黏滯阻尼器在多層框架建筑中的應用研究

摘 要：本文通過設計對比試驗，分析設置黏帶阻尼器與未設置黏帶阻尼器的抗震性能差異，試驗結果顯示，PCFV模型能抵抗的荷載峰值比PCF模型多28%左右。同時PCFV模型的滯回曲線更加飽滿，說明PCFV模型的塑性變形能力更強，抗震性能和耗能能力更好，并且PCFV模型的剛度強于PCF模型。試驗結果表明設置黏滯阻尼器能有效增強結構的抗震性能和耗能能力。本文對黏滯阻尼器在多層框架建筑中的施工要點進行總結，從施工準備、預埋件安裝、耳板安裝、阻尼器安裝等方面，從技術與質量控制上進行剖析，為結構抗震設計和施工提供理論支持和實踐指導。

關鍵詞：黏滯阻尼器；多層框架；變頻正弦波

中圖分類號：TU 352 " 文獻標志碼：A

本文將圍繞黏帶阻尼器在多層框架建筑中的應用進行研究，以青白江某小學項目為背景，重點研究配置黏滯阻尼器對裝配式框架結構抗震性能的影響以及黏滯阻尼器的施工要點等，旨在為多層框架建筑的抗震設計和施工提供理論支持和實踐指導。

1 黏滯阻尼器抗震性能試驗

1.1 試驗模型

為簡化試驗，本次試驗不以整個框架結構為試驗模型，以兩榀單層單跨的框架為模型，其中，梁柱均為裝配式鋼筋混凝土，下端與左端均固定連接。模型設置兩組進行對比，一組無黏滯阻尼器（PCF）和一組設置黏滯阻尼器（PCFV）。兩組模型構件的設計參數均相同，柱截面尺寸為350mm×350mm，梁高350mm，梁寬200mm。梁、柱鋼筋均為三級帶肋鋼筋，柱鋼筋為8根直徑22mm的鋼筋，箍筋直徑為8mm，間距100mm，梁預制部分上面為2根12mm的鋼筋，下面為2根18的鋼筋，箍筋直徑為8mm，加密區間距為75mm，非加密區間距為100mm，梁現澆部分在上方放置2根18mm鋼筋。柱凈跨為3.9m，層高2.1m，混凝土等級均為C40。黏滯阻尼器參數見表1，試驗模型如圖1所示。

1.2 加載方案

由于黏滯阻尼器是一種速度相關型阻尼器，其阻尼力隨速度的變化而調整[1]。因此，在PCF與PCFV試驗模型中，以位移變化控制變頻正弦波的變化，以22階循環進行變頻加載，加載幅值與頻率的變化會影響水平加載速度值。位移幅值為1mm～78mm，變頻加載頻率按結構頻率的取值分為5組：0.1Hz、0.2Hz、0.3Hz、0.5Hz和1.0 Hz。每種工況下加載循環次數為3次，各幅值對應的加載頻率見表2。加載方式為由低到高逐級加載，加載頻率0.1Hz時，能使位移幅值全范圍覆蓋，因此，本次試驗對0.1HZ加載下的試驗結果進行分析。

1.3 試驗結果與分析

本次試驗結果見表3。從表3可知，是否設置黏滯阻尼器對試驗結果影響明顯。PCF與PCFV模型分別在1 mm/0.1 Hz、2 mm/0.1 Hz的位移幅值破壞開裂。PCF模型達到正、負荷載峰值時的位移分別為42mm、54mm，PCFV模型達到正、負荷載峰值時的位移分別為54mm、66mm，此后構件強度開始下降，并可以看出PCFV模型能抵抗的荷載峰值比PCF模型多28%左右。

為進一步研究兩模型在抗震性能上的差異，本文根據試驗結果繪制兩試件的滯回曲線與骨架曲線，如圖2所示。

由圖2（a）可知，PCFV模型的滯回曲線更加飽滿，說明PCFV模型的塑性變形能力更強，抗震性能和耗能能力更好。由圖2（b）可知，在同等加載位移下，PCFV模型對應的荷載值基本高于PCF模型的荷載值，這與表3的荷載峰值結果類似，表明PCFV模型的剛度強于PCF模型。試驗結果表明設置黏滯阻尼器能有效提高結構的抗震性能和耗能能力。

