用于建筑物抗震加固的屈曲約束支撐及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種建筑物抗震加固方法，尤其是一種屈曲約束支撐及加固方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工程建筑總面積約8500m2，原結(jié)構(gòu)形式為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為承臺+粧基礎(chǔ)，粧基選用450mmX450mm沉管灌注方形粧，粧長25.0m，持力層為暗綠-黃色粉質(zhì)粘土層?？蚣苤孛婷子忙?50ι?πι和Φ550mm圓形柱，框架梁主要截面有350mmX 100mm和800mmX 600mm。底層為建筑地坪，其余樓層板均為現(xiàn)饒鋼筋混凝土樓板?；炷两Y(jié)構(gòu)抗震等級為:框架結(jié)構(gòu)四級、剪力墻三級。
[0003]該工程改造后原結(jié)構(gòu)粧基+承臺基礎(chǔ)承載力、強度及變形均滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求，本次加固僅針對上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行設(shè)計。
[0004]針對最新的建筑設(shè)計資料、檢測和抗震鑒定報告以及結(jié)構(gòu)計算，原結(jié)構(gòu)存在以下問題:
整體性的結(jié)構(gòu)問題是抗震鑒定報告中所提到的加固建議第一條，即原結(jié)構(gòu)第一振型是以扭轉(zhuǎn)為主，樓層位移比嚴重超限，不符合現(xiàn)行的抗震規(guī)范要求。對此，需要利用屈曲約束支撐來加固，并調(diào)整整棟建筑物的平面剛度，對影響抗震的主要因素進行處理，使其各項整體指標滿足設(shè)計要求。
[0005]并且原來由于結(jié)構(gòu)布置不合理造成的端部、角部框架柱配筋不滿足的問題，也隨之解決。該項處理方案的優(yōu)點是:經(jīng)濟、安全、可靠、美觀，不影響建筑使用功能，不用增設(shè)剪力墻，不涉及基礎(chǔ)改造，對原來框架梁、柱加固工作達到了量最少、效果最好的目的，也提高了加固施工進度。
[0006]該項目改造與加固主要內(nèi)容:
⑴梁板柱承載力不足，碳纖維加固。
[0007]⑵結(jié)構(gòu)抗震承載力不足，設(shè)置屈曲支撐加固。
[0008](3)出屋面鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足，設(shè)置支撐體系加固。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是要提供一種用于建筑物抗震加固的屈曲約束支撐及方法，該屈曲約束支撐具有良好的抗震性能，不管是已有結(jié)構(gòu)的抗震加固還是新建結(jié)構(gòu)，使屈曲約束支撐成為應(yīng)用廣泛的一種抗側(cè)力構(gòu)件。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于建筑物抗震加固的屈曲約束支撐，由內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐、內(nèi)部填充約束材料和外包鋼管組成，其特征在于:所述內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐與外包鋼管之間充填內(nèi)部填充約束材料，內(nèi)部填充約束材料在內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐和外包鋼管之間形成一個滑移面或是無黏結(jié)層，使軸向外荷載由內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐承受，內(nèi)部填充約束材料與外包鋼管提供防止內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐整體屈曲的剛度。
[0011]所述內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐的材料為屈服后具有吸收大量能量特性的材料。所述外包鋼管為方鋼管。所述內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐為“十字形”支撐桿。
[0012]—種用于建筑物抗震加固的屈曲約束支撐施工方法，其特征在于，包括以下步驟:
1、屈曲約束支撐的墻上鋼板及屈曲約束支撐的梁下鋼板安裝
鋼板安裝時先安裝梁下鋼板，焊接時應(yīng)保持上、下鋼板的平整度，保持上、下鋼板間的水平，上、下鋼板底部在焊接后應(yīng)用角磨機磨平，打磨至光滑；
(1)屈曲約束支撐的墻體上部鋼板施工方法
采用先安裝鋼板，后澆注混凝土:安裝鋼板前應(yīng)校正好屈曲約束支撐的墻體鋼筋的位置，并保證屈曲約束支撐的上部鋼板與下部鋼板的形心盡量在一條線上，保證屈曲約束支撐不產(chǎn)生偏心受力，以影響屈曲支撐變形，屈曲約束支撐的墻體上部鋼板應(yīng)在鋼板表面事先開出兩個排氣孔，保證混凝土澆注密實；
