1 工程概況

唐山市唐詩里項(xiàng)目小學(xué)地上4層，占地面積2150.66 m2，總建筑面積8 968.17m2，框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為9度，抗震耗能器質(zhì)量37 t；中學(xué)地上4層，占地面積2 285.09m2，總建筑面積 9 734.92m2，框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為9度。

2 技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)分析

1）抗震耗能器型號(hào)多，尺寸及焊接鋼筋及錨栓數(shù)量不一。

2）尺寸精度要求高，從錨板和埋板的預(yù)埋到安裝完畢，各工序均對(duì)角度及尺寸的要求較高，只有滿足各項(xiàng)尺寸要求，才能最大限度發(fā)揮抗震效能。

3）單構(gòu)件較重且由于在樓層中，無法使用大型吊裝設(shè)備，安裝難度大，安裝過程中安全隱患較多。

4）抗震耗能器斜向支撐與機(jī)電管線沖突部位難處理，需要機(jī)電和土建施工方積極配合施工，用磁力鉆在支撐厚度方向中點(diǎn)位置開孔。

5）抗震耗能器部位砌體施工難度大，如何保證砌體質(zhì)量成為施工關(guān)鍵點(diǎn)。

3 抗震耗能器作用原理

抗震耗能器是一種阻尼器，采用特殊的阻尼材料制作的被動(dòng)減震裝置，通過與主體結(jié)構(gòu)相連，利用阻尼特性耗散結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震作用下的能量，減輕結(jié)構(gòu)的變形和損傷。

3.1 支撐型抗震耗能器

一種仿屈服支撐，簡稱BRB，通過約束軸壓構(gòu)件的側(cè)向變形使得耗能器在受壓情況下不會(huì)發(fā)生整體屈服，僅芯材達(dá)到屈服狀態(tài)，通過芯材的往復(fù)拉壓變形耗散地震能量。發(fā)生變形時(shí)，BRB變形與受力關(guān)系見圖1。

圖1 BRB變形與受力關(guān)系

BRB屈服位移為長度的0.000 6～0.000 8，最大變形為55mm。在設(shè)計(jì)位移幅值下，經(jīng)過30圈往復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，主要力學(xué)參數(shù)下降不超過10%，在1.2倍的大震位移下抗震耗能器的主要力學(xué)參數(shù)下降不超過15%，滯回曲線飽滿，疲勞性能能滿足規(guī)范要求。

3.2 剪切型抗震耗能器

一種軟鋼阻尼器，簡稱M D，采用專用軟鋼作為芯材，利用軟鋼作為能量吸收材料，通過金屬剪切板在平面內(nèi)產(chǎn)生的彈塑性變形來耗散振動(dòng)輸入能量，使用加勁鋼板與防屈曲裝置組合使用，達(dá)到結(jié)構(gòu)減震的目的，可以在小震下耗能，較早進(jìn)入塑性狀態(tài)消耗地震能量，減小地震力，保護(hù)主體結(jié)構(gòu)，在同樣的地震安全度下，可以減少工程量，進(jìn)而縮短工期。剪切型耗能器通過設(shè)置加勁或約束機(jī)構(gòu)保證其發(fā)生全截面屈服，得到穩(wěn)定的滯回曲線，根據(jù)約束機(jī)構(gòu)的不同，分為支撐式剪切型抗震耗能器和墻式剪切型抗震耗能器，見圖3和圖4。

圖3 支撐式剪切型抗震耗能器設(shè)計(jì)立面

圖4 墻式剪切型抗震耗能器設(shè)計(jì)立面

M D屈服位移為0.5～2 mm，最大變形可以達(dá)到屈服位移的45倍且能經(jīng)受往復(fù)循環(huán)3圈以上。在30倍的屈服位移下，經(jīng)過30圈往復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，主要力學(xué)參數(shù)下降不超過10%，滯回曲線飽滿，疲勞性能能滿足規(guī)范要求。

4 施工工藝流程

4.1 支撐式剪切型抗震耗能器

1）加工錨板。先用大于錨筋直徑4mm的鉆頭鉆孔，再用大鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。擴(kuò)孔應(yīng)成45°坡口；焊縫為耳機(jī)焊縫，探傷合格后方可預(yù)埋。

2）預(yù)埋錨件和埋板，再加工節(jié)點(diǎn)板。錨板安裝位置偏差≤10mm，錨板間垂直及水平距離偏差為±3mm。

3）安裝節(jié)點(diǎn)板，使用倒鏈安裝支撐，保證構(gòu)件兩個(gè)吊耳起吊，調(diào)整位置控制精度。調(diào)整節(jié)點(diǎn)板間的垂直度＜0.5°；錨板、節(jié)點(diǎn)中心線與柱型鋼中心線位置偏差≤5mm；B R B構(gòu)件長度偏差0～5mm。