2 黏滯阻尼器安裝施工工藝流程

黏滯阻尼器安裝施工重點是預埋件精確定位及阻尼器安裝控制[2]。其施工工藝流程可分為8個階段，分別為施工準備、測量放線、預埋件安裝、預埋件驗收、墻體澆筑、耳板安裝、阻尼器安裝、調試驗收。具體施工流程如圖3所示。

3 關鍵施工工藝要點

3.1 施工準備

在構件與阻尼器送達現場后，應仔細核對所接收構件的數量、編號是否匹配，并檢查構件的完整性，保證其相互配套。同時，在運輸過程中，須根據阻尼器及鋼結構的獨特形狀，采取恰當的綁扎與固定措施。這樣既能保護構件的涂層免受損傷，也能保證阻尼器、鋼結構及其零件在整個運輸途中保持完好，不會發生變形、損壞或遺失。

鋼構件與阻尼器利用現場土建時設置的塔吊進行垂直運輸。其余材料通過樓梯搬運的形式進行人工運輸，因為使用塔吊的工種較多，所以運輸頻繁，施工期間應協調好塔吊的作業區間，保證運輸作業順利進行。

3.2 測量放線

應根據設計文件與建筑每層的平面布置情況確定阻尼器與鋼結構在各層的分布位置。首先，測量安裝點的相關尺寸，并與產品及構件等尺寸進行比對，其次，記錄安裝點的實測尺寸與產品及構件之間的誤差，最后，根據現場實測情況確定安裝尺寸和安裝點。安裝時采用鋼直尺、水平儀、紅外線等工具，對安裝點進行劃線和定位。

3.3 預埋件安裝

根據設計文件以及每層平面布置圖確定阻尼器及鋼結構各層分布位置后進行預埋件的安裝作業[3]。在現場鋼筋加工房制作預埋件，預埋件示意圖如圖4所示。

預埋件須安置在混凝土墻體內，位置可按實際情況適當調整，保證與阻尼器安裝尺寸吻合，防止預埋件出現歪斜等不良現象。在施工過程中，利用水平儀對預埋鋼板上表面的水平度進行檢測，并按檢測結果對預埋件進行找平與校直操作。預埋件安裝精度要求為標高偏差在±2mm、水平位置偏差在±5mm，滿足安裝精度要求后，與現場主筋進行點焊固定，防止因現場施工擾動導致預埋件移位或產生誤差。

在安裝黏滯阻尼器預埋件的過程中，需要注意以下幾個方面：應考慮安全因素，施工人員必須嚴格遵守安全操作規程，佩戴適當的個人防護裝備，并保證工作區域的安全警示標識清晰可見。環境因素（例如溫度和濕度）對預埋件安裝質量的影響不容忽視，在安裝過程中應采取相應的措施來減少這些影響。此外，要對安裝過程中的重要數據和關鍵節點（例如預埋件的安裝位置、固定方式以及與其他結構的連接方式等）進行詳細記錄。這些記錄不僅有助于后續的施工和驗收工作，還可以為維護和改造提供寶貴的參考信息。

3.4 耳板安裝

首先，使用鋼絲刷和清潔劑徹底清理耳板預埋件上的混凝土漿、銹斑和其他雜物。保證預埋件表面光潔度達到規范要求，從而保證焊接質量和阻尼器的安裝精度。其次，根據施工圖紙的定位要求，使用卷尺精確標定阻尼器的安裝位置，確定耳板及限位夾板的豎向與水平中心線，并據此劃定其邊線[4]，應將定位誤差控制在±1mm。最后，利用定向葫蘆將耳板提升至預定位置，保證耳板及限位夾板的外邊線與所劃定的邊線完全重合，并使用定位夾具或臨時支撐將耳板精確定位在預埋件上，使耳板與預埋件的貼合度達到85%以上，減少焊接變形。

