消能阻尼器在高层钢结构中的应用.doc

消能阻尼器在高层钢结构中的应用技术园地第27卷2009年第6期echnicalScope铬匾属毋l|赵亚军吉亚玉刘永新(中国建筑第八工程局中南公司,北京100097)【摘要】介绍了高层钢结构中的位移型阻尼器的安装要求和性能要求,并通过试验证明了阻尼器性能满足要求.最后结合工程实例,明确了阻尼器的工艺流程及操作要点.【关键词】HADAS钢板消能阻尼器;要求;试验;操作要点【中图分类号】TU393.2【文献标识码】A【文章编号】16713702(2009)06005404EnergyDamperApplicationinHighRiseSteelStructureZHA0Ya-jnJIYa-yuLIUYong-xin(southcenternre0branch,Chinaconstructioncompany,Bering100097JAbstract:Installandperformancedemandofoffsetdamperusedinhighrisesteelstructurewasintroduced.Fromtesting,itwasprovedthatthedamperperformanceissatisfied.Atthelast,combinedwithaengineeringexample,definedthetechnicflowandoperationkeypointofthedamperinstallation.Keywords:HADASsteelplateenergydamper;demand;test;operationkeypoint近年来,我国在工程结构隔震,消能减震与振动控制方面的研究取得了很大进展.消能减震技术是在建筑结构的某些部位设置消能器以增加结构阻尼,从而减小其在地震作用下的反应,是迅速发展起来的减轻建筑结构地震灾害的新技术.北京协和医院干部医疗保健基地病房楼,采用HADAS钢板消能阻尼器,通过构件反复载重试验的迟滞回圈可知,HADAS钢板消能阻尼器能发挥迟滞消能作用,有效降低结构的地震反应.1工程概况本工程结构采用消能减震结构体系,即钢框架一消能支撑结构.钢支撑采用人字型或单斜杆型,部分作者简介:赵亚军,男,高级工程师,总工程师,主要从事施工技术管理工作.54.支撑顶部设置位移相关型消能器与上一层框架梁相连,通过消能器在层间侧向变形过程中屈服来实现耗能.位移相关型消能器由延伸率高,变形能力强的软钢制成,位于2-11层,共设置78个.2安装要求由于阻尼器在主体结构施工时未能按时进场,因此,设计单位以及专家论证组对阻尼器的安装提出了以下相关技术要求:1)需等阻尼器测试报告出来并满足设计要求后,方可进行现场安装.2)在吊装或搬动阻尼器时,避免让阻尼器中间的消能板受力变形;在安装阻尼器时,阻尼器需处于不受力的状态.3)阻尼器和钢梁及钢支撑的连接,采取焊接的方技术园地构件,对其初始刚度,屈服力,屈服位移,以及在10,30,60,70ram控制位移下进行反复荷载试验.3组阻尼器试样的试验情况如下:1)第l,2组:在10mm控制位移下,进行了5次反复加载:在30mm控制位移下,进行了20次反复加载;在60mm控制位移下,进行了1次反复加载;在70mm控制位移下,进行了1次反复加载.2)第3组:在10mm控制位移下,进行了60次反复加载;在30ram控制位移下,进行了5次反复加载;在60mm控制位移下,进行了3次反复加载.试验结果见表1.表1阻尼器试验结果参数第1组样品第2组样品第3组样品初始刚度(kN/m)24736825OOoo252778屈服力(kN)470475455屈服位移(nil/1)1.91.9l-8表1中所示各组试验结果表明,在各控制位移下,3组阻尼器的性能衰减量均低于10%,满足设计要求.4工艺流程及操作要点4.1工艺流程测量安装空间尺寸,准备2mm垫片一准备剪叉式高空作业台一提升至安装高度一安装阻尼器,放置垫片一焊接一打磨,补漆一喷涂防火涂料.4.2操作要点消能阻尼器作为结构抗震的能量储备,平时不发挥作用.