教学楼防屈曲支撑安装流程及技术难点分析.pdf

江西建材工程技术与应用3032023年7 月教学楼防屈曲支撑安装流程及技术难点分析郑铭辉福建璟榕工程建设发展有限公司，福建 福州 350000摘 要：教学楼防屈曲支撑是一种用于提高建筑结构抗震性能的技术措施，文中以某城区教学楼为例，分析了工程项目难点，阐述防屈曲支撑加工、绑扎和起吊、就位和固定、精度校正、高强度螺栓等安装流程要点，探究支撑柱防腐处理，有效提高建筑的安全性与稳定性，保证工程质量。关键词：教学楼；防屈曲支撑；安装技术中图分类号：TU244 文献标识码：B 文章编号：1006-2890(2023)07-0303-03Analysis of the Installation Process and Technical Difficulties of Anti Buckling Support in Teaching BuildingsZheng MinghuiFujian Jingrong Engineering Construction and Development Co.Ltd.,Fuzhou,Fujian 350000Abstract:Anti buckling support for teaching buildings is a technical measure used to improve the seismic performance of building structures.Taking a teaching building in a certain urban area as an example,this article analyzes the difficulties of the engineering project,elaborates on the key points of the installation process of anti-buckling support processing,binding and lifting,positioning and fixation,accuracy correction,high-strength bolts,and explores the anti-corrosion treatment of support columns,effectively improving the safety and stability of the building,and ensuring the quality of the project.Key words:Teaching building;Anti buckling support;Installation technology0 引言防屈曲支撑由内核构件、外围约束与滑动机制单元共同构成，内核构件直接承受轴向荷载力，构成材料主要是高强度钢板；外围约束能够防止内核构件受轴压时发生受压屈曲，一般在矩形或圆形钢管内填充混凝土；滑动机制单元可在前两者间提供能够滑动的界面，避免轴压力大幅增加，主要使用硅胶、聚乙烯等无黏结材料1。防屈曲支撑能够有效解决结构受压后容易防屈曲失稳的问题，充分发挥钢材性能，提高建筑的抗震性能。1 工程概况本文以某城区教学楼为例，该工程结构平面长92.56 m，宽20.40 m，建筑面积6630 m2，共有4 层。结构类型为框架结构，首层高约3.3 m，其他楼层高约3 m，加固形式包括在框架梁柱间增设防屈曲支撑加固、框架填充墙体新增钢筋网片抹水泥砂浆、局部板底利用碳纤维粘贴加固，要求抗震设防烈度为8 级。2 工程难点（1）结构分析。通过专业结构分析方法确定支撑位置和数量，确保支撑系统的有效性和经济性。（2）施工精度。支撑柱的安装精度对其性能至关重要。需要确保钻孔准确、支撑柱垂直且与结构连接紧密。（3）材料选择。选择合适的材料，满足支撑系统的要求，并考虑材料的耐久性和防腐性能，例如高强度钢材。（4）考虑周边设施。在安装支撑系统时，需要综合考虑周围设备、管线等，确保不对现有设施造成影响或干扰。