4）安裝支撐加勁板，根據(jù)支撐調(diào)整位置，先焊上端節(jié)點(diǎn)、再焊下端節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)板和B R B連接處采用對(duì)接熔透焊縫。焊接完成后補(bǔ)涂環(huán)氧富鋅漆。BRB支撐與水平面夾角偏差≤5°；B R B支撐與水平面垂直度偏差≤5°；BRB支撐與節(jié)點(diǎn)板對(duì)接錯(cuò)邊偏差≤3mm；漆面厚度≮80μm。

5）212mm同節(jié)點(diǎn)板焊接，與砌體拉結(jié)筋連接，周圍填充砌體。抹灰時(shí)，在耗能器處掛A4@250mm抗裂鋼筋網(wǎng)片，與墻體搭接300mm。

4.2 墻式剪切型抗震耗能器

1）加工錨板。先用大于錨筋直徑4mm的鉆頭鉆孔，再用大鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。擴(kuò)孔應(yīng)成45°坡口；焊縫為耳機(jī)焊縫，探傷合格后方可預(yù)埋。

2）綁扎上下墩臺(tái)鋼筋，安裝預(yù)埋件。墩臺(tái)高度允許誤差為±3mm；墩臺(tái)與結(jié)構(gòu)水平距離允許誤差為±5mm；埋件表面傾斜不得超過3mm；上下墩臺(tái)中心線允許偏差為0～5mm；上下墩臺(tái)豎直方向中心線在同一平面內(nèi)。

3）制作阻尼器等高模型（墻厚方向同墻厚），安裝阻尼器等高模型。阻尼器等高模型高度=阻尼器名義高度+5mm，高度誤差不得＞5mm。

4）待樓層混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除阻尼器等高模型，將阻尼器就位至設(shè)計(jì)位置，焊接安裝。分層焊接，每焊完一層，用小錘將焊皮敲凈。焊縫等級(jí)為二級(jí)，不得出現(xiàn)焊接質(zhì)量通病。

5）在阻尼器兩側(cè)填充200mm寬松散材料，然后做建筑面層。抹灰時(shí)，在耗能器處掛A4@250mm抗裂鋼筋網(wǎng)片，與墻體搭接300mm。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1）清理工作面混凝土表面浮漿、灰塵等。清理鋼構(gòu)件表面油污、泥沙、灰塵等。

2）對(duì)埋板及埋件拉拔試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行安裝，拉拔檢查為全數(shù)檢查，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行。

3）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行平面定位，放出節(jié)點(diǎn)板位置并彈墨線標(biāo)示，核查過程中安裝尺寸及角度是否正確。

4）隔離設(shè)置吊耳，嚴(yán)禁單點(diǎn)起吊，避免吊裝過程中構(gòu)件變形較大，避免安裝過程中對(duì)原結(jié)構(gòu)的破壞。

5）產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)胶线m安裝位置后，用電動(dòng)葫蘆借助主體結(jié)構(gòu)吊起，調(diào)節(jié)上下左右位置及角度后初步固定。

6）若產(chǎn)品長度和節(jié)點(diǎn)板之間的間距存在誤差，通過現(xiàn)場切割或焊接的方法消除誤差。若誤差超出規(guī)范允許范圍，修改及補(bǔ)救辦法需要通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員同意。

7）產(chǎn)品位置校正無誤厚應(yīng)及時(shí)進(jìn)行電焊固定，先焊上端節(jié)點(diǎn)，后焊接下端節(jié)點(diǎn)。

8）焊接時(shí)需要遵循合理的焊接順序，先焊接收縮變形較大的橫縫，而后焊接縱向焊縫，先焊對(duì)接焊縫而后焊接角焊縫。

9）多層焊接要連續(xù)施焊，每層焊縫焊完后應(yīng)該及時(shí)清理檢查，清除缺陷后再焊下一道。

10）安裝完成后要及時(shí)涂刷防銹漆，防銹漆采用環(huán)氧富鋅漆，厚度≮80μm，對(duì)于鋼材表面存在銹蝕情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行噴砂除銹。

6 結(jié)語

自汶川地震后，國家對(duì)建筑抗震提出了新要求，抗震耗能器就是此類產(chǎn)品，它能很好地加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，特別是一些公共建筑，使用的頻率逐漸增加，地震時(shí)能夠很好阻止建筑的瞬間倒塌，從而降低地震帶來的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。