淺談BRB屈曲約束支撐安裝施工技術(shù)

曾懷福

(甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730030)

BRB屈曲約束支撐中包含芯板、約束芯板屈曲的套管以及處在芯板與套關(guān)鍵的無粘結(jié)材料、填充材料等，能夠支撐一定的拉力與壓力。屈曲約束型支撐中，只有芯板和其他構(gòu)件進(jìn)行了連接，所有荷載都是芯板來承擔(dān)，外套管與填充材料中只有約束芯板會(huì)被因?yàn)閴毫Τ霈F(xiàn)屈曲，讓芯板在承受拉力、壓力的時(shí)候都能夠進(jìn)入到屈服狀態(tài)。施工人員應(yīng)及時(shí)更新并學(xué)習(xí)先進(jìn)的屈曲約束支撐安裝施工技術(shù)，擯棄傳統(tǒng)的支撐模式，嚴(yán)格按照BRB屈曲約束支撐的施工機(jī)理，確保其支撐效果能夠與自身承載力相互分離后，應(yīng)用相關(guān)技術(shù)保護(hù)施工建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

1 項(xiàng)目概況

某世貿(mào)中心項(xiàng)目包括1幢54層、265m高的超高層酒店辦公樓,2幢40層高級住宅樓與1棟38層公寓式酒店及鄉(xiāng)層裙房，地下3層連接成為一體，已知其總建筑面積達(dá)到52萬m2。超高層酒店是組合結(jié)構(gòu)形式，施工方?jīng)Q定在22層,35層,47層3個(gè)避難層布設(shè)BRB屈曲約束支撐，本工程為本市首個(gè)城市綜合體項(xiàng)目。

2 BRB屈曲約束支撐的工藝原理

BRB屈曲約束支撐芯材使用的是低屈服點(diǎn)鋼材，因?yàn)樵谳S向力的影響下會(huì)產(chǎn)生較大塑性變形，基于塑性變形實(shí)現(xiàn)耗能目標(biāo)。為了規(guī)避芯材承受壓力時(shí)出現(xiàn)整體屈曲，將其安置在鋼材質(zhì)的套管中，之后于套管中進(jìn)行灌漿操作。為了能夠降低或者消除芯材受到軸向力時(shí)向砂漿、混凝土傳導(dǎo)，基于泊松效應(yīng)，芯材在承受壓力的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生膨脹，所以，芯材與砂漿之間有一個(gè)空氣層，在承受壓力的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)完全屈服，讓支撐受壓、受拉的承載力相當(dāng)，規(guī)避傳統(tǒng)支撐方式在受力時(shí)候會(huì)產(chǎn)生屈曲的不足，對支撐承載力進(jìn)行提升，讓支撐有更為飽滿的滯回曲線，強(qiáng)化提升結(jié)構(gòu)抗震的能力[1]。

BRB屈曲約束支撐實(shí)際上就是基于八字撐的形式置于建筑物鋼框架之上，通過三角形穩(wěn)固定理與杠桿原理等，強(qiáng)化提升建筑物本身的抗側(cè)剛度屬性。

本工程項(xiàng)目的支撐外觀是正方形，尺寸最大達(dá)到350mm×350mm，屈服承載力最大值是3 500kN，配合應(yīng)用焊接技術(shù)和主體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可靠連接。結(jié)合項(xiàng)目的有福安設(shè)計(jì)文件，試件逐一在1/300，1/200，1/150，1/100支撐長度的拉伸和壓縮反復(fù)進(jìn)行3次，并且于設(shè)計(jì)位移幅值下重復(fù)循環(huán)30圈以后，滯回曲線達(dá)到穩(wěn)定飽滿，沒有出現(xiàn)拉斷、失穩(wěn)及連接開裂等異常狀況。

3 BRB屈曲約束支撐應(yīng)用中的技術(shù)工藝流程

在進(jìn)行BRB屈曲約束支撐施工應(yīng)用的時(shí)候，先要進(jìn)行施工準(zhǔn)備工作，完成準(zhǔn)備工作之后安裝BRB屈曲約束支撐，并且進(jìn)行有效焊接，檢測BRB屈曲約束支撐的絎縫，確保其不存在漏洞，處理BRB屈曲約束支撐的節(jié)點(diǎn)位置。

3.1 施工準(zhǔn)備時(shí)期

3.1.1 進(jìn)場驗(yàn)收

BRB屈曲約束支撐在進(jìn)入到施工現(xiàn)場之后，要求相關(guān)部門組織專業(yè)技術(shù)工作者予以驗(yàn)收，以免因?yàn)槁飞项嶔さ戎T多因素致使其產(chǎn)生意外損壞的情況，一定要嚴(yán)格把控其質(zhì)量，同時(shí)選派專門工作者、設(shè)置專門的倉庫，對其進(jìn)行妥善保管[2]。