當耳板被提升至安裝高度后，通過點焊方式對其進行初步定位，每側設置3個固定點。在定位完成后，須仔細核對耳板的中心線及耳環方向，保證耳板位置準確無誤且未出現翹曲現象，避免對后續的阻尼器安裝造成不良影響。在確認耳板位置無誤后，使用預緊螺栓或夾具對耳板進行預緊，消除間隙并防止焊接過程中發生位移。同時，使用調整工具對耳板的垂直度、水平度和平行度進行精細調整，保證各項指標均符合設計要求。

采用對稱焊接或分段焊接的方法，減少焊接應力和變形。首先，焊接耳板與預埋件的主要焊縫，其次，焊接次要焊縫和補強焊縫。將每條焊縫的層間溫度控制150℃以下，防止產生熱裂紋。最后，在焊接完成后，對焊縫進行外觀檢查和內部質量檢查。外觀檢查應無裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，可通過超聲波探傷或X射線檢查內部質量，保證焊縫質量達到二級以上標準。

3.5 阻尼器安裝

采用件銷軸將黏滯阻尼器與上耳板連接牢固，并保證上耳板與銷軸連接后的縫隙公差在0.3mm內。采用吊裝設備將黏滯阻尼器連同上耳板精準放置到預定位置，用銷軸連接固定黏滯阻尼器與下耳板。

使用千斤頂或吊裝設備對黏滯阻尼器進行水平調整，并利用水平儀進行精確測量，保證阻尼器處于水平狀態且無偏扭，需要將角度誤差控制在1°內[5]。若存在角度誤差，則通過調整節點板來校正，滿足規范要求后，再點焊固定上耳板與對應預埋件。黏滯阻尼器觀感質量檢查見表4。

涂裝保護是阻尼器安裝施工的最后一道工序，目的是為了防止阻尼器及其相關部件在日后的使用過程中受到腐蝕和銹蝕的影響，從而保證阻尼器的使用壽命和性能。當涂裝保護時，可以使用砂紙、鋼絲刷或化學清洗劑等方法對待保護的部位進行清理，使其表面無油污、銹跡和其他雜質。在清理完成后，應對表面進行檢查，保證無遺漏。

涂裝施工時選擇合適的防腐防銹涂料進行涂裝。涂裝時應均勻涂抹，避免出現漏涂、流掛等缺陷。對阻尼器預埋件表面、耳板及焊縫等關鍵部位應特別注意涂裝的均勻性和完整性。

4 結論

本文對黏帶阻尼器在多層框架建筑中的應用進行研究，得出以下結論。1）是否設置黏滯阻尼器對試驗結果影響明顯。PCF模型、PCFV模型達到正、負荷載峰值時的位移分別為42mm、54mm/54mm、66mm，此后構件強度開始下降，PCFV模型能抵抗的荷載峰值比PCF模型多28%左右。2）PCFV模型的滯回曲線更加飽滿，說明PCFV模型的塑性變形能力更強，抗震性能和耗能能力更好。3）在同等加載位移下，PCFV模型對應的荷載值基本高于PCF模型的荷載值，表明PCFV模型的剛度強于PCF模型。

參考文獻

[1]趙桂蘭.布置黏滯阻尼器對鋼筋混凝土框架結構抗震性能的影響研究[D].昆明：昆明理工大學，2020.

[2]繆炳超，劉旭冉，申磊，等.黏滯阻尼器減震技術應用[J].四川建筑，2023，43（增刊1）：103-106.

[3]艾維，田進明，黃斌杰，等.單支墩隔震支座組合黏滯阻尼器系統精準安裝施工技術[J].四川建筑，2023，43（增刊1）：118-121.

[4]陳科.高層建筑消能減震技術應用研究—以某疾控中心應急大樓為例[J].福建建筑，2023（11）：52-57.

[5]薛瀟.黏滯阻尼器在既有框架結構抗震加固中的應用研究[D].淮南：安徽理工大學，2017.