摘要：屈曲约束支撑是一种新型的耗能型结构支撑，用于结构抗震加固优势非常显著。 本文通过北京市东城区二十四中学教学及办公楼结构加固中防屈曲耗能支撑技术的应用，介绍了这种新型结构的详细施工过程（方法）。
关键词：结构加固 屈曲约束支撑 抗震性能 结构施工
Abstract: the buckling constraint support is a new type of energy dissipation type structure to support, for structural seismic strengthening advantage is very significant. This article through the Beijing dongcheng district 24 the middle school teaching and office building structure strengthening prevention in energy consumption and application of technology support buckling, this paper introduces the new structure of the construction process of detailed (methods).
Keywords: structure strengthening buckling constraint seismic performance support structure construction
中图分类号：TU352.1+1 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
1.总体概述
本工程名称为北京市第二十四中学等6校10栋教学楼加固及装修改造工程（二十四中教学及办公楼加固改造工程），工程地址位于北京市东城区东堂子胡同30号，改造楼地上5层，地下1层，长31m，宽23.25m，高15.8m，建筑面积3802.8m2，室内外高差1200mm，首层高3.3m，其它层3m，主体为框架结构。教学及办公楼的主要加固形式采用的是增设防屈曲支撑的方法。其余加固形式还有对部分墙体进行钢筋网绑扎固定，做砂浆面层；对部分框架柱做包钢加固；对楼梯间和上人孔板底做碳纤维粘贴加固。本工程建筑抗震设防烈度8度，设计使用后续年限40年。加固完成后详见效果图。
2. 抗震消能支撑工程概况
二十四中教学及办公楼加固改造工程总面积3802.8平方米，增设防屈曲支撑加固位于首层---四层；每层共设置7套防屈曲装置，分别位于2/D-F轴（第一和第二套）、2-3/C轴（第五套）、4-5/C轴（第六套）、4-5/E轴（第三套）、5/E-F轴(第四套)、5/A-B轴（第七套） ，具体位置详见效果图（见上图箭头部分）。
第三、五、六套防屈曲支撑直接设置在相应部位的框架梁柱上，防屈曲耗能支撑形式为K字形，截面采用焊接十字形钢。
二、课题来源及背景
1.课题研究的背景
2009年4月，国务院办公厅下达文件《关于印发全国中小学校舍安全工程实施方案的通知》（国办发（2009）34号）。文件强调：校舍的安全直接关系广大师生的生命安全，关系社会的和谐与稳定；一定要把学校建成最安全、家长最放心的地方。由此开始，全国范围内开展了中小学校舍的全面鉴定与加固工作。
根据国务院上述文件的精神，北京各县区也对中小学校舍进行了全面的检测和加固，北京市第二十四中学教学及办公楼加固工程，主要采用了目前美日等发达国家已大量应用的屈曲约束支撑以提高该楼的抗震性能。
二十四中教学及办公楼加固改造工程项目由北京建筑设计研究院进行设计，加固形式多样复杂，局部采取新型加固措施（增设防屈曲耗能支撑）。
2.课题研究的必要性