（5）合理设计。根据具体情况进行支撑系统设计，包括支撑数量、位置和连接方式等，最大限度提高建筑的抗震性能。3 防屈曲支撑安装流程3.1 加工要点为提高防屈曲支撑的适用性，需提前对其进行加工，以满足设计要求。具体流程见图1。放样时铣刨工件的加工余量控制在5 mm左右，焊接构件放出的焊接收缩量应以气候、结构断面和焊接工艺等信息为参考进行综合判定，号料时必须依照配料表和样板套裁，遵循工艺规定进行取料，有助于节约材料、保证切割、提高构件质量2。工程所需钢材在各项因素影响下容易产生变形问题，需要通过矫直、矫平和矫形对钢结构进行修正，矫正方式有机械、火焰和人工等，根据变形成因、加工条件等要素做好选择。防屈曲支撑表面不能存在毛刺，光洁性达标，边缘加工时需要重点关注的部位有内芯标胶、焊缝坡扣和螺栓连接孔，加工允许的偏差如表1 所示。表面处理与边缘加工不同，主要针对螺栓连接时的钢材接触面，要打磨摩擦面的飞边、毛刺和焊痕，直到表面抗滑移系数达到设计额定值。最后要组装构件，彻底清理连接接触面与焊缝边缘3050 mm内的铁锈、毛刺、污垢和雪水等，隐蔽部位焊接涂装后要仔细检查才能进行封闭处理，完成组装后再涂刷防护层，防止钢材锈蚀。按施工要求对构件做好标注，出厂时提交相关文件，为施工提供资料支持。作者简介：郑铭辉（1984-），男，福建永泰人，本科，工程师，主要研究方向为土木工程。江西建材工程技术与应用3042023年7 月图1 防屈曲支撑加工流程图表1 边缘加工允许偏差项目允许偏差构件宽度、长度1.0 mm加工边直线度1/3000，且 2.0 mm相邻两边夹角6加工面垂直度0.025 t，且 0.5 mm加工面表面粗糙度50 m3.2 安装工艺3.2.1 绑扎和起吊防屈曲支撑安装，用塔式起重机吊装梁柱，再安装次要构件，分层进行减少误差积累和焊接变形。为了促进吊装作业顺利进行，必须保证防屈曲支撑构件带有吊耳，一般来说成品构件会提前焊接专门的吊耳，如果没有就需要绑扎固定。根据工程实际情况选择适宜的起吊方法，具体包括单机吊装、双机抬吊和预拼组合吊装。单机吊装是指用单独一台设备进行吊装，使用时尽量降低索具对支撑施加的压力；双机起吊使用的两台设备高度不同，有利于维持支撑侧向的稳定性；预拼组合吊装能够有效减少高空作业3。3.2.2 就位和固定就位环节是指用设备将防屈曲支撑构件放置到相应位置上，为了保证位置的准确性，需在就位过程中调节安装角度。双机抬吊通过升降吊钩进行调节，单机吊装则利用吊索滑轮的伸缩功能进行调节，牵拉支撑下端直至就位。固定是支撑体系安装的最后一环，分为临时性和最终性。校正支撑出现偏差且过度超标时，需进行临时固定，需要提前设置定位螺孔，就位后用普通螺栓固定；校正支撑在允许误差范围内进行最终固定，利用高强螺栓焊接、铰接和焊接等形式连接节点板。3.3 精度校正3.3.1 柱的调整调整柱的标高、位移轴线和垂直度，能够提高防屈曲支撑体系的安装精度，偏差值应当保持为0。柱的标高分为相对标高和设计标高，采用相对标高时要计算柱全长累积偏差、分段制作偏差、压缩变形值和焊接收缩值；采用设计标高时以地面第一节柱的柱底标高为基准点，与同层柱顶标高的偏差控制在5 mm以内；柱的位移轴线是指，以地面拉上来的控制轴线作为下节柱顶的实际中心线，上节柱需要对准中心线；柱的垂直度需要以基准柱的桩基中心线为基准点，使用激光经纬仪或丈量法进行观测。3.3.2 梁的调整为了保证防屈曲支撑体系梁的精度符合标准，安装框架时要预留足够的焊缝变形量，还要调整垂直度和梁面标高。调整垂直度要做好两方面的监测工作：一是对主梁柱的两端垂直度进行监测；二是观察与主梁连接的所有柱子的垂直度变化趋势，将各项偏差控制在合理范围内。梁面标高需要达到设计要求，如果测量后发现偏差值超出允许误差，需要利用扩大端部装连接孔等方式进行适当调整，直到满足安装要求4。3.4 高强度螺栓3.4.1 基本特征该工程主要使用高强度螺栓将防屈曲支撑与主体结构连接，具有综合性能好、施工工期短、紧密性较高等优势，在后续的养护与加固过程中只需要更换受损支撑即可完成整体修复，适用性很强。