1、斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法1.前言我国是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一，为了减轻地震灾害，在传统提高结构本身的抗震性以达到抗震效果的基础上，在抗震设计中逐步出现了以支撑作为抗侧力体系，提高了结构的抗震性能。屈曲约束支撑是一种新型支撑，其通过在普通支撑外围合理设置约束机构，限制其受压屈曲而不限制其轴向变形，最终实现受拉受压全截面屈服而支撑不屈曲的目的。屈曲约束支撑通过其自身刚度和先于结构主体屈服产生的滞回耗能来减轻甚至避免主体在地震中的损坏。屈曲约束支撑一般在专业工厂加工完成，再运送到施工现场进行吊装，然后固定连接。由于我国屈曲约束支撑施工起步较晚，生产及施工方法未大面积普及，制约2、了屈曲约束支撑的推广应用。斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法充分考虑到防屈曲支撑安装在梁柱结点处，安装面受原结构空间影响，无法采用一般钢结构安装的起重机械以及安装受原有结构施工误差尺寸的影响等特点，在准确测量现场原结构尺寸、确保构件加工尺寸的准确性的基础上，形成了先安装柱角节点板，然后安装梁上节点板，最后安装钢支撑的施工顺序，有效避免了安装失误，保证了施工质量，提高了施工效率。本工法申报单位与国内相关科研机构、知名高校开展科技创新及科研攻关，在实际工程应用基础上，首先集成了“斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法”这一企业级工法，并在工程实践中，不断完善，集成了本次工法申报文本，本工法部分技术核心3、内容，填补国内相关空白。2.工法特点2.0.1 准确测量现场原结构尺寸，确保构件加工尺寸的准确性，减少安装定位的偏差。2.0.2 合理的施工顺序，即柱角节点板、梁上节点板和钢支撑的安装顺序，避免了安装失误。2.0.3 对接接头、T型接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式应与焊件相同。2.0.4 安装梁上节点板时，先将节点板采用钢丝绳和葫芦临时固定在安装位置，并通过定位调整好节点板中心线和结构中心线的位置，然后点焊，使节点板固定在梁上。2.0.5 安装屈曲支撑时，采用手动葫芦将屈曲支撑吊运到合适的位置，确保节点板与弯曲支撑在同一水4、平线上。2.0.6 根据屈曲支撑固定好的位置，将梁柱角节点板和屈曲支撑对接焊接连接，并对安装过程中出现的表面锈蚀进行除锈，涂刷防锈漆和防火涂料。2.0.7 屈曲约束支撑在弹性阶段工作时，就如同普通支撑可为结构提供很大的抗侧刚度，可用于抵抗小震以及风荷载的作用。屈曲约束支撑在弹塑性阶段工作时，变形能力强、滞回性能好，用于结构抵御强烈地震作用。3.适用范围本工法适用采用屈曲约束支撑的钢筋混凝土、钢结构建筑物，如高层建筑、图书馆等。4.工艺原理斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法的工艺原理是:屈曲约束支撑安装在梁柱结点处，安装面受原结构空间影响，无法采用一般钢结构安装的起重机械，且节点板、钢撑的安装考5、虑原有结构施工尺寸误差的影响以及安装过程中可能存在交叉作业，通过准确测量现场原结构尺寸，确保构件加工尺寸的准确性，减少安装定位的偏差；采用钢丝绳和葫芦吊装梁上节点板，以控制节点板的位置，精确定位后采用点焊，将节点板固定于梁上；屈曲支撑也采用手动葫芦吊运至合适位置，精确定位确保节点板与弯曲支撑在同一水平线上；屈曲支撑定位固定后，将梁柱角节点板和屈曲支撑对接焊接连接。5.施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程现场构件尺寸测量钢构件加工节点板安装屈曲支撑安装节点板与弯曲支撑焊接刷漆刷防火涂料。施工工艺流程如图5.1所示。图5.1 施工工艺流程 5.2操作要点 5.2.1 施工准备1. 复合梁、柱6、节点处是否具备安装工作面，且清理预埋件表面砂浆等物件；钢构件安装前应清除表面油污、泥沙和灰尘等杂物。2. 放线测量：根据设计图纸进行平面定位、放测出节点板位置并弹墨线标示。5.2.2 钢构件加工制作1. 钢梁等全部在工厂加工制作完成。