我国是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一， 2008年5月12日发生在四川汶川的8.0级地震是本世纪迄今为止最为严重的地震，造成7万余人死亡。为了减轻地震灾害，地震工程工作者致力于提高建筑物抗震能力的研究，形成一套较完整的抗震理论并应用于工程实践。传统的抗震设计方法是利用结构本身的抗震性能抵御地震作用，以达到抗震的目的，即保证结构本身具有足够的强度、刚度和延性，使所设计的建构筑物做到“小震不坏、中震可修、大震不倒”。这种“硬碰硬”式的抗震，是一种消极被动的抗震方法。
三、研究技术路线
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。本项目即是在没有经验的情况下，经过多次考察研究，请教专家，顺利完成屈曲约束支撑的施工过程。
四、施工过程及质量保证措施
1.施工准备
本工程屈曲约束支撑安装过程共分为两个阶段，第一阶段为一至四层第三、五、六套支撑的安装，共计12套；第一阶段为一至四层第一、二、四、七套支撑的安装，共计16套。详见下图。
2.施工过程
根据有关规范，设计要求所有连接钢板材质均为Q345，焊条采用E43低氢型，重点部位的焊接焊缝质量等级为一级，一般部位为二级。
防屈曲耗能支撑的安装方法分为平行安装法和后安装法，本工程因主体结构已完工，结构加固设计采用后安装法，且防屈曲耗能支撑的支座（连接件）也是后安装上去的。需要解决的主要问题是支撑与建筑物可靠连接等问题。为此我技术人员采取以下几项措施：
2.1熟悉图纸及各种节点的构造要求，并对操作人员进行指导
由于连接钢板厚度较大，在焊接坡口两侧各80mm ～ 100mm范围进行预热，采取合理的焊接工艺参数和施焊顺序――― 先用手工电弧焊打底，增加构件的钢性，然后采用埋弧自动焊及CO2气体保护焊并用的焊接方式，按顺序先里后外，分层连续施焊。
（1）打底焊接
根部施焊应自下部起始出处超越中心线10mm处引弧，与定位焊接头处前行10mm处收弧，再次始焊应在定位焊接上退行10mm引弧，在顶部中心处熄弧时应超越中心线至少15mm并填满焊坑，另一半焊接前将前半部始焊及收弧处修磨成较大缓坡状并确认无未熔合现象（即未熔透）后，在前半部上引弧，仰焊接头处应用力上顶，完全击穿，上部接头处应不熄弧连续引带到接头处5mm时稍用力下压，并连弧超越中心线至少一个熔池长度（10――15mm）方允许熄焊。
（2）次层焊接
焊接前剔除首层焊道上凸起部分及引弧、收弧造成的多余部分，仔细检查坡口边沿有无未熔合及凹陷夹角，如有必须除去。飞溅与雾状附着物采用角向磨光机打磨时，不得伤及坡口边沿。
（3）填充层焊接
填充层的焊接工艺过程与次层完全相同，仅在接近面层时注意均匀留出1.5――2mm深度，且不得伤及坡边。
（4）面层的焊接
面层焊接直接关系列接头的外观质量能否满足质量要求，因此在焊接面层时，应注意选用较小电流值并注意在坡口边熔合时间稍长，接头处焊条重新燃弧动作要快。
2.2防屈曲耗能支撑安装施工工艺流程
标记→钢筋检测→钻洞→打磨外表→安装支座→吊装就位→ 检查垂直度、轴线偏差和标高等→连接板固定→复核调整→安装防屈曲耗能支撑→点焊固定→焊缝外观检查→灌浆→超声波探伤→密封、油漆。
屈曲约束支撑的安装一般应在梁、柱已经就位的前提下进行吊装，安装工艺流程如下：绑扎→起吊→就位→临时固定→校正→最后固定。
2.3绑扎和起吊
屈曲约束支撑成品构件一般焊有专门的吊耳，可直接穿入吊索进行吊装，在成品没有设置安装吊耳的情况下，不宜自行焊接，可以采用绑轧的形式进行吊装固定。
2.4 就位和临时固定
单机吊装时，在屈曲约束支撑吊至安装点附近后，支撑的就位可通过吊索中滑轮的伸缩调整安装角度，然后通过绳索牵拉支撑下端到达安装部位的方式来完成屈曲约束支撑下端的就位工作。
2.5 最终固定方法
屈曲约束支撑与结构的连接形式应根据设计者的要求选定本工程中用高强螺栓与框架梁柱的节点板连接。
（1）高强螺栓连接副（包括螺栓、螺母和垫圈）必须符合设计文件的规定，且有产品合格证，并按国家标准的规定验收。
