甘肃超高层五星级酒店TJII型屈曲约束支撑施工工法

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TJII型屈曲约束支撑施工工法

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1前言

TJII型屈曲约束支撑是一种新型高效的钢结构支撑，也是一种耗能支撑。一方面可以避免普

通支撑拉压承载力差异显著的缺陷，另一方面具有金属阻尼器的耗能能力，可以在结构抗震安全

中充当“保险丝”，其耗能能力使得主体结构构件在地震下基本处于弹性范围内。甘肃会展中心

五星级酒店项目由于独特的外形设计，使核心筒不能布置在结构的质心位置，导致扭转效应明显。

采用TJII型屈曲约束支撑后，增加了结构抗扭刚度，达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的

抗震设计原则。结合施工难点，开展技术创新，通过工程实践总结形成本工法。

2工法特点

2.1保证了施工安全

屈曲支撑的安装由人工利用手拉葫芦进行就位，安装，操作工艺成熟、可靠，减少了高空操

作，施工安全隐患。

2.2保证了施工进度

屈曲支撑安装可在主体结构施工过程中穿插进行，不占用主体结构施工的时间，节约工期。

2.3改变原设计中心普通支撑为中心屈曲约束支撑，提高了结构安全性，降低了工程造价

在施工图实施前，进行抗震专项审查，根据专家组意见主体结构改为钢管混凝土框架-钢筋

混凝土剪力墙筒体混合结构，且将原设计中心普通支撑改为中心屈曲约束支撑，以增强结构整体

抗扭刚度，见图2.3-1、图2.3-2。修改后结构整体结构稳定性与耗能能力得到增强，运用屈曲约

束支撑即使遇到震害，主体结构仅需更换支撑构件，对结构安全性及节省造价非常有利。施工图

设计中请教同济大学对整体结构进行多程序受力分析，计算结果均满足规范要求且优于初设结

果。

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图2.3-1屈曲支撑立面图

3适用范围

图2.3-2屈曲支撑结构模型图

本工法适用于各类结构平面布置不对称、竖向刚度突变的超限建（构）筑物的工程施工中。

4工艺原理

4.1屈曲支撑构造原理

TJII型屈曲约束支撑中心的芯材，是用低屈服点钢材制成的，在轴向力作用下允许有较大的

塑性变形，通过这种变形可以达到耗能的目的。为避免芯材受压时整体屈曲，即在受拉和受压时

都能达到屈服，芯材被置于一个钢套管内，然后在套管内灌注混凝土或砂浆。为减小或消除芯材

受轴力时传给砂浆或混凝土的力，而且由于泊松效应，芯材在受压情况下会膨胀，因此在芯材和

砂浆之间设有一层无粘结材料或非常狭小的空气层。这样一来，此支撑在受压时亦能达到完全屈

服，使支撑受压承载力与受拉承载力相当，克服了传统支撑受压屈曲的缺点，改善了支撑的承载

能力，使支撑的滞回曲线饱满，提高了结构的抗震能力。在约束支撑的设计时，不必考虑失稳，

只计算其强度，认为支撑受拉和受压性能完全相同，在受压时不会发生屈曲。

4.2屈曲支撑安装原理

利用现场塔吊将屈曲支撑

TJII型屈曲约束支撑在工厂制作完成并经检测合格运至施工现场，

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构件运至楼层内，如距离安装位置较远，用钢管或钢滚轮将构件移至安装位置，操作人员通过手

拉葫芦将屈曲支撑构件提升、安装至相应的柱间位置。构件就位后，用

与屈曲支撑端点连接做临时固定点，调整校正后，做最终固定。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1TJII型屈曲约束支撑施工工艺流程图

5.2施工操作要点

5.2.1施工准备

屈曲约束支撑安装前应对与支撑连接的上、下梁柱节点进行位置检查，主要检查内容包括节

点与施工图的偏位（图5.2.1-1）以及节点板在施工过程中出现的出平面偏移(

偏移不得超过节点处最厚板板厚的1/3；当超过上述偏差时，应采取液压千斤顶进行纠偏，矫正

后，方可开始屈曲约束支撑的安装。

（5.2.1-1）（5.2.1-2）

图5.2.1节点板的偏位与出平面偏移

注：实线为屈曲约束支撑设计位置，虚线为可能出现的偏差位置

5.2.2构件运输

20厚钢板在钢梁连接节点

5.2.1-2）。平面

单根屈曲支撑最大重量较大，垂直运输设备采用塔吊吊运。垂直运输必须将支撑上所有吊耳，

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见图5.2.2，捆扎牢固，严禁单点起吊。吊耳的位置在设计时，应考虑到支撑的角度，吊装状态