高强度螺栓主要分为两种，一种是靠摩擦力传力的摩擦型连接，另一种是允许接触面滑动满足极限承载力的承压型连接。摩擦型连接能够积极承受动力荷载，弹性好、变形小、耐疲劳且可拆卸，连接承载力受抗滑系数影响较大，具体见表2。表2 摩擦面抗滑系数值表在连接处构件接触面的处理方法构件钢号Q235 钢Q345、Q390 钢Q420 钢喷沙0.450.500.50喷沙后涂有机富锌漆0.350.400.40喷沙后生赤锈0.450.500.50铁丝刷消除腐朽或对干净轧制表面不作处理0.300.350.403.4.2 紧固措施确定高强度螺栓的性能等级后，根据板束厚度和附加长度计算螺栓长度，保证紧固完成后丝扣能够露出23 扣，操作时分2次拧紧，大型节点则分3次拧紧。通过扭矩法或转角法用专用扳手拧紧螺母，保证螺栓拉力满足施工控制预拉力，使用扭矩法时，初拧扭矩是终拧扭矩的30%50%，复拧扭矩大于或等于初拧扭矩。如果发生超拧问题，必须及时更换废弃螺栓，不得重复使用；施工环境温度低于-10 或摩擦面处于潮湿状态时，应立即停止作业5。4 防屈曲支撑技术难点4.1 除锈防火在实际施工中，防屈曲支撑构件表面容易产生锈蚀问题，需要做好除锈防火工作。在施工质量验收合格后开始进行除锈工作，在焊缝附近用钢丝轮除去热损坏的底漆，再重新涂刷一层防腐底漆，干透后喷刷一层面漆，并修补受损漆面，最后喷涂产品型号，常用的喷漆包括环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和氯化橡胶面漆，每次喷涂2 遍，共150 m。此外，为了降低意外事故的发生概率，还要再加喷防火涂料，薄涂型要满足耐火极限的设计要求，厚涂型最薄处不得低于设计要求的85%。4.2 预埋件安装预埋件能够有效连接防屈曲支撑和框架结构，提高系统的可靠性、安全性和科学性，建设时要结合防屈曲支撑荷载大、刚度大等特征，为梁柱设置预埋件以便于共同承担荷载，同时锚筋设置端头锚板，防止锚筋滑移或拔出。预埋件锚板尺寸根据构件内主筋分布情况进行最终确定，锚筋锚板应按要求穿孔塞焊。要求严格控制定位轴线，包括柱子形心线、底梁形心线、顶梁形和框架中心线，确保支撑安装到位，尽量减少偏差。在实际操作过程中，利用现场对中、激光放线的方式使埋件中心处于垂直状态且在同一平面内。（下转第307页）江西建材工程技术与应用3072023年7 月灌浆料等应根据现场温度确认养护措施和固化凝结时间。本方案使用型钢、钢板、碳纤维板作为主要加固材料，辅以结构胶、高强水泥砂浆等作为保护层和面层。3.2 施工方案设计制定加固方案后应进行现场勘探，根据现场实际情况设计施工方案。采用分层加固措施，不同楼层的加固方案有所不同，施工方案设计也需根据实际情况调整，施工负责人需清晰了解施工方案。此外，不同场地的地理条件、温度湿度、安全措施等都需要进行提前了解，做好应急预案并根据实际情况进行调整。同时需要充分考虑施工人员的技术水平、加固材料的特性、施工工艺和机械设备的选择等因素，在保证施工安全的情况下，牢牢把握施工质量，确保施工方案的合理性、可行性和经济性。3.3 分层加固的实现该教学楼共计6 层，12 层为抗震加固关键区域，36 层为正常抗震加固区域，抗震加固方案设计时需考虑不同楼层的加固方法，即分层加固，这也是本次施工的难点问题。为满足分层加固的需要，需注意以下几点：（1）分别对各楼层的结构安全性进行评估，判断各构件的受力状态、裂缝扩展程度、损伤范围等。（2）根据评估结果，按照结构受力类型、受力大小、重要程度分别采用不同的设计方法和施工方法，按层次划分结构加固类型及施工次序。（3）根据加固层次选择加固材料的种类、规格和数量，构造柱以受压为主，采用外包型钢加固法，在不增大截面面积的前提下提升其承载能力和整体性，钢骨架对原柱的约束效应使结构安全性进一步提高；梁以抗弯为主，外粘碳纤维板加固几乎不改变梁的自重且使其抗弯能力有极大提升，同时避免裂缝出现及扩展；结构整体抗震能力提升采用 V型钢框架和粘滞阻尼器实现，通过钢框架提升结构的刚度和承载能力，并将地震能量传递至阻尼器进行耗散，从而大大消耗地震能量，减少结构的整体侧向变形和各楼层之间的层间位移角，使结构的抗震能力有质的飞跃。