1、剪切及支撐型抗震耗能器安裝施工工法唐山建設集團有限責任公司從 2008 年汶川大地震以來到至今多次大地震中的調查再次表明，在高烈度震區，不少抗震設防能力較 低的房屋建筑，包括一些學校建筑，由于在震前采用了最簡單實用的方法進行了抗震加固，地震時并未倒 塌，保護了許多人的生命，這是極其寶貴的經驗，昭示著我們要用最新的技術、材料、方法、工藝，將現 有在用房屋加固好、改建好，使其達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設防要求。傳統抗震加固方法主要是通過加強主體結構的強度和剛度滿足抗震要求，但存在以下缺點：（1）加固后結構的剛度和延性難以達到良好匹配，易造成剛度突變、局部應力集中和薄弱層轉移；（ 2

2、）在高烈度地區，單靠提高結構的承載力來抵御地震顯得不經濟；（ 3）材料用量大，人工費高。而耗能減震加固方法是通過在結構中附加耗能減震裝置，利用耗能減震裝置耗散地震輸入的能量，減少主體結構的地震反應，從 而避免主體結構倒塌或破壞，達到抗震加固目標。耗能減震加固方法是傳統抗震加固方法的突破和法陣， 它具有加固機理明確、加固效果好、安全可靠、節約材料、施工方便、造價低廉等特點，因而被廣泛用于 建筑、橋梁等結構的抗震加過工程中，取得了很好的效果。唐山建設集團有限責任公司通過將剪切及支撐型抗震耗能器應用與唐山師范學院特殊教育學院教學 樓、學生宿舍樓等工程，不斷總結施工經驗，開展科技創新，同時形成了施工工

3、法，在實際工程應用中取 得了良好的效果，有明顯的經濟效果和社會效益。此工法通過在耗能器墻體鋼筋上預先焊接定位鋼筋，以 保障鋼板安裝標高準確。在鋼板安裝后采用高強無收縮混凝土灌漿料灌注密實，鋼板上應事先開出兩個排 氣孔。吊裝耗能器鋼支撐方鋼管，在鋼支撐兩端先各焊接好一個吊點，起吊時使鋼管保持一端高，一端低； 預埋鐵與鋼板間利用二氧化碳氣體保護焊進行焊接，節省人工和時間。經河北省科學技術情報研究院對該 技術進行查新結論為“在國內文獻未見相同報道” 。1 工法特點1.1 安裝時先安裝耗能器梁下鋼板， 預先焊接定位鋼筋， 在鋼板安裝后采用高強無收縮混凝土灌漿料灌 注密實，解決了抗震器上下鋼板要求精確度

4、高，安裝復雜的特點。1.2 預埋鐵與鋼板間利用二氧化碳氣體保護焊進行焊接，節省人工和時間。2 適用范圍本工法廣泛適用于學校、醫院、住宅等對抗震設防能力要求較高的建筑。3 工藝原理3.1 連接形式抗震耗能器外形圖如如 1 所示。耗能器兩端各有一單耳環座，單耳環座內裝有軸承。同過銷軸將耗能 器與其支撐構件連接起來。在現場安裝此連接形式的耗能器時，一般需將一端的與主體饑結構連接部分（節點板或耳板）設為固定端，預先將節點板或耳座制作在鋼框架上（或通過預埋件與混凝土結構連接）。先將阻尼器一端用銷軸與固定端連接；另一端的連接部分（節點板和耳座）設為自由端，用銷軸使其與耗能器相連接后，利用現場 焊接或者高強