应按照图纸设计成一定角度，而不是水平吊运。起吊过程中必须由专人指挥。

水平运输设备可采用钢管、钢滚轮小车及其它可运输设备。1t以下（含1t）的构件可直接在

楼层面运输；1t以上、5t以下（含5t）的构件水平运输线路，均应在楼层面上铺设钢板；5t以上

的构件水平运输，则应在楼面上铺设型钢导轨或走管。

5.2.3构件吊装

屈曲支撑采用滑行法进行吊装，起重设备采用手动倒链，先在吊装处钢梁下翼缘处安装卡环，

见图5.2.3，作为倒链固定端，再将另一端拉住吊耳，使用两个倒链，将屈曲支撑吊起，推移至

安装位置。

5.2.4误差消除

对于焊接型的屈曲约束支撑，可通过切割节点板消除误差。

5.2.5临时固定

支撑就位后，在支撑顶部及底部各设置两处临时固定钢板与钢柱（梁）焊接，同时将支撑与

钢柱（梁）连接处进行点焊，见图5.2.5。

吊耳

图5.2.2屈曲约束支撑吊耳图5.2.3钢梁下翼缘固定卡环

5.2.6构件校正

对支撑进行临时固定后，应对支撑位置进行调整与校正。校正重点在支撑与钢柱连接节点中

轴位置一致。

5.2.7最终固定

屈曲支撑安装校正完毕后进行点焊固定，先焊接上端节点，后焊接下端节点。

图5.2.5临时点焊固定钢板

屈曲约束支撑与主体结构连接采用CO气体保护焊接方法，焊缝形式要求等强对接融透焊缝。

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对于焊接型连接，支撑位置校正完毕后应进行点焊固定，先焊接上端节点，后焊接下端节点，见

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图5.2.7-1、图5.2.7-2。

图5.2.7-1屈曲支撑与钢框架的连接节点效果图

5.2.8构建焊接

屈曲约束支撑构建采用等强对接融透焊接的方法，进行焊接连接。

图5.2.7-2连接节点剖面图

（1）屈曲约束支撑构件与钢柱上的牛腿采用相同厚度、相同材质的钢板制作而成、采用相同规

格的焊丝焊接连接。

（2）屈曲支撑构件十字型对接安装完成后应保证与牛腿间留有

以便熔透焊接。

（3）焊接坡口位置应清理干净、焊接过程中焊速应平稳、应控制好焊接电流、同一破口往返焊

接、焊接完成后应进行超声波及磁粉探伤检测；冬季施工，焊前应进行预热，焊后坡口应进行保

温。

（4）焊接过程中由专职测量人员进行构件轴线位置监测，若焊接过程中出现便位应及时调整，

防止构件焊后结构变形。

5.2.9节点处理

（1）当交接点为砌块时，砌筑墙体时在砌块与屈曲约束支撑之间填充

5.2.9-1所示，内墙粉刷时墙体与屈曲约束支撑结合处加设单层钢丝网片，外墙粉刷时墙体与屈

曲约束支撑结合处加设双层钢丝网片。

2mm的缝隙、采用钢板临时固定，

50厚的砂浆层，见图

（2）当为轻质龙骨墙时，其构造做法，见图

其它构造物焊接。

5.2.9-2所示，需注意屈曲约束支撑外套筒不能跟

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3次变

图5.2.9-1带支撑砌块墙体砌筑示意

（3）当屈曲约束支撑穿过构造柱或者过梁时，其施工工艺见图

图5.2.9-2轻质龙骨墙中支撑

5.2.9-3、图5.2.9-4所示。

图5.2.9-3支撑过构造柱做法

图5.2.9-4连接夹构造图

6材料与设备

6.1主要材料

6.1.1安装前，应按构件明细表和进场构件检查产品合格证，按照安装顺序对构件进行编号。

6.1.2在安装前，应进行抽检试验，试验抽样比例不低于总数的2%，每一种类别至少有一根试件，

构造形式和约束屈服段材料相同且屈服承载力在试件承载力的50%至150%范围内的屈曲约束支撑

划分为同一类别。

6.1.3屈曲约束支撑依次在1/300、1/200、1/150、1/100支撑长度的拉伸和压缩往复各

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形。在各级变形试验下，都应该具有稳定的滞回曲线。试验过程不应发生断裂、支撑失稳或支撑