（2）对不同批号的螺栓、其连接副不得混用。高强螺栓连接副在储放和运转中，应防止受潮、生锈、沾污碰伤或互混批号等情况发生。
（3）螺栓长度的选择：螺栓的长度和直径须满足设计要求，长度的选择应根据连接厚度加上表所列的数据，并按照0舍1进的原则以5mm的整倍取值。拧紧的丝扣的外露部分不少于2扣螺纹。
（4）摩擦面的处理：高强螺栓连接部分的摩擦面的处理，必须达到设计文件所规定的摩擦系数值，表面应无明显不平或飞边毛刺、油污和油漆等到脏物。高强度螺栓连接处摩擦面，先喷砂，后用胶条封住，安装时除去。
（5）高强螺栓连接副的安装
a. 磨擦面应保持干燥，不得在雨露天安装高强螺栓。
b. 高强度螺栓的安装应在结构构件校正合格调整后进行，其穿入方向应以施工方便为准，并力求一致。高强度螺栓连接副组装时，螺母带圆台面的一侧应朝向有倒角的一侧。对于大六角头高强螺栓连接副组装时，螺栓头下热圈有倒角的一侧应朝向螺栓头。
c. 安装高强度螺栓时，严禁强行穿入螺栓（如锤敲打）。台不能自由穿入时，偏差3mm以内时应用铰刀进行修整。
d. 安装高强度螺栓前，构件的摩擦面应保持干燥，不得在雨中作业。高强度螺栓在初拧、复拧和终拧时，连接处的螺栓应按一定顺序施拧。高强度螺栓由带有公斤数电动扳手从中央向外拧紧，拧紧时分初拧和终拧。初拧宜为终拧的50%。
终拧扭矩如下：Tc=K.Pc.d
(Pc=P+ΔP)
Tc―终拧扭矩（N.m）
P―高强度螺栓设计预拉力（KN）
ΔP―预拉力损失值（KN）10%P
d―高强度螺栓螺纹直径
K―扭矩系数
在终拧1h以后，24h以内，检查螺栓扭矩，应在理论检查扭矩±10%以内。高强度螺栓接触面有间隙时，小于1.0mm间隙可不处理；1.0―3.0mm间隙,将高出的一侧成1:10斜面，打磨方向与受力方向垂直；大于3.0mm间隙加垫板，垫板处理方法与接触面同。高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在同一天完成。
e. 高强度螺栓连接处，应按设计要求进行涂漆防腐，油漆应在24小时内进行，保证高强螺栓连接的封闭。
3.保证安装精度的措施
要想充分发挥屈曲约束支撑的作用，必需保证较高的安装精度。先决条件即为保证梁和柱的位置准确性，第三、五、六套支撑所处位置的梁、柱经测量满足安装要求，其余几套支撑为后增梁柱，在进行结构加固时，现场安装采用全站仪精确定位，对放线进行严格要求，对垂直、水平进行反复测量，施工完成后经测量，完全满足安装要求。
4.防屈曲耗能支撑施的施工难点
4.1焊接变形
拼装构件焊接后易翘曲变形。由于焊缝布置不对称，构件刚度不均匀，变形不一致，容易产生翘曲。焊接电流、速度、方向以及焊接时的装配卡具对结构变形均有影响。应采取的措施包括:① 为了抵消焊接变形，可在焊接的装配中，将工件沿与焊接变形相反的方向预留偏差。②采用合理的焊接顺序控制变形，不同的工件可采用不同的顺序。③选用夹具或专用胎具，将构件固定后再进行焊接。④构件出现翘曲，可用机械矫正法或氧乙炔火焰加热法进行矫正。
4.2构件刚度差
构件本身有挠度，拼装时没有拉好通线，造成折线连接，柱间支撑等本身尺寸有误差或节间间距有误差造成支撑不在一个平面内。
五、主要研究成果
二十四中教学及办公楼加固改造工程防屈曲耗能支撑施工技术研究课题组，在做了大量的国内外相关技术调研的基础上，结合本工程的实际情况进行了全面、深入、细致地计算、试验、检测，探索出了一套行之有效的加工及施工方法。
六、成果应用情况和前景分析
我公司施工人员采用精确细致的施工方法，较好地保证了二十四中教学及办公楼加固改造工程的质量，显著提高了这一教学楼的抗震性能。这一工程是我公司近年成功实施的加固工程之一，它不仅为我公司积累了更多的施工经验也为在我国的推广应用提供了良好的借鉴与参考。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。