BRB屈曲約束支撐的現(xiàn)場安裝作業(yè)中，對精度方面有著較高的要求，預(yù)留的緩沖尺寸比較小，可是由于現(xiàn)場的情況比較復(fù)雜，可以對鋼框架中預(yù)留出來的連接件實(shí)施現(xiàn)場修整，以此來保證支撐的質(zhì)量。BRB屈曲約束支撐實(shí)際安裝以前，需要檢查支撐連接的梁柱節(jié)點(diǎn)，要求其符合設(shè)計(jì)以及規(guī)范中的相關(guān)要求。

3.1.2 鋼框架

BRB屈曲約束支撐的主體構(gòu)件與實(shí)際施工中進(jìn)行穿插操作，同BRB屈曲約束支撐的鋼框架。伴隨主體結(jié)構(gòu)的施工而進(jìn)行施工，鋼結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計(jì)中，其節(jié)點(diǎn)分別同鋼柱、梁、鋼框進(jìn)行焊接。

在鋼柱、梁以及BRB屈曲約束支撐相關(guān)構(gòu)件出廠以前，需要實(shí)施預(yù)拼裝的檢測，確保構(gòu)件的幾何尺寸、連接質(zhì)量等都滿足設(shè)計(jì)相關(guān)要求之后才能夠運(yùn)往施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際安裝。在進(jìn)行現(xiàn)場安裝與焊接的時(shí)候，要求專業(yè)測量工作者對鋼框的各個(gè)節(jié)點(diǎn)位置、垂直度、標(biāo)高以及軸線等進(jìn)行校正及監(jiān)管，確保BRB屈曲約束支撐的后期安裝精準(zhǔn)度。

3.2 安裝BRB屈曲約束支撐

3.2.1 前期準(zhǔn)備工作

在即將要進(jìn)行BRB屈曲約束支撐施工作業(yè)的樓層中，需要清理樓頂面以及樓地面，同時(shí)要求具備安裝作業(yè)面。在主框架梁以及框架柱上邊預(yù)留出對應(yīng)BRB屈曲約束支撐連接板的復(fù)核、清理位置，進(jìn)行各個(gè)定位線的彈放，為后續(xù)BRB屈曲約束支撐的實(shí)際安裝做好充分準(zhǔn)備。

在本項(xiàng)目施工時(shí)，嚴(yán)格按照進(jìn)度計(jì)劃安排各類構(gòu)件，要在正式開工前2d內(nèi)被運(yùn)輸?shù)焦こ态F(xiàn)場指定地點(diǎn)，并在局部做好相應(yīng)標(biāo)識。一定要確保堆放區(qū)域整潔，堆放環(huán)節(jié)盡量將其安放在狀態(tài)穩(wěn)定的枕木以上，依照設(shè)計(jì)圖紙安裝次序分開堆放，以防后續(xù)施工過程中二次倒運(yùn)。在施工現(xiàn)場內(nèi)運(yùn)輸構(gòu)件時(shí)，一定要提前選好合理的運(yùn)輸路線，督導(dǎo)工人堅(jiān)持安全、便捷、經(jīng)濟(jì)的原則。可以使用手推叉車將構(gòu)件運(yùn)輸?shù)骄唧w的安裝現(xiàn)場。

3.2.2 制作與安裝上部節(jié)點(diǎn)板

因?yàn)楸竟こ躺喜抗?jié)點(diǎn)板規(guī)格繁多且不必唯一，尺寸大小存在著較大的差異，重量范圍80kg～160kg，組織工人嚴(yán)格按照圖紙現(xiàn)場加工制造上部節(jié)點(diǎn)板，按照設(shè)計(jì)位置進(jìn)行編號，制作結(jié)束后指派專人檢查其質(zhì)量，確認(rèn)合格以后使用人力拖板車將其運(yùn)輸至擬安裝施工的框架周邊，采用吊車把其和屈曲約束支撐構(gòu)件共同吊運(yùn)到卸料平臺(tái)，配合使用托舉裝置將節(jié)點(diǎn)板托舉到梁底，微調(diào)位置及水平度，規(guī)范的進(jìn)行點(diǎn)焊處理，經(jīng)校審確定精準(zhǔn)無誤以后焊接節(jié)點(diǎn)板與預(yù)埋件。