端部连接的破坏。

6.1.4屈曲约束支撑构件的核心单元钢板不允许有对接接头。

6.2主要设备及操作工具

5t手拉葫芦（倒链），2台；CO气体保护焊焊机，2台；液压千斤顶1个；外挂吊篮，

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7质量控制

7.1应遵循的质量标准

7.1.1《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

7.1.2TJ型屈曲约束支撑设计手册（2009版）

7.1.3上海蓝科TJ型屈曲约束支撑设计手册（第三版）

7.2质量措施要求

7.2.1支撑安装前，应根据施工环境，对焊接工艺进行安装前工艺检验，工艺检验合格后，方可

进行正式焊接。

7.2.2十字接头对接焊缝应在焊缝的两端设置引弧和引出板；其材料和坡口形式应与焊件相同。

引弧和引出的焊缝长度：CO气体保护焊应大于20mm。焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板

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不得用锤击落,并修磨平整。

7.2.3焊接完毕后，应对焊接质量外观，焊缝坡口，磨擦面的质量，焊缝探伤报告进行检查。

7.2.4下雪或下雨时不得露天施焊,构件焊区表面潮湿或冰雪没有清除前不得施焊,

于2m/s),应采取挡风措施。

8安全措施

8.0.1现场施工作业人员必须掌握本工艺的技术操作流程，熟悉各工种之间的衔接配合，作业人

员持证上岗，特殊工种需提供特殊工种操作证。

8.0.2屈曲支撑安装、焊接过程中必须做好临边防护措施。

8.0.3操作人员必须遵守现场安全用电规程。

8.0.4屈曲约束支撑焊接过程中，氧气、乙炔瓶必须保证安全的放置间距。

9环保措施

9.0.1钢构件焊接完成后，现场的焊渣必须及时清理干净。

1个。

,

风速超过或等

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9.0.2钢构件运至现场后必须码放整齐，严禁乱堆、乱放。

10效益分析

10.1成本经济分析

10.1.1采用逐层安装方法：

屈曲支撑安装与柱梁的安装同时进行，占用塔吊吊装时间，影响钢结构的吊装进度，不易于

吊装过程中进行安全防护。

10.1.2采用主体结构施工完成后的安装方法：

在主体结构施工完成后，利用塔吊将屈曲支撑吊装至楼层，在有工人利用手拉葫芦将屈曲支

撑就位、安装的方法，操作简单、施工中安全风险低、不占用主关键施工线路可穿插进行施工。

10.2其它指标评定

除经济指标分析外，其他指标评定，见表10.2。

表10.2综合指标评定表

综合评定

施工方法简述

质量安全

屈曲支撑安装与柱梁的安装同时进

影响主体结构的施工进度

行。

在主体结构施工完成后，利用塔吊

可行，便于防

将屈曲支撑吊装至楼层，在有工人

好护，安全隐患

利用手拉葫芦将屈曲支撑就位、安

少。

装。

工艺工序名称

逐层安装的方

法

主体结构施工

完成后的安装

方法

不占用主关键线路施工时

间，结构施工过程中穿插进

行。

可行，但安全好

防护困难。

序号

工期

2

1

11应用实例

甘肃会展中心建筑群项目五星级酒店工程，位于甘肃省兰州市城关区盐场堡中心滩中段。开

工日期：2009年6月30日，竣工日期：2012年6月30日，结构形式：组合结构。是甘肃省规模最大、

设施最完善、唯一的国际品牌五星级酒店。主楼标准层平面呈“T”形、剖面呈“三阶”错台形，

结构北高南低，建筑造型新颖，寓意为黄河之水天上来。建筑面积72516.3m2；地下2层，地上36

层。工程东侧为省人大办公楼、南临黄河。

甘肃会展中心五星级酒店工程，由于核心筒不能布置在结构的质心位置，导致扭转效应明显。

采用TJII型屈曲约束支撑后，不仅增加了结构抗扭刚度，使结构抗扭刚度以及扭转位移比都满足

设计要求，同时减少了结构用钢量，增强了结构耗能能力，减小了罕遇地震下的结构位移反应。

通过对屈曲约束支撑在安装过程研究，对屈曲支撑的设计、加工、安装等方面有了全面的了解，

为今后的施工积