屈曲約束支撐在某數(shù)據(jù)機(jī)房工程中的應(yīng)用

楊建雙

The Application of Buckling Restrained Braces in the Engineering of A Data Room

摘要： 數(shù)據(jù)機(jī)房是集信息存儲(chǔ)、處理、傳輸、交換等的核心單位，安全性是數(shù)據(jù)機(jī)房的首要要求。在結(jié)構(gòu)施工中運(yùn)用屈曲約束支撐減小地震對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，改善結(jié)構(gòu)體系的延性。結(jié)構(gòu)采用屈曲約束支撐后，建筑物經(jīng)強(qiáng)烈地震后，主體結(jié)構(gòu)不會(huì)破壞，從而保護(hù)建筑物內(nèi)人員和財(cái)產(chǎn)安全。

Abstract： The data machine room is the core unit of information storage， processing， transmission， exchange and so on. Security is the primary requirement of the data room. The effect of earthquake on structure is reduced and the ductility of the structural system is improved by using buckling restrained braces in the construction. After the structure is braced with buckling constraints， the main structure will not be destroyed after a strong earthquake， thus protecting the safety of the personnel and property in the building.

關(guān)鍵詞： 屈曲約束支撐；數(shù)據(jù)機(jī)房；應(yīng)用

Key words： buckling restrained brace；data room；application

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）15-0149-02

0 引言

屈曲約束支撐（BRB）是一種新型的耗能減震構(gòu)件，在壓力和拉力的作用下能屈服而不屈曲，具有良好的滯回性能。在框架結(jié)構(gòu)中使用屈曲約束支撐承受結(jié)構(gòu)的水平荷載，地震能量通過(guò)屈曲約束支撐拉壓變形來(lái)消散，而提高結(jié)構(gòu)的延性和抗震性能，保證結(jié)構(gòu)在地震發(fā)生時(shí)不發(fā)生嚴(yán)重破壞。在一些結(jié)構(gòu)抗震要求高的工程中，通過(guò)結(jié)構(gòu)中采用屈曲約束支撐對(duì)抗震安全取得了良好效果。數(shù)據(jù)機(jī)房作為信息化存儲(chǔ)的基礎(chǔ)，保證機(jī)房的安全就是保證了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全。本文以中國(guó)建設(shè)銀行北京生產(chǎn)基地一期工程為例，探討屈曲約束支撐在數(shù)據(jù)機(jī)房中的應(yīng)用情況。

1 工程概況

中國(guó)建設(shè)銀行北京生產(chǎn)基地一期項(xiàng)目位于北京市海淀區(qū)北清路中關(guān)村創(chuàng)新園，數(shù)據(jù)機(jī)房建筑面積8.3萬(wàn)平方米，地上4層，地下2層，地上建筑檐口高度23.8米，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，抗震等級(jí)為一級(jí)，按照高于北京地區(qū)抗震設(shè)防烈度9度的要求加強(qiáng)其抗震措施。

數(shù)據(jù)機(jī)房作為工程項(xiàng)目核心單元，保證其結(jié)構(gòu)抗震安全顯的十分重要。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段中運(yùn)用了屈曲約束支撐減少地震發(fā)生時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)和機(jī)房?jī)?nèi)重要設(shè)備的影響。

2 屈曲約束支撐的構(gòu)造和工作原理

屈曲約束支撐根據(jù)應(yīng)用模式不同，分為耗能型、承載型、和支撐型阻尼器。屈曲約束支撐由核心單元、外圍約束單元和無(wú)粘結(jié)材料組成的支撐構(gòu)件。核心單元即芯材，是構(gòu)件中由特定強(qiáng)度的鋼板制成的主要受力元件。目前芯材的截面形式有一字形、十字形、圓形、工字形。外圍約束單元又稱側(cè)向支撐單元，負(fù)責(zé)提供約束機(jī)制，以防止芯材受軸壓力時(shí)發(fā)生整體或余部屈曲。外圍約束單元多為方形或圓形鋼構(gòu)件，外套管和芯材間內(nèi)填無(wú)粘結(jié)材料，如砂漿、混凝土。

屈曲約束支撐取得了長(zhǎng)足發(fā)展，種類各種各樣，但其工作原理基本相似。屈曲約束支撐通過(guò)核心材料在軸向力作用下產(chǎn)生的塑型變形來(lái)消耗地震能量，無(wú)論承受壓力和拉力，其強(qiáng)度和延性可繼續(xù)發(fā)展，荷載下屈曲約束支撐擁有很好的耗能性能。由于屈曲約束支撐在地震作用下整體耗能顯著，在實(shí)際抗震結(jié)構(gòu)工程中得到了顯著應(yīng)用。

