连云港石化产业基地公用工程岛项目屈曲约束支撑（BRB）技术应用

刘彬权

摘 要：随着我国经济技术的迅速发展，在高层建筑的耐震总体设计方法中，已产生了刚柔性隔振、减震、消振等技术屈曲约束支撑在建筑工程中运用得更为普遍。由于屈曲约束支撑构造简单，减震耗能效果显著可靠并且经济合理，因此可以广泛应用于采用钢材和水泥等复合构件的大中型土木工程建筑物，也可以广泛用于单层建筑物、多大型高层建筑;不仅适用于新建建筑中，还适用于对已建建筑的耐震加固与在地震后恢复。它能够有效改善建筑物的耐震安全特性，可以进一步延长建筑物的使用寿命，其经济性和社会效益都非常可观。将利用实际工程案例比对屈曲约束支撑（BRB）技术应用进行阐述，以供参考。

关键词：屈曲约束支撑;BRB原理;耐震

中图分类号：TU447                                  文献标识码：A                                    文章编号：2096-6903（2022）05-0022-03

0 引言

连云港石化产业基地公用工程岛项目一期工程位于连云港市徐圩新区，紧邻黄海。主厂房为汽机房、除氧间、煤仓间组成的四列式布置的前煤仓，纵向跨度43.5 m，横向长度171.5 m，最高点44 m。从提高结构的抗震能力的角度考虑，汽机房外侧A排、主厂房纵向B、C、D排选用抗震性能好的现浇钢筋混凝土，采用框排架-屈曲约束支撑结构体系。在平面布置中，主厂房分2个独立单元，单元间设变形缝，采用双柱、双屋面梁，插入距1.5 m;汽机基座采用岛式布置，与主厂房结构完全分开，其结构布置简单、规则对称、整齐合理、受力简洁。

1 地质条件及设计抗震设防要求

屈曲约束支撑系统（BRB）广泛应用于各种具备抗震条件的建设、改造和加固工程的建筑，特别适用于各类复杂构件、大空间大跨度的建筑中屈曲约束支撑的布置[1]。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），该工程属于地震高烈度区，设计中采用耗能型（焊接）屈曲约束支撑。核心单元为十字型结构，而约束单元则为盒型构件，其框架的接头型式则为全焊接十字形接头。主厂房框架结构局部设置了屈曲支撑，以提高结构的刚度，从首层结构起始，屈曲支撑按照每层一道的原则设置至顶层，芯材质为Q235B，共282根，最重杆件为6 182 kg。工程抗震设计参数如表1所示。

2 BRB工艺原理

屈曲约束支撑（BRB）是一个能够防止发生屈曲的结构支撑，包括了内部单位、约束单位和滑动机制单位等。尽管在构件应变相对很大的情形下，屈曲约束支撑仍然提供给构件结构良好的抗侧强度，同时由于内部结构的高度屈服才能，在地动作用下也可以充分发挥其耗能特性。由于抗屈曲支撑只将芯板与其他结构连接，因此芯板所承受的荷载完全由芯板承担，夹套和内填充材料仅对芯板的屈曲力进行限制。屈曲约束支撑具有良好的滞后性能，在张力的作用下可屈服于芯片。一方面，屈曲约束轴承可以避免承载轴承和普通轴承在拉伸和压缩方面的显著差异，另一方面具备金属阻尼器的耗能能力，可在构件中代替金属材料“保险丝”，使主体构件基本处在弹性范围之内。所以，通过屈曲拘束支承的使用，能够全面提高传统的支承构架在中震和大地震下的抗震特性。

2.1 BRB构造原理

在地震影响下，核心单位必须承受支撑所受到的全部轴向拉力和轴向压强。轴流式拉力下内核单位的屈服能耗正常，但轴流式加压效果下内核单位将会在屈服之前出现受力屈曲，能耗效果将低于轴拉状态[2]。所以，可以使用约束模块包覆内核单位，并控制其侧向屈曲，从而有效地防止了内核单位受力屈曲，使内核单位能够正常的承压屈服能耗。

2.2 BRB主要材料的技术参数

BRB主要材料的技术参数如表2所示。

3 施工工艺

屈曲约束支承安装时应遵守我国现行制作安装和施工检验的合格标准，并应当满足《TJ 屈曲约束支撑应用技术规程》 （DBJ/CT105-2011）的有关规定。宜于与主构件、工艺设备管道装置、二次结构等同步进行，首先进行临时定位，等主要布置完成后再进行最后安装定位。