现场施工时,为避免让阻尼器中间的消能开孔板受力变形,应根据图纸设计的要求和结构特点,合理地确定消能阻尼器的操作方法,尤其对其安装和焊接,必须加以严格控制.1)安装空间尺寸测量逐一测量阻尼器的安装尺寸,在主体框架安装时,需严格控制阻尼器的安装预留尺寸,确保阻尼器安装高度在214218mm之间,并准备足够数量的2mm厚垫片.具体情况如图3所示.2)准备剪又式高空作业台安装过程中,为保证阻尼器在未安装完毕之前不受外力影响,在吊装及搬运阻尼器时,不触碰阻尼器中间的消能板,因此准备剪叉式高空作业台,用于安装提升之用(见图4).56.注:为使垫片很好的放人阻尼器中间且焊接方便.垫片尺寸均比阻尼器平面尺寸小5mm.图3阻尼器及垫片图4剪叉式高空作业台安装前,将剪叉式高空作业台平行停放于钢支撑边上,后将阻尼器放于剪叉式高空作业台上,并清理阻尼器安装部位的基面,保证基面干净.3)安装阻尼器,垫片提升机逐步提升至安装高度,检查阻尼器安装空间尺寸,尺寸在214mm以上的均以垫片上下垫入,保证阻尼器高度210mm安装于中间位置.对于现场留给阻尼器安装的高度在214218mm之间的,为避免在一组阻尼器放入太多垫片,以至于影响焊接的质量及可靠度,根据现场实测安装缝隙情况准备垫片.一组阻尼器的安装不超过两块垫片,阻尼器上下表面垫片数量均不超过一块.垫片放置方法为当缝隙小于6mm时,只在阻尼器下表面放置垫片;当缝隙大于6mm时,才于阻尼器上下安装垫片.由于垫片的尺寸有限,而且现场留于阻尼器安装高度不一,若要求填满空隙,对于阻尼器的安装有很大的难度,因此允许有lmm的间隙.具体安装如图5所示.4)焊接安装完毕后再次全面检查,阻尼器的安装采用焊接的方式和钢梁及钢支撑连接,待空间尺寸全部合格后方可进入焊接工序.焊接采用全角焊缝,采用从中间到两边或从两边到中间的对称焊接顺序,具体见图6.实际焊脚高度达1423mm,一次施焊无法完成,所以除了分段焊接外,还需循环焊接,即依据对称施焊的焊接顺序分三次循环来施工,直到达到有效焊脚图5阻尼器垫片安装要求,禁止一段焊接先达到有效焊角后再焊下一段的做法.焊接材料为钢结构的母材材料,配合焊接Q235母材料的焊丝.为避免焊接的热输入量过大对阻尼器软钢造成影响,焊接时分段分次焊接,即先间断焊,然后再焊接完毕.5)打磨,补漆焊接完毕后进行外部打磨处理,然后再进入补漆阶段.6)喷涂防火涂料选用厚型防火涂料,将阻尼器内消能开孔板之间E三二三f】焊接顺序:阻尼器安装完毕后,上部及下部全部点焊完毕,再进行后续的焊接工作.两名焊工先将下部及上部的短边方向焊接完毕(即图中i箭头处).再进行长边方向的焊接,焊接方法为间断焊接,即焊lOOmm焊缝空出lOOmm,以保证焊接变形(即先间断下部,再间断焊上部,最后全部形成).图6阻尼器焊接顺序用防火涂料填满.5结语虽然采用阻尼器需要一定的费用,但考虑到主体结构构件尺寸的减小和结构体系抗震性能的改善,可节省15%的钢结构用量,对工程总造价来说,还是产生了很大的经济效益,而且在很大程度上节约了结构空间.通过本工程实践,消能阻尼器能够简单,安全地进行施工,除了新设计的工程结构物,同样也适用于对抗震性能不足的既有工程结构物进行改良,加固补强,使其满足抗震要求.f上接第47页15)桁架滑移过程稳定性控制根据一些滑移工程实例,在滑移的起动和停止工况时,桁架结构往往会产生抖动,其主要原因是由于起,制动的加速度过大和推进力不均匀引起,另外推进力传递的滞后性也有很大影口向.本工程实施达到数字化控制程度,且对结构铰节点进行了加固,从而解决了这一难题,桁架滑移非常平稳.4.7卸载就位滑移就位后的卸载主要是通过千斤项顶高铸钢件支座,抽出滑移轨道,然后支座落位与预埋件焊接.卸载按照以下原则进行:1)计算各支座处内力,选择合适的千斤顶.本工程支座处最大内力约为30t,则每个支座项升选用2台20t千斤顶.2)为保证顶升支座的侧向稳定,在支座两侧成对角施力顶升,每单元同一纵轴线支座同时卸载并由中间向两侧卸载.3)尽量减小重心提升高度,焊接两块倒L形钢构件作为千斤顶施力点,从而满足了位移小,施力