屈曲約束支撐具有金屬阻尼器的耗能能力，可以克服傳統(tǒng)支撐受壓屈曲，主體結(jié)構(gòu)處于彈性范圍內(nèi)。因此，屈曲約束支撐可以提升結(jié)構(gòu)的抗震性能，作為結(jié)構(gòu)體系的水平抗側(cè)力構(gòu)件和消能減震構(gòu)件使用。

3 屈曲約束支撐的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

屈曲約束支撐在地震下的驗(yàn)算應(yīng)采用彈塑性分析方法，如圖1。

其中：Nysc-屈曲約束支撐屈服承載力；

△y-屈曲約束支撐初始塑性變形；

k-屈曲約束支撐的軸向剛度，按照k=EAe/l取值；

E-鋼性彈性模量；

Ae-屈曲約束支撐等效截面積；

l-支撐長(zhǎng)度；

q-芯材的強(qiáng)化系統(tǒng)可取為1%。

屈曲約束支撐在地震作用下不應(yīng)發(fā)生整體失穩(wěn)，其套筒抗彎強(qiáng)度應(yīng)符合下列公式要求：

其中： I-屈曲約束支撐套筒的弱軸慣性矩；

E-套筒鋼材彈性模量；

l-支撐長(zhǎng)度；

w-應(yīng)變強(qiáng)化調(diào)整系數(shù)；

Nysc-屈曲約束支撐屈服承載力。

本工程受力鋼筋等級(jí)為HRB400，框架梁、柱的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，節(jié)點(diǎn)板與錨板，預(yù)埋型鋼與錨板整合為整體后嵌入到混凝土中，傳力路徑為：BRB-節(jié)點(diǎn)板-錨板-預(yù)埋型鋼-混凝土。設(shè)計(jì)圖和現(xiàn)場(chǎng)圖片如圖2。

設(shè)計(jì)參數(shù)如表1。

4 施工過(guò)程和質(zhì)量控制

屈曲約束支撐施工步驟為：施工前準(zhǔn)備—施工前檢查—垂直運(yùn)輸—水平運(yùn)輸—誤差消除—起吊—臨時(shí)固定—校正—最終固定。首先做好施工前各項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備工作，人員組織、吊裝機(jī)械就位、技術(shù)交底等各項(xiàng)工作。其次屈曲約束支撐安裝前應(yīng)對(duì)與支撐連接的上、下梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置檢查，主要檢查內(nèi)容包括節(jié)點(diǎn)與施工圖的偏位，節(jié)點(diǎn)板在施工過(guò)程中出現(xiàn)的出平面偏移。平面偏移不得超過(guò)節(jié)點(diǎn)處最厚板板厚的1/3；當(dāng)超過(guò)上述偏差時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施予以糾偏，矯正后方可開(kāi)始屈曲約束支撐的安裝。然后進(jìn)行施工前檢查，垂直運(yùn)輸設(shè)備就位、安排人員指揮。支撐就位后，應(yīng)采取有效措施進(jìn)行臨時(shí)固定。安裝過(guò)程中臨時(shí)固定采用點(diǎn)焊固定，點(diǎn)焊強(qiáng)度須保證能承載支撐的重量，對(duì)支撐進(jìn)行調(diào)整和校正。

屈曲約束支撐為耗能型應(yīng)能表現(xiàn)出穩(wěn)定的、可重復(fù)的滯回性能，要求依次在1/300、1/200、1/150、1/100支撐長(zhǎng)度的拉伸和壓縮往復(fù)各三次變形下，支撐有穩(wěn)定飽滿的滯回曲線。并在1/80下往復(fù)循環(huán)30圈后，屈曲約束支撐的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)誤差和衰減量不應(yīng)超過(guò)15%，且不應(yīng)有明顯的低周疲勞現(xiàn)象。屈曲約束支撐只能通過(guò)工程加工來(lái)保證質(zhì)量，應(yīng)對(duì)性能經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的試驗(yàn)驗(yàn)證，選用專業(yè)的生產(chǎn)廠家保證質(zhì)量，提供其最大承載了屈曲約束支撐性能的試驗(yàn)報(bào)告，保證設(shè)計(jì)生產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到性能目標(biāo)。保證材料的進(jìn)場(chǎng)的合格，保證施工過(guò)程中的安裝合格。

5 結(jié)語(yǔ)

屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)通過(guò)支撐的屈服來(lái)耗散地震能量，降低結(jié)構(gòu)震動(dòng)，使主體能夠控制在彈性范圍。屈曲約束支撐耗能效果好，維護(hù)成本和造價(jià)低，強(qiáng)震發(fā)生后建筑僅維修支撐既可以繼續(xù)使用，屈曲約束支撐在結(jié)構(gòu)抗震方面有較好的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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