或者，采用先澆注混凝土，后安裝鋼板:澆注混凝土前應(yīng)校正好鋼筋的位置，并保證屈曲約束支撐的上部鋼板與下部鋼板的形心盡量在一條線上，安裝時應(yīng)保持鋼板的平整度，并在屈曲約束支撐的墻體鋼筋上預(yù)先焊接定位鋼筋，以保證鋼板安裝標高準確，在鋼板安裝后采用結(jié)構(gòu)膠灌注密實，鋼板上應(yīng)事先開出兩個排氣孔；
(2)安裝屈曲約束支撐的墻體鋼板時，應(yīng)用事先做好的標尺在上下鋼板間滑動，確保鋼板間尺寸符合屈曲支撐安裝要求；
2、屈曲約束支撐的鋼支撐錨板安裝
先用油氈紙在已經(jīng)植好的鋼筋上用鐵錘輕輕敲擊至擊穿為止，然后將油氈紙放在已切割好的鋼板上，用石筆畫出鉆孔位置，然后用磁力鉆鉆孔，然后焊接錨板，安裝屈曲約束支撐底座；
3、在屈曲約束支撐支座安裝完成后安裝屈曲約束支撐。本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采用的屈曲約束支撐及施工方法，可有效地改善結(jié)構(gòu)的抗震性能，顯著地提高結(jié)構(gòu)的抗震承載能力。不僅如此，屈曲約束支撐占用空間小，加固和改造的工程量小，工程造價相對低廉，而且對建筑內(nèi)部的使用功能影響小，同時還能增加結(jié)構(gòu)的剛度，使結(jié)構(gòu)的剛度分布更加合理，因此，在地震多發(fā)區(qū)尤其適用其發(fā)揮。
[0013]屈曲約束支撐具有良好的抗震性能，不管是已有結(jié)構(gòu)的抗震加固還是新建結(jié)構(gòu)，屈曲約束支撐必將成為應(yīng)用廣泛的一種抗側(cè)力構(gòu)件。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)立體示意圖；
圖2是本發(fā)明的內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐和內(nèi)部填充約束材料示意圖；
圖3是屈曲約束支撐滯回曲線；
圖4是屈曲約束支撐的鋼結(jié)構(gòu)施工工藝流程。
【具體實施方式】
[0015]如圖1，2所示，一種用于建筑物抗震加固的屈曲約束支撐，由內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐1、內(nèi)部填充約束材料2和外包鋼管3組成，內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐I與外包鋼管3之間充填內(nèi)部填充約束材料2，內(nèi)部填充約束材料2在內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐I和外包鋼管3之間形成一個滑移面或是無黏結(jié)層，使軸向外荷載由內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐I承受，內(nèi)部填充約束材料2與外包鋼管3提供防止內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐I整體屈曲的剛度。外包鋼管3為方鋼管。內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐I為“十字形”支撐桿。
[0016]主要原理是通過內(nèi)部填充約束材料在內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐和外包鋼管之間形成一個滑移面或是無黏結(jié)層，軸向外荷載僅由鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)核承受，同時內(nèi)部填充的約束材料存在一定強度，它與外包鋼管提供了足夠的剛度以防止支撐的整體屈曲，使得內(nèi)核鋼支撐的滯回曲線非常飽滿，有很好的受力性能。
[0017]此外，內(nèi)核鋼結(jié)構(gòu)支撐材料在屈服后具有吸收大量能量的特性，這樣屈曲約束支撐不僅是斜撐構(gòu)件，更是一種性能優(yōu)越的消能元件，可以有效消散地震能量。在混凝土框架柱間增設(shè)這種支撐，使改良后的框架不但具備一定的剛度，而且框架系統(tǒng)的延性與抗震能力更可顯著提升。
[0018]如圖3所示，屈曲約束支撐具有飽滿的滯回性能，該圖3是分別按1/500，1/400，1/300，1/200，1/100層間位移角下各轉(zhuǎn)3圈、罕遇地震時極限變形1/50時可轉(zhuǎn)15圈以上、總滯回圈數(shù)高達30圈的試驗結(jié)果。
[0019]如圖4所示，屈曲約束支撐加固工程施工:
本改造加固工程屈曲支撐鋼結(jié)構(gòu)安裝部分，將先施工梁下鋼板，然后再施工阻尼器混凝土墻上端的鋼板，最后施工阻尼器鋼支撐部分的鋼結(jié)構(gòu)。防腐及防火涂料在經(jīng)有關(guān)部門及單位檢測合格后一次涂刷完畢。
[0020]針對本工程的特點，對本工程施工采用如下設(shè)備:鋼結(jié)構(gòu)所用鋼板切割采用全自動鋼板切割機；防屈曲支撐鋼支撐部分的H型鋼、鋼柱采用場外加工；鋼結(jié)構(gòu)上的塞焊孔采用磁力鉆開孔。
[0021]I)屈曲約束支撐施工難點
(I)焊接變形
拼裝構(gòu)件焊接后易翹曲變形。由于焊縫布置不對稱，構(gòu)件剛度不均勻，變形不一致，容易產(chǎn)生翹曲。焊接電流、速度、方向以及焊接時的裝配卡具對結(jié)構(gòu)變形均有影響。應(yīng)采取的措施包括:
A.為了抵消焊接變形，可在焊接的裝配中，將工件沿與焊接變形相反的方向預(yù)留偏差。
[0022]B.采用