5、度螺栓連接于主體接結構部分連接。3.2安裝形式常見的布置類型有以下接種：斜撐型（包括對角斜撐和人字撐）、剪切連接型、墻型、肘接型等。其中前三種較常用（圖 26）。圖3人字型圖4剪切型單置（分為正和倒兩種）圖5剪切型單置（分為正和倒兩種）圖6墻型布置4施工工藝流程及操作要點4.1施工工藝流程施工前準備-t施工前檢查t垂直運輸t水平運輸t誤差消除t最終固定-t 起吊 t 臨時固定 t 校正4.2操作要點、剪切型4.2.1安裝步驟圖示第四步：安裝加勁板（圖 4）422施工前準備1技術準備，熟悉圖紙，技術要求，結構形式，現場條件。2安裝人員準備，人員要具備相應的資質。3運輸機具、吊裝機具、安裝機具準備

6、。運輸、吊裝、安裝的機具承載能力等要滿足施工需要。4臨時吊點準備。根據現場環境和設計要求確定臨時吊點（產品帶有吊耳）。5兼顧項目梁柱節點處是否具備安裝工作面，清理混凝土表面不平整， 砂漿等；鋼結構表面是否有油污、泥沙、灰塵等。6梁柱截面是否因為產品安裝而有變化，如有變化應及早準備。7根據設計圖紙進行平面定位、放測出節點板位置并彈墨線表示。4.2.3施工前檢查e 5mm2檢查混凝土表面是否平整，及鋼結構表面是否有油污、泥沙、灰塵等。3檢查錨板或預埋件安裝位置是否準確，錨栓錨固是否符合要求。4當為加固項目時，檢查裝飾層清理是否徹底，核查裝飾層清理之后梁柱之間尺寸是否與設計圖紙有偏差，如有偏差應及時

7、會同相關單位制定相應處理措施。4.2.4垂直運輸1垂直運輸設備可采用塔吊或汽車吊，塔吊或汽車吊起吊重量必須大于防屈曲耗能支撐重量。（圖6）2垂直運輸必須將構件上所有吊耳捆扎牢固，嚴禁單點起吊。3提升過程中應安排人員進行指揮。4在原有結構上安裝產品時要注意盡量避免吊裝時對原結構的破壞。圖6圖74.2.5水平運輸1水平運輸設備可采用鋼管、鋼滾輪小車及其他可運輸設備。（圖7）2 1噸以下（含1噸）的構件可直接在樓層面運輸；1噸以上、5噸以下（含5噸）的構件水平運輸線路，均應在樓層面上鋪設鋼板；5噸以上的構件水平運輸，則應在樓面上鋪設型鋼導軌或走管。3將產品運到適合安裝位置后， 可用手動葫蘆借助主結構

8、吊起，調節上下左右位置至設計位置之后固定。（圖 8、9）圖8圖94.2.3誤差消除1若產品長度和節點板之間的間距存在誤差，可通過現場切割或焊接的方法消除誤差。2其他類型的誤差若超出規范允許范圍，修改接補救方法需通過產品設計人員同意。427臨時固定產品就位后，可采用臨時支撐或其他有效措施進行臨時固定，臨時固定要牢固和便于 調整。4.2.8校正BRB和節點位置10）允許偏差應復核對產品進行臨時固定后，應對支撐位置進行復核、調整與校正。其控制尺寸（圖 表1中之規定。表1序號控制尺寸允許偏差mm1L10+52L2 33L3 34a 5 5支撐與水平面垂直度 5 6支撐與節點對接錯邊v t/10 且 w

9、 34.2.9最終固定1產品位置校正無誤后應進行點焊固定。先焊接上端節點，后焊接下端節點，節點和BRB連接處的焊縫 為對接熔透焊縫。2 為保證焊接質量焊工 （包括點焊） 必須經考試合格并取得合格證書， 持證函購必須在其考試合格項目 及其認可范圍內施焊。3 焊縫感觀應達到 : 外形均勻成型較好焊道與焊道、焊道與基本金屬間過度較平滑焊渣和飛濺物基本清 除干凈。二級三級焊縫外觀質量標準應符合鋼結構工程施工質量檐溝規范 GB50205-2001 表 A.0.1 的規 定。4 設計要求全焊透的一、 二級焊縫應采用超聲波探傷進行內部缺陷的檢驗。 超聲波探傷不能對缺陷作出 判斷時應采用射線探傷。其內部缺陷分