3.2.3 手拉葫蘆的安裝

在安裝BRB屈曲約束支撐的樓層主要框架之前需要先安裝好兩臺(tái)規(guī)格為5T的手拉葫蘆，基于卡具將手拉葫蘆和鋼梁固定好，以便后續(xù)的起重與吊裝。經(jīng)過驗(yàn)收且驗(yàn)收質(zhì)量達(dá)標(biāo)的BRB屈曲約束支撐，依據(jù)類別準(zhǔn)備好，將其從臨時(shí)存儲(chǔ)倉庫中倒運(yùn)到塔式起重機(jī)的下方位置上。在倒運(yùn)BRB屈曲約束支撐的時(shí)候需要使用塔式起重機(jī)械進(jìn)行垂直起升，同時(shí)要求起重機(jī)械遵照專業(yè)的起重機(jī)作業(yè)規(guī)范進(jìn)行實(shí)際操作。在使用塔式起重機(jī)對BRB屈曲約束支撐進(jìn)行實(shí)際提升的時(shí)候，鋼絲繩連接BRB屈曲約束支撐，在BRB屈曲約束支撐上邊有兩個(gè)專門的吊耳，鋼絲繩通過專用卸扣和吊耳進(jìn)行連接，吊耳上需要先安裝兩個(gè)專門使用的卸扣，這樣處在樓層位置的時(shí)候，起重機(jī)可以將其順利地吊裝起來[3]。在將BRB屈曲約束支撐吊裝到距離作業(yè)樓層地面1.3m位置的時(shí)候暫停，在其停穩(wěn)之后，通過人力把BRB屈曲約束支撐上邊預(yù)留出的兩根纜風(fēng)繩拉入室內(nèi)，緩慢、平行地將其拉入室內(nèi)，同時(shí)把纜風(fēng)繩兩端固定在室內(nèi)的主體結(jié)構(gòu)之上。之后把BRB屈曲約束支撐斜著拉到室內(nèi)，但是先不要將其落到地面上，保持塔式起重機(jī)吊裝的狀態(tài)，之后把兩臺(tái)規(guī)格為5T的手拉葫蘆鋼絲繩分別同支撐兩個(gè)吊點(diǎn)上的卸扣進(jìn)行固定。緩慢地對手拉葫蘆進(jìn)行拉動(dòng)，讓其鋼絲繩能夠?qū)崿F(xiàn)完全受力，這時(shí)把塔式起重機(jī)械的鋼絲繩松開，也就完成了BRB屈曲約束支撐的起升作業(yè)，此BRB屈曲約束支撐吊裝需要使用到兩根手拉葫蘆。使用手拉葫蘆進(jìn)行高度不易的提升，需要先就位支撐的上端，使用合理有效的措施予以臨時(shí)固定，之后對支撐的下端進(jìn)行臨時(shí)固定，在節(jié)點(diǎn)焊接完成之后進(jìn)行上端節(jié)點(diǎn)的焊接，至此BRB屈曲約束支撐的吊裝作業(yè)完成，但是需要對其平面位置實(shí)施校正，如果有偏位產(chǎn)生，平面不允許超過節(jié)點(diǎn)位置板材最大厚度的1/3，如果其超過允許的偏差，需要使用液壓千斤頂予以及時(shí)糾正與校正，完成糾正與校正之后才能夠開始進(jìn)行焊接作業(yè)。這個(gè)時(shí)候，BRB屈曲約束支撐的安裝作業(yè)正式完成，其他的BRB屈曲約束支撐安裝作業(yè)流程也都相同。

3.3 焊接BRB屈曲約束支撐

基于二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接、強(qiáng)對接熔透焊縫手段進(jìn)行構(gòu)件焊接，通常情況下其構(gòu)件、鋼框節(jié)點(diǎn)所使用的鋼板厚度、材質(zhì)都相同，且焊絲規(guī)格也是相同的。對BRB屈曲約束支撐和上不鋼板之間存在的縫隙進(jìn)行檢查，如果間隙大于2mm，需要使用千斤頂將其同上部鋼板頂緊，之后進(jìn)行固定與焊接，保證焊接作業(yè)的質(zhì)量與成效。

同時(shí)對BRB屈曲約束支撐的兩端進(jìn)行焊接操作，確保BRB屈曲約束支撐兩側(cè)不會(huì)由于焊接而產(chǎn)生不一樣的變形，讓BRB屈曲約束支撐有均勻、飽滿的焊縫。