按照下述规范进行验收：钢结构工程施工质量验收规范GB 502052001建筑钢结构焊接规程JGJ8120022. 包装与运输：构件编号在包装前，将各种符号转换成设计图面所规定的构件编号，并用笔（油漆）或粘贴纸标注于构件的规定部位，以便包装时识别。在搬运过程中注意对构件和涂层的保护，对易碰撞的部位应提供适当保护。搬运后的构件如发生变形损坏，应及时进行修补，以确保发运7、前构件完好无损。3. 钢结构的焊接所有从事钢结构施焊的焊工都必须经过考试并取得合格证，合格证应注明施焊条件、有效期限。焊工停焊6个月，应重新考核。使用焊条、焊剂前，应按照产品说明书规定的烘陪时间和温度进行烘陪，低氢型焊条经烘陪后应放入保温筒内，随用随取；焊接时，不得使用药皮脱落或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及已熔烧过的渣壳。施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况。当不符合要求时，应经修整合格后方可施焊。4. 对接接头、T型接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式应与焊件相同。引弧和引出的焊缝长度：埋弧焊应大于50mm；手8、工电弧焊及气体保护焊应大于20mm。焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板，并修磨平整，不得用锤击落。5. 角焊缝转角处宜连续施焊，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm；角焊缝端部不设置引弧和引出板的连续焊缝，起落弧点距焊缝端部宜大于10.0mm，弧坑应填满。6. 多层焊接应连续施焊，每一层焊道焊完后应及时清理检查，清理缺陷后再焊。7. T型接头、十字接头、角接接头等要求熔透的对接和角接组合焊缝，其焊脚尺寸不应小于t/4。图5.2.2-1 角接接头8. 定位焊所采用的焊接材料型号，应与焊件材质相匹配；焊缝厚度不宜超过设计厚度的2/3，且不应大于8mm焊缝长度不宜小于25mm，定位焊位置应布置在焊道9、以内，并应由持合格证的焊工施焊。9. 焊缝出现裂纹时，焊工不得擅自处理，应查明原因，订出修补工艺后方可处理。焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次。当超过两次时，应按返修工艺进行。10. 焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。检查合格后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工钢印。5.2.3 钢支撑运输1. 钢支撑进场后由总包的塔吊配合卸在总包指定位置；根据设计编号或者出厂编号成套进行集中摆放。2. 前期安装准备工作完成后，进行钢支撑层间吊运。采用总包塔吊进行层间吊运，层间用简易手推车运输至安装轴线间，就位后挂手拉葫芦至安装位置。5.2.4 屈曲支撑安装1. 梁上节点板安装10、：先将节点板采用钢丝绳和葫芦临时固定在安装位置，注意控制好节点板中心线和结构中心线的位置，然后点焊，使节点板固定在梁上；图5.2.4-1 梁上节点板安装图5.2.4-2 柱角节点板安装图2. 屈曲支撑安装：采用手动葫芦将屈曲支撑吊运到合适的位置，能够确保节点板与弯曲支撑在同一水平线上；图5.2.4-3 屈曲支撑安装3. 根据屈曲支撑固定好的位置，将梁柱角节点板和屈曲支撑对接焊接连接；对安装过程中难以避免的油漆摩擦掉落及掉落后的表面锈蚀进行除锈，表面清理后进行防锈漆的涂刷，最后刷防火涂料。6.材料与设备6.1材料6.1.1 H型钢H型钢采用Q345GJ-C钢材，正火状态交货，所以结构板材应符合高11、层建筑结构用钢（GB/T19879-2005）的规定。6.1.2 水应不含对预应力筋或水泥有害的成分，每升水不含500mg以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。6.1.3 水泥采水泥进场使用前，应分批对强度、安定性进行检验。当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过3个月时，应进行复查试验，并按其结果使用。