10、級及探傷方法應符合現行國家標準鋼焊縫手工超聲波探傷方法和 探傷接結果分級法 GB11345或鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級GB3323的規定。5 當安裝有誤差時可通過切割和焊接的方法消除誤差，焊接方法一定要符合工藝要求和質量標準。6 焊接時要遵循合理的焊接順序，當幾種焊縫要施焊時，應先焊收縮變形較大的橫縫，而后焊縱縫，或者是先焊對接焊縫而后再焊焊角焊縫、7 多層焊接宜連續施焊， 為能保焊縫的尺寸和外觀質量， 要合理選擇每道焊縫的施焊部位， 且每層焊道 焊完后應及時清理檢查，清除缺陷后再焊下道。8 當板厚較厚時，要按照相關標準和工藝評定進行預熱和后熱處理。4.2.10 安裝加勁板1在產品和節

11、點對接焊縫焊接完成后，可按圖紙設計安裝與BBR相對應的加勁板（圖 4）,加勁板與產品連接為對接，安裝時對接錯邊應vt/10且w 3mm4.2.11 防腐、防火1 產品安裝完成后對油漆損壞的部位進行修補,現場焊接部分要在焊接完成后盡快涂刷油漆。2 防腐施工驗收完成后要按照估計反和設計要求進行防火施工。二剪切型剪切型抗震耗能器主要施工工序圖示L3L4ZEL5第二步：耗能器吊裝到位（圖 2）1)第三步：耗能器焊接固定（圖 3）5材料與設備投入本工程的主要施工機械設備表序號機械或設備名稱規格數量額定功率KW1電焊機45002磁力鉆23保溫箱個14保溫筒個25氧氣、乙炔套36點焊條P422507點焊條P

12、5061008點焊條P507509焊機專用箱380V/ 個410焊把線20米/根411滅火器個412導鏈套22噸13導鏈套42噸6 質量控制6.1 材料的采購和使用6.1.1 材料、成品、半成品的采購要選定正規廠家，產品要有國家認定的產品證件。進場時要附帶質量 合格證及檢驗報告，對改造加固工程所需結構膠應符合招標文件的規定，并提供產品使用說明。進場時要 做二次復試，合格后方可使用。6.1.2 材料、成品半成品采購前首先征得業主及監理單位同意。6.2 明確改造加固工程設計原理， 在施工前制定針對性強， 全面具體的施工方案及相關技術措施， 施工 中按照施工方案嚴格檢查，發現問題及時解決，并在施工中

13、派專人職守，監督指導工作。施工后做各項試 驗，保證工程質量。抗震耗能器鋼結構按裝過程主要控制流程：鋼材進場的二次復試T鋼材的號料T鋼結構安裝T鋼結構 焊接T鋼結構防腐、防火噴涂T驗收。6.2.1 耗能器鋼結構所用鋼材在進場后應立即進行復試，并在復試合格后方可用于本工程。6.2.3 耗能器鋼結構在號料后應根據號料尺寸在地面進行預拼裝， 在準確無誤后在運輸至安裝地點進行 焊接。在拼接時及時發現下料誤差，及時修補，確保安裝一步到位，避免二次加工，造成材料浪費和工期延誤。6.2.4 耗能器鋼結構的焊接工作前應對焊接班組下達詳細的焊接作業書及指導施工的作業卡，確保每一個焊工了解工程的重要性和焊接時應注意

14、的事項，保證焊接質量，保證一次成活。驗收合格率達到100%。7 安全措施采用本工法施工時，除應執行有關安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：7.1 耗能器鋼結構施工前在施工區域周圍設置防護欄桿，并設置醒目標志，防止施工時物品墜落傷人。7.2 耗能器鋼結構在運輸過程中， 項目部安全員或管理人員應至少有一人在施工現場， 對施工中的安全 問題及時發現隨時解決，確保施工作業人員及附近其他施工作業人員人身安全，保證工程在安全的狀態下施工。7.3 耗能器鋼結構在焊接時應清除施工部位周圍2米范圍內的雜物和易燃物， 并準備 12臺滅火器， 防止焊接時掉落的火星引燃雜物而火情。7.4 耗能器鋼結構在施工前應仔