實(shí)際焊接中需要有專職工作者對構(gòu)件的軸線位置進(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)焊接位置偏位需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以免構(gòu)件焊接之后出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形。焊接坡口的位置需要將其清理干凈，實(shí)際焊接中函數(shù)一定要平穩(wěn)、勻速，對焊接電流進(jìn)行有效管控，如果是在冬季進(jìn)行焊接作業(yè)，需要在焊接操作以前進(jìn)行提前預(yù)熱，焊后坡口位置需要進(jìn)行相應(yīng)的保溫處理。完成焊接之后，相關(guān)工作者要將焊縫表面熔渣、飛濺物等清理干凈，對焊縫位置的外觀與質(zhì)量進(jìn)行檢查。滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之后遵照要求留下焊工鋼印。

3.4 節(jié)點(diǎn)處理

BRB屈曲約束支撐完成焊接作業(yè)之后，需要及時(shí)對焊縫進(jìn)行打磨以及拋光等處理，如果出現(xiàn)返修的部位，需要把表面修磨成和原來焊接縫基本相同的樣子，盡量保持圓環(huán)過度，以提升其抗裂能力[4-6]。如果構(gòu)件存在熱處理的情況，需要在熱處理之前進(jìn)行返修，或者是在返修以后重新實(shí)施熱處理。返修之后的焊縫需要依據(jù)原來的要求重新檢查外觀與內(nèi)在質(zhì)量，無損的探傷檢查操作非常關(guān)鍵和必要。

3.5 約束支撐的防火層施工

在本工程現(xiàn)場施工時(shí)，為了進(jìn)一步提高防火涂料與屈曲約束支撐構(gòu)件基層兩者的黏結(jié)強(qiáng)度，建議把少許的水性膠粘劑添加至底層的漿料內(nèi)。噴涂操作時(shí)，要維持噴槍與被噴鋼構(gòu)件表面兩者成角90°，維持噴槍運(yùn)行速度穩(wěn)定，嚴(yán)禁在同一各位置停留時(shí)間過久，以防出現(xiàn)涂料堆積和流淌等不良情況。噴涂工藝應(yīng)用過程中，物料調(diào)配及向噴涂機(jī)中加料操作均要連續(xù)，不可出現(xiàn)停留情況。在確認(rèn)底層涂料表面徹底干燥以后，才可以組織工人對面層涂料進(jìn)行噴涂施工，針對那些顯著凹凸不平的位置，建議配合應(yīng)用抹刀進(jìn)行抹平處置，借此方式保證涂層表層的均勻度、光潔性均符合設(shè)計(jì)要求。

4 BRB屈曲約束支撐技術(shù)的注意事項(xiàng)

為了確保施工工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行，在積極引進(jìn)先進(jìn)的屈曲約束處理技術(shù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。首先，工程項(xiàng)目管理人員一定要到施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，在充分了解建設(shè)場地地質(zhì)情況、外界自然環(huán)境因素以及加工產(chǎn)品實(shí)際尺寸的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌規(guī)劃焊縫的具體長度，在協(xié)調(diào)各個(gè)施工支撐環(huán)節(jié)的同時(shí)，方可進(jìn)行安裝處理。其次，應(yīng)全面考慮屈曲約束支撐技術(shù)的特殊性和實(shí)用功能，妥善處理人字形支撐、單斜桿支撐以及V字形支撐架構(gòu)。最后，施工建筑企業(yè)的管理部門不應(yīng)為了謀取個(gè)人私利而采購一些低劣的機(jī)械處理設(shè)備，應(yīng)投入適當(dāng)建設(shè)資金，購買先進(jìn)的處理設(shè)備后，對施工作業(yè)人員具體的支撐安裝方法進(jìn)行專業(yè)指導(dǎo)，確保施工建設(shè)工作順利進(jìn)行。

5 結(jié) 語

屈曲約束支撐集承載和耗能優(yōu)勢為一體，在工程施工中不僅要確保構(gòu)件的承載力符合設(shè)計(jì)要求，也要使構(gòu)件的減震阻尼處于較高水平。建筑工程在應(yīng)用了BRB屈曲約束支撐以后，其結(jié)構(gòu)的抗扭剛度得以強(qiáng)化提升，結(jié)構(gòu)的抗扭剛度、位移等都能夠?qū)υO(shè)計(jì)要求進(jìn)行有效滿足，同時(shí)能夠壓縮鋼材的使用量，強(qiáng)化提升結(jié)構(gòu)的耗能能力，更能夠減少地質(zhì)災(zāi)害影響下結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)。基于對BRB屈曲約束支撐的深入探析，了解和掌握BRB屈曲約束支撐相關(guān)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝作業(yè)等內(nèi)容，為建筑行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展累積更多寶貴經(jīng)驗(yàn)，更是被諸多相關(guān)部門所認(rèn)可和推廣，能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來更為良好的效益。