强度等级不低于设计要求，水泥重量允许偏差2。6.1.4 钢筋钢筋材质应有出厂合格证和质量证明单及复试报告。主筋、箍筋、锚索按设计要求采用，钢材应满足有关标准要求。6.1.5 骨料材质坚硬、级配良好、540mm的碎石，粗骨料重量允许偏差36.2主要机具本工法需要的主要设备见表6.2。表6.2主要12、施工机械设备表序号名 称单位1麻绳米2钢丝绳米3手拉葫芦台4手拉葫芦台5交流电焊机台6二氧化碳保护焊机台7钢卷尺把8电锤9角向磨光机台10水平尺把11折叠靠尺把12氧气瓶13乙炔瓶14二氧化碳瓶 图6.2-1 电动葫芦 图6.2-2交流电焊机7.质量控制7.1 工程质量控制标准本工法主要遵照执行的现行规范、规程、标准主要有：1.钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）。2.建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）。3.混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）。4.钢结构施工规范（GB50755-2012）。5.混凝土结构工程施工规范（GB50666-201113、）。6.钢结构工程质量检验评定标准（GB50221-2001）。7.建筑钢结构焊接规程（JGJ812002）。8混凝土结构加固设计规范（GB503672006）7.2质量控制措施7.2.1结构所选用的钢材必须有出厂合格证及原始资料，同时要求进厂的钢材必须经复试合格后方可使用。 7.2.2选择性能良好，使用功能齐全的加工设备，要求厂内制作部分H型钢翼缘板采用单面45度坡口对接，腹板采用单面45度坡口斜接。7.2.3焊条应具有出厂合格证或材质报告，要求电焊条使用前应用烘干箱进行烘干，使用埋弧焊接选用的焊丝及焊剂必须与所用的母材相配套。 7.2.4此钢构件制作完成后需进行抛丸除锈，要求除锈后24小时14、之内涂上底漆，底漆采用喷刷，要求保证油漆的漆膜厚度满足设计要求。 7.2.5所有操作人员必须严格按技术、质量、安全交底内容执行，要求焊接人员必须持证上岗。 7.2.6制定合理的焊接顺序是不可少的，当几种焊缝要施焊时，应先焊收缩变形较大的横缝，而后焊纵向焊缝，或者是先焊对接焊缝而后再焊焊角焊缝。 7.2.7焊接型钢的主焊缝应在组装加劲肋板零件之前焊接。主焊缝的焊接顺序应按焊后变形需要考虑其焊接顺序应交错进行。 7.2.8钢结构吊装过程严格执行GB5020595钢结构施工及验收规范及GB5022195钢结构工程质量检验评定表标准 7.2.9施工前必须进行技术交底。 7.2.10施工时特工种上岗人员15、必须有劳动局颁发的上岗证书。 7.2.11测量仪器必须经过计量检定为合格的仪器方可使用。 7.2.12施工中坚持三检（自检，互检，专业检）制度，严格工序质量检验。8.安全措施8.0.1 施工现场设安全工长进行现场安全措施的落实与管理，对现场施工人员、现场机械设备及现场用电进行统一管理。要求参加施工的特工作业人员必须是经过培训，持证上岗。施工前对所有施工人员进行安全技术交底。8.0.2 作业前应对使用的工具、机具、设备进行检查，安全装置齐全有效。8.0.3 操作面应有可靠的架台，护身，经检查无误，进行操作。构件绑扎方法正确，吊点处应有防滑措施，高处作业使用的工具，材料应放在安全地方，禁止随便放置16、。8.0.4 起吊钢构件时，提升或下降要平稳，避免紧急制动或冲击。专人指挥，信号清楚、响亮、明确，严禁违章操作。构件安装后必须检查其质量，确实安全可靠后方可卸扣。每天工作必须达到安全部位，方可收工。8.0.5 施工现场的机电设备、闸箱、电焊机，应有可靠的防雨措施。电器操作必须由专业人员进行，严禁非专业人员操作。电焊机使用严格安全操作规程，一次线不得超过2米，二次线不能破皮裸露。8.0.6 安全设施有专人按规定统一设置，其他人不得随意拆动。因工作需要须拆动时，要经过有关人员允许，事后要及时恢复，安全员要认真检查。8.0.7 搞好安全用电，所有用电设备的拆除及现场照明均由专业电工担任，使用的电动工17、具，必须安装漏电保护器。8.0.8 重点把好高空作业关，工作期间严禁喝酒及打闹，手持工具应系好安全挂绳，避免直线垂直交叉作业。8.0.9 切实搞好防火，各项操作均应按规定正确使用。