15、細檢查施工腳手架是否安全， 腳手架是否與腳手架綁扎牢靠。 防止施工 時發生墜落事故。7.5 耗能器鋼結構在吊裝前，應檢查導鏈是否安好，有無卡殼現象，固定導鏈的腳手架是否穩定，并在 吊裝時派專人在吊裝現場四周看護，防止與施工無關人員進入現場發生意外。7.6 耗能器加工現場應配備專門的滅火裝置，如滅火器，沙桶等，做好防火措施。7.7 用于耗能器鋼結構施工的氧氣、 乙炔瓶之間的距離保持在 5米以上， 輸氣帶應與氧氣、 乙炔瓶保持 在 10 米以上。8 環保要求8.1 施工時應避開居民的休息時間。深入開展文明達標工程活動，創建整潔文明的工地環境，塑造企業的 良好形象。8.2 制定有關衛生制度，對進場施

16、工人員做好文明衛生教育宣傳工作，施工完畢清理物品，做好施工樓層 的衛生工作。9 效益分析9.1 經濟效益 一般來說，抗震設防烈度提高一度，樓房承受的水平荷載就相應提高一倍。建筑物建筑工程造價的增加主要體現在建筑材料的增加，如鋼筋、混凝土等用量的增加，以及相應的人工費和機械費的增加。當建 筑物提高一個設防水準，從設防烈度 6 度提高到 7 度每平米的土建造價約提高 10%（約 200 元），從 7 度提 高到 8 度每平米的土建造價約提高 15%（約 300 元），當從 8 度提高到 8 度半以及由 8 度半提高到 9 度時， 每平米造價的增加大約在 20%以上（約 400 元）。而針對高層剪力

17、墻結構，采用剪切及支撐型抗震耗能器，僅通過局部的改善措施，在不改變基礎負擔、 不改變上部結構原有布局、不占用樓層使用空間的前提下，在抗震設防 6 度到 9 區間，使結構的抗震能力 提高一度的目標增加的費用和按照傳統“硬抗”措施提高半度所增加的費用相當（成本減半） 。安裝時先安裝抗震器梁下鋼板，預先焊接定位鋼筋，在鋼板安裝后采用高強無收縮混凝土灌漿料灌注 密實。預埋鐵與鋼板間利用CO2氣體保護焊進行焊接，保證了精度，同時節能人工和時間。9.2 社會效益 建設地震安全區域，解決老百姓后顧之憂，是安民惠民的積善之舉，也是提升地區形象和政府業績的 妥善之策。眼下正值全球強震多發時期，同時隨著生活水平的

18、不斷提升，人民對居住安全的訴求空前高漲。 有抗震技術支撐的建筑必定可以迅速得到廣大人民的認可。規劃建設地震安全區域，尤其是學校、醫院這些關系民生的工程，讓業主真正安居樂業，同時履行企 業的社會責任，提升企業的良好形象，迅速吸引社會各界的廣泛關注，得到廣大需求客戶的認可，并可拓 寬市場領域，提升品牌知名度和影響力。10 應用實例10.1 唐山師范學院特殊教育學院教學樓、學生宿舍樓工程，位于唐山師范學院學院路校區，總建筑面積約 15141.63 平方米。 2013年 11 月 1 日開工， 2014年 8月 5 日竣工。由于唐山處于地震活躍地區且學校 要求抗震級別較高，應用了剪切型與支撐型抗震耗能器安裝施工工法，可使校區達到“小震不壞、中震可 修、大震不倒”的抗震設防要求。10.2 唐山學院北校區工程，位于唐山市高新技術開發區，總建筑面積35329 平方米。 2010 年