（4）根据分层加固方案，一般从低层往高层逐层施工，在保证基础稳定的前提下分阶段施工，每层施工后应根据所用方案及材料进行养护，待达到设计强度后方可进行下一阶段施工。3.4 安全管理问题施工前应对现场进行安全性评估，根据安全部门出具的安全评估合格报告方可进行施工；同时，建立健全安全管理制度，明确各级单位、各级人员的责任，采取严格的施工安全监督措施，指定专人负责，保证施工人员的人身安全、机械设备的使用安全等；制定紧急预案应对紧急突发情况。4 结语本文以某教学楼抗震加固性能提升工程实例为依托，首先对现有结构开展安全性评估，根据评估结果进行抗震性能加固设计，并详细介绍了所采用的加固措施，分析其抗震提升效果，对加固施工中遇到的重难点问题，如分层加固的实现、施工安全管理等进行细致分析，为相关抗震性能加固工程提供参考。参考文献 1 周巧玲，赵仕兴，彭敏，等.既有多层砌体结构教学楼隔震加固设计J.建筑结构，2023，53（7）：18-23.2 杨世云.某科技小学教学楼抗震鉴定和加固设计J.福建建材，2023，263（3）：66-69.3 张敏，张响鹏，徐凡，等.昆山某中学教学楼消能减震加固设计J.江苏建筑，2023，226（1）：20-25.4 巴鹏鹏，林斌，张洪超.某砖混教学楼安全抗震检测与加固改造J.低温建筑技术，2023，45（2）：155-158.5 齐特，尹醉.混凝土框架结构教学楼抗震加固设计与施工研究J.工程建设与设计，2022，494（24）：141-143.6 赵国鹏，陈东，任润田.某教学楼抗震加固方案探析J.山西建筑，2015，41（13）：34-35.4.3 焊接处理4.3.1 分层焊接由于防屈曲支撑连接钢板厚度较大，需要预热焊接坡口两侧，范围是80100 mm，并采用合理的焊接工艺与顺序。焊接环节整体分为打底焊接、次层焊接、填充层焊接和面层焊接。打底焊接要从下部起始处引弧，在定位焊接头前10 mm处收弧，再次焊接时退行10 mm引弧，然后在顶部中心熄弧，要求与中心线的距离不得低于15 mm并填满焊坑；次层焊接要注意提前除去首层焊道凸起部分及引弧收弧造成的多余部分、未熔合或凹陷夹角；填充层焊接操作过程中，在邻近面层区域内均匀留出1.52 mm的深度，不得使坡边受损；面层焊接时选用较小的电流值，预留出足够的坡口边熔合时间。4.3.2 控制手段焊缝布置、构件刚度、构件变形、焊接装配卡具、焊接电流速度和方向都可能对防屈曲支撑结构产生不利影响。为了解决焊接后构件容易变形的问题，需要采取相应的控制手段进行处理6。（1）在焊接装配时，沿与焊接变形相反的方向在工件上预留偏差；（2）及时调整焊接顺序，结合实际情况为不同工件选择适宜的顺序；（3）使用夹具或专用胎具固定构件，保证焊接时的稳定性；（4）运用机械矫正法或氧乙炔火焰加热法矫正构件的变形部位。5 结语综上所述，本文基于案例教学楼防屈曲支撑工程的实际情况，从加工要点、安装工艺、精度校正和高强度螺栓等方面，综合分析了安装流程，着重强调操作时除锈防火、预埋件安装和焊接处理等处理要点，充分发挥防屈曲支撑在工程结构中的加固作用，提高教学楼的抗震性能，保障学生与教师的生命安全，为同类工程提供参考借鉴。参考文献 1 丁蕾.屈曲约束支撑的研究J.建筑技术，2023，54（6）：733-738.2 赫宇童，丁孙玮，涂田刚.抗震构件防屈曲支撑的研究进展以及应用开发J.特种结构，2022，39（4）：17-27，34.3 赖秋兰，刘如月.防屈曲支撑加固混凝土框架结构抗震设计及性能分析J.工程抗震与加固改造，2021，43（3）：116-125.4 林小琳，陶忠，赵东龙，等.云南某幼儿园食堂屈曲约束支撑加固设计分析J.科技通报，2022，38（5）：52-56.5 李伟，吴斌，丁勇.H 型钢防屈曲支撑抗震性能试验研究J.建筑结构学报，2013，34（12）：94-102.6 刘芳.防屈曲支撑在钢筋混凝土高层建筑中的安装技术J.科学技术创新，2016（15）：227-227.（上接第304页）