8.0.10 起重指挥要果断，指令要简洁明确,吊装作业范围内设安全警戒线，非操作人员禁止入内。9.环保措施9.0.1合理安排施工时间，减少噪声对周围居民的干扰。施工现场、汽车便道要硬化处理，并指定专人定期洒水清场，形成制度，防止道路、场所扬尘。车辆在运料过程中，对易飞扬的物料用篷布盖严，且装料适中，不得超限。9.0.2 控制施工废料的排放，按当地环保部门或工程师的要求予以运送和处理。对粉尘、沥青类的处理一定要严格按要18、求选点和监控。9.0.3 建筑垃圾集中堆放，及时安排人员和车辆将现场的建筑垃圾、残物以及不再需要的物资清除出施工现场和厂区，保证施工现场和厂区的安全、整洁和卫生。9.0.4 保护原有植物，对合同规定的施工界限内、外的植物、树木，必须尽力维持现状。9.0.5 控制水的污染，施工用水、生活用水有组织排放。9.0.6 严格执行“工完场清”制度，保护环境卫生。工程竣工后，对现场做清除处理，清除施工区和生活区及其附近的施工废弃场，完成环境恢复。10.效益分析斜向H型钢抗震约束支撑体系结构与当前我国普遍使用的结构相比，有它的合理性、先进性及其适用性。10.1技术效益本工法在安装屈曲支撑前要准确测量现场原结19、构尺寸，确保构件加工尺寸的准确性，并且能考虑到原有结构施工尺寸的误差，减少了安装定位的偏差，改用手动葫芦代替因空间受限而无法采用的起重机械，既保证了施工的顺利实施，又保障了施工质量并提高了施工效率，具有较高实用价值。10.2经济效益本工法根据约束支撑体系工程的特点以及施工操作的实际，通过准确测量现场原结构尺寸、精确定位、改用手动葫芦等方法，克服了施工中存在的操作空间有限等难点。与常规施工方法相比，具有施工速度快、机械化程度高、一次性施工质量高，降低材料浪费等情况。不但缩短了工期，扩大了工效，有效保证了施工安全，很大程度上节约了工程成本。10.3社会环境效益本工法在整个施工过程中，钢构件加工制作20、全部在工厂加工完成，减少了现场施工，降低了现场噪音、废弃物等污染，施工过程中的垃圾、弃渣、排水等方便处理，能够很好的保证施工周围的环境，做到环保无污染，并且本工法工期时间短，工效较高，可以相对减少对城市周边环境的影响，具有很好的社会效益。11.应用实例11.1 济宁一中图书科技综合楼工程济宁一中图书科技综合楼工程临街北湖大道、荷花路，图书科技楼建筑面积19696；地上七层，建筑物总高度为39.45m，桩基础，支撑框架结构，抗震设防烈度为六度。图书科技大楼共114根屈曲约束分别布置在梁柱轴线间。在施工过程中采用“斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法”，以工程为对象、工艺为核心，运用系统工程的原理，21、把先进技术和科学管理结合起来，满足工程设计稳定性、施工质量及工期要求的同时，与传统方法相比，从节省费用、建筑材料、人工及机械成本等方面综合分析，综合节约造价15%左右。11.2山推研发中心项目-设计中心山推研发中心项目-设计中心位于济宁市高新区广安路北、海川路西，由地下设备用房、报告厅、科研办公楼、会议室等功能用房组成，建筑面积27384.80，地上七层，局部六层，地下一层，建筑高度32.1米。支撑框架结构，抗震设防烈度为6度，设计中心共152根屈曲约束分别布置在梁柱轴线间。在施工过程中采用“斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法”，以工程为对象、工艺为核心，运用系统工程的原理，把先进技术和科学管22、理结合起来，满足工程设计稳定性、施工质量及工期要求的同时，与传统方法相比，从节省费用、建筑材料、人工及机械成本等方面综合分析，综合节约造价18%左右。11.3济宁市第一中学行政办公楼工程济宁市第一中学行政办公楼工程，位于北湖区南外环路以南，荷花路以西，南邻圣贤路，西邻济安桥南路，北邻南外环路，行政办公楼建筑面积5396；分一、二、三区，一区2层、二区4层，三区1层，支撑框架结构，抗震设防烈度为六度。行政办公楼共66根屈曲约束分别布置在梁柱轴线间。在施工过程中采用“斜向H型钢抗震约束支撑体系施工工法”，以工程为对象、工艺为核心，运用系统工程的原理，把先进技术和科学管理结合起来，满足工程设计稳定性、施工质量及工期要求的同时，与传统方法相比，从节省费用、建筑材料、人工及机械成本等方面综合分析，综合节约造价14%左右。