撑下端临时固定后，再通过牵拉支撑上端以及撬动支撑前后面进行上端就位，上下两端就位后进行安装螺栓安装，从而达到临时固定的目的。
6.2 两端H型焊接屈曲约束支撑最终固定
临时固定后应再对支撑两端进行校正，校正后拧紧安装螺栓，后进行焊接固定，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。
（安装完成示意图）
7、焊接施工
7.1焊接施工
钢衬垫的定位焊宜在坡口内焊接，焊接厚度不宜超过设计焊缝的2/3。定位焊必须由持相应合格证的焊工施焊，所用的焊接材料应与正式焊接时相同。当定位焊焊缝上有气孔或裂纹时，必须清除后重焊。钢衬垫的长度不小于正式焊缝长度+10mm，其与焊件的贴紧间隙不超过1mm。
坡口底层焊道手工焊接时，采用焊条宜不大于Φ4.0mm。底层焊道的最小尺寸应适宜，但最大厚度不应超过6mm。
厚板多层焊接时应连续施焊，每一焊道焊接完成后应及时清理焊渣及表面飞溅物，发现焊接质量缺陷时，应清除后方可再焊。每层焊道厚度不大于5mm，多层焊的接头应错开，每段焊缝的起始端应呈阶梯状。在现场焊接时，每一条焊缝应在4小时内焊完，中间如果有中断，则焊缝必须焊完2/3以上方可。
在焊接过程中，不准在焊缝以外的母材上打火、引弧。同时焊把线应做好保护，防止裸露铜丝在母材上打火，擦伤母材。
焊接结束后，清除表面焊渣。
7.2在焊接过程中，为防止焊接变形而引起结构体系变化，应依据以下原则施焊：
对于某一区域内的结构体系，焊接时，焊接顺序应为由中部向四周对称扩散，同一轴线上应从中心向两侧对称施焊。
7.3 焊后检查
7.3.1焊接完毕，及时清理焊缝表面的熔渣和两侧飞溅物，检查焊缝表面的外观质量，验收依据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205－2001。
7.3.2焊后24小时后，检查外观是否有裂纹，然后按设计要求的比例进行超声波检测。
二级焊缝的探伤比例为20％；
无损检测探伤依据《钢结构焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB11345－89。
7.3.3对于内部缺陷部位须清除（用磨光机或碳弧气刨）后进行返修，返修使用与正式焊相同的焊接工艺进行焊接，返修后应进行复探。同一部位的返修次数不得多于两次，如果多于两次应制定专门的返修方案。
五、质量保证体系与措施
1、总体原则
质量与工期有矛盾时，优先保证质量；安全与工期发生矛盾时，优先确保安全。即在优先保证安全与质量的前提下突击工期。
2、指导方针
2.1加强质量意识，尽力提高人员的技术素质，以工作质量、工序质量确保工程质量。
2.2 加强工序质量检验，尽早暴露问题，根除以往的“质量通病”。
3、质量控制方法
3.1 对所使用的机具、器具必须符合规定，器具在有效的使用鉴定期限内。
3.2 特殊工操作人员必须持证上岗，焊工、气割工等必须在有效规范内，在规定的作业岗位上进行，并报监备案。
3.3坡口的碳渣、氧化层、铁锈清除干净，露出金属本色，剖口按图纸规定设置，在允许偏差范围内。
3.4 焊接内在质量符合设计要求，外观质量符合规范，无飞渣、气孔、夹渣，焊接宽度等符合要求，禁止焊缝咬边、未熔合、焊瘤、凹坑等。
3.5 按常规焊接工艺评定及作业指导书进行加工，特殊工艺待评定好之后进行，无焊接工艺评定禁止焊接。
3.6 焊接校正的质量控制、温度控制在900℃进行空冷，严禁水冷，校正后严禁第二次加热。
3.7手工焊焊接的外观质量均匀饱满，无气孔、夹渣、飞溅。
3.8 焊接部位用手工砂轮清除飞溅、焊瘤、夹渣，局部补渣使焊缝完美。
3.9 油漆按规定进行涂装作业，漆膜厚度按设计进行，无流淌、无气泡、无刮痕、无杂物，禁止出现涂装烧坏后清除不及时、不干净，油漆露底、流淌、皱纹、色泽不一。
六、结论
屈曲支撑结构与现有技术相比，结构简单，减震耗能效果显著，经济性和适用性俱佳，可以广泛应用于采用钢与混凝土组合结构的大型土木工程建筑，特别是高层建筑。它可以有效提高建筑的抗震安全性能，有利于进一步延长建筑的使用寿命，其经济效益与社会效益十分显著。在本工程实施过程中，通过对现场数据的及时采集与设计院的实时反馈进行汇总，加强沟通交流，优化屈曲约束支撑的节点构造，使屈曲约束支撑顺利高精度就位，高质量完成施工作业。
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论文作者:徐斌艳,杜友宝
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：屈曲论文; 厚板论文; 节点论文; 质量论文; 构件论文; 结构论文; 裂纹论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;