3.1 安装流程

吊装前检查→安装就位→临时定位→校正→最终固定→焊缝探伤检测→检查验收。

3.2 安装工艺

将屈曲约束支撑作为成品构件在工厂加工好，但在現场装配前必须应对其支撑装置部位处的净高、净宽进行尺寸复查。施工前检测节点板在施工过程中产生的平面位移，可在规定区域内调整节点板，以确定支撑的正确安装位置;当平面偏移达到节点处最厚板厚度的1/3时，就应该采取适当的矫正措施，而一旦偏移范围较大，则应该联络设计者，并重新设计节点板。

屈曲约束支座为成品结构，表面焊有专门的吊耳（沿支撑长度有两道），可以垂直穿进吊索内完成吊装工作。吊装装置通过葫芦吊挂于混凝土框架横梁上，在支撑有吊耳的面朝上。在吊装工程前要找准吊装工作地点、捆绑合理，当支撑安装为不等高时，应先牵拉支撑下部达到安装部位，然后再安装牵拉支撑的最前端。

在支撑到位后，先采取措施进行暂时固定（通常采用焊接钢片法）。在暂时固定后，再对支撑部位进行适当校正。临时固定处应采用多支钢块焊接牢固，防止支撑扭转偏移。

支撑临时固定后，先焊接上端部节点，后焊接下端部节点。优先采用同时对称焊接方法，安排多名焊工同时进行对称施焊、对称轮换焊接、对称翼缘位置焊接等步骤。通过这种焊接顺序，能很好地解决因焊接收缩先后及收缩大小不同而造成焊接残余应力和焊接变形过大的施工问题，而且一根支撑多名焊工同时作业也能大大地提高焊接效率。当焊缝或预埋件处混凝土出现裂纹时，不得擅自处理，应查清原因，制定修补工艺后方可处理[3-4]。本工程焊接时，首先按设计要求选用与BRB构件材质相匹配的焊材，采用二保焊全熔透坡口焊。为了消除焊接引起的混凝土裂纹，对焊接面使用分层、分段、跳档等施工工艺，降低焊接期间的热应力集中，避免焊接质量问题的出现。6316EE3E-390C-4355-81EF-9E64DC6C3B7D

焊接完成后，应按设计要求对焊缝质量进行检查验收。焊缝形状和尺寸应符合现行国家标准，焊缝完整，无漏焊，接头处过渡平稳，不超过焊缝长度的10%，无裂纹、夹渣、焊块、烧穿等缺陷。焊接接头内部缺陷分级应符合现行国家标准《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》（GB/T 11345-2013）的规定，焊缝质量等级及缺陷分级应符合国家标准规定。本工程焊缝质量等级为2级，内部缺陷检验等级为3级，检验等级为B级，检验率为20%。验收合格的焊缝，应及时补漆，当其他工序涉及施工时，未经许可，禁止焊接、悬挂任何构件。

本工程的屈曲约束支撑（BRB）参与主结构受力，不能出现漏装、漏焊现象，因此在施工期间，对于工艺管道、局部混凝土梯柱及楼板影响支撑就位安装的部位，须由设计人员现场实地进行修改，确保BRB支撑在结构受力安全体系中百分百投入工作[5]。

屈曲约束支撑安装难点在受限空间和交叉作业，需要专人协调，在支撑就位、定位、吊装、焊接等施工过程中与其他专业的紧密配合。

4 结语

屈曲约束支撑是能使承载构件与消耗减震构造合二为一的高效率、经济、新科技型的结构构件。对一般钢制支柱采取制约措施，能完全避免受力屈曲，构造效率明显提高，并且屈曲约束支撑在满足其屈服硬度的限制状况时，受压与受拉都能进入屈服状况。其滞回曲线饱满，并可发挥良好的消耗减震构造的效果。其最大好处就是其本身的承载力和刚性彻底分离，在不提高构造刚性的情况下满足了构造对承重能力的最大需求，解决了传统中心支撑框架容易屈曲的弊端，打破在延性、耗能等能力上的局限。同时屈曲约束支撑对于在震害作用后产生塑性变形的中心支座也能够很方便地替换，便于在震后进行恢复工作，且能够降低相应的维护成本，所以屈曲约束支撑在建筑物结构抗震中有着良好的发展前景。

参考文献

[1] 黄军超，张善国.浅析屈曲约束支撑设计与施工验收技术[J].建设监理，2017（5）：74+79.

[2] 沈紹冬，李钢，潘鹏.屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究[J].建筑结构学报，2016（9）：33-42.

[3] 贾宗团.屈曲约束支撑在体育馆结构中的应用研究[J].工程建设与设计，2017（1）：20-22+25.

[4] 夏宝阳，蔡旭，荣彬，等.屈曲约束支撑在工程中的应用[J].天津建设科技，2016，26（4）：7-9.

[5] 乔金丽，侯双，任泽民，等.屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究[J].建筑结构，2017（8）：29-32+58.6316EE3E-390C-4355-81EF-9E64DC6C3B7D