轴向型金属阻尼器施工工法

轴向型金属阻尼器施工工法
摘要：能量耗散是减少建筑结构或构件在地震中损伤和破坏的关键，应用金属
阻尼器是耗散地震能量的重要手段之一。

金属阻尼器主要是利用金属进入弹塑性
屈服状态产生滞回进行耗能，具有造价低廉，耗能能力稳定的优点。

文章针对轴
向型金属阻尼器施工工法进行了详细的阐述，内容仅供参考。

关键词：轴向型金属阻尼器；施工工法
1、前言
我国位于世界两大地震带――环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋
板块、印度洋板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃。

20世纪以来，
我国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政区以
外所有的省市区。

在20世纪里，全球共发生3次7.6级以上的强烈地震，其中就有两次发生在我国。

我国地震活动具有频度高、强度大、震源浅、分布广的特点，是一个震灾严
重的国家。

其中1976年河北唐山地震和2008年四川汶川地震最为严重，汶川地
震是自我国建国以来来最为强烈的一次地震，直接严重受灾地区达10万平方公里，共遇难69227人，受伤374643人，失踪17923人。

自然灾害严重威胁着建
筑结构的安全，尤为严重的当属地震带来的危害，如何减轻自然灾害对建筑结构
的破坏备受关注。

在这种大环境下，轴向型金属减震阻尼器应运而生。

轴向型金
属抗震消能器属于金属位移型阻尼器中的一种，是一种轴向受力的阻尼器，受力
形式类似支撑。

它是将软钢芯材沿构件长度方向设置，并通过普通钢支撑将其连
接于主体结构上，利用主体结构发生层间变形时在阻尼器中产生轴向变形并屈服
耗能。

目前轴向型金属阻尼器已在云南、新疆、山东、河北等地建筑中有广泛使用，但目前还没有比较规范和成熟的关于轴向金属阻尼器的施工技术指导文件。

为促进轴向型金属阻尼器在建筑中的应用，并适应减震技术的高速发展，通过对
阿克苏地区学前双语教育师资培训中心建设项目、云南勐海县第一中学项目、莒
南县人民医院项目等的轴向金属阻尼器安装施工过程研究，形成了本工法。

具有
施工简便、提高功效等特点，对同类工程具有显著的指导意义。

2、工法特点
2.1施工适用范围广，可广泛运用于有抗震要求的各类型建筑。

2.2 施工质量可靠，能有效确保安装精确度，保证抗震阻尼器抗震性能的有效
发挥。

2.3 施工操作便利，实用性强，施工速度快，施工成本低，施工安全系数高，
实施效果好。

2.4 施工安装过程中无需配备较多的施工机具，施工质量、工期合理可控。

3、适用范围
3.1 多、高层钢结构、混凝土、钢结构-混凝土框架结构建筑，如学校、医院、住宅、商业楼等。

3.2 超高层民用建筑，如住宅、商业楼等。

3.3 钢结构、混凝土结构厂房等工业建筑。

3.4 大型体育场馆、音乐厅、剧院、会展中心、地铁站等公共建筑。

3.5 各类建筑物的改造加固。

4、工艺原理
1、轴向型金属抗震消能器属于金属位移型消能器中的一种，是一种轴向受力
的消能器，受力形式类似支撑。

它是将软钢芯材沿构件长度方向设置，并通过普
通钢支撑将其连接于主体结构上，利用主体结构发生层间变形时在消能器中产生
轴向变形并屈服耗能。

轴向消能器利用外套筒对耗能芯材进行整体屈曲约束、通
过耗能芯材的合理形式设计、合理加劲及精加工等措施减少局部屈曲和局部缺陷
对延性的影响，提高芯材的延性，形成高延性的轴向耗能消能器装置。

2、阻尼器由专业厂家生产后作为成品构件运送到施工现场，阻尼器出厂时自身性能需进行抽样试验并满足规范要求。

预埋件和连接节点由专业厂家生产或专
业的钢结构施工单位生产后运送到现场，出厂时需按规范要求进行检验，质量控
制资料完整。

预埋件的埋设随主体结构进行，在主体框架梁柱绑钢筋时，将预埋
件固定在钢筋之间。

一般情况下，阻尼器和连接节点均在主体结构框架施工完成
后进行。

阻尼器和预埋件及节点的连接通常为焊接连接，其连接焊缝必须按照设
计及规范要求进行检查并符合要求。

安装完成后还要注意阻尼器和砌体的柔性连
接构造，以保证地震状态下阻尼器能自由变形，充分发挥耗能减震效果。

3、本篇研究的轴向型金属阻尼器的连接形式多样，可根据项目的情况灵活选择，例如针对新建、改造类型项目，结合建筑特点进行布置等，主要的形式如下
图所示
人字支撑式连接单斜撑连接
图4-1轴向金属阻尼器产品图
图4-2轴向金属阻尼器
图4-3钢结构支撑端部节点
图4-4钢结构支撑端部节点
5、施工工艺流程及操作要点
阻尼器产品、连接节点、预埋件均可在工厂制作，现场只需吊装连接。

因人
字支撑式的工艺过程可覆盖单斜撑式，所以本篇主要针对人字支撑式的安装工艺
进行论述。

5.1 施工工艺流程
阻尼器施工工艺，分两步进行，第一步为预埋件安装施工，第二步为阻尼器
及节点安装施工。

5.2 操作要点
5.2.1施工准备
1、预埋件安装已完成，主体结构模板及支架等已拆除并清理，安装操作范围内无其他障碍物。

2、阻尼器及节点的定位轴线、标高点进行复查。

3、阻尼器的运输进场、存储及保管应符合制作单位提供的施工操作说明和国家现行有关标准规定。

4、按照阻尼器制作单位提供的施工操作说明书的要求，核查安装方法和步骤。

5、阻尼器的制作质量应进行全面核查。

5.2.2预埋件安装
1、预埋件要和梁、柱的纵向钢筋同时放置，箍筋需要断开或在锚板上穿孔通过的要严格按照设计和设计要求操作。

2、预埋件定位准确并有可靠的固定措施。

3、因节点处钢件分布稠密，混凝土要加强振捣，保证密实
5.2.3阻尼器的抽样检测
1、阻尼器进场后需按《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013 进行抽样检测。

金属消能器抽检数量不少于同一工程同一类型同一规格数量的3%，当同一类型
同一规格的消能器数量较少时，可在同一类型消能器中抽检总数量的3%，但不
应少于2 个，检测合格率为100%，该批次产品可用于主体结构，但检测后的消
能器不应用于主体结构。

5.2.4阻尼器场内存储及运输
1、阻尼器现场堆放：阻尼器运至现场后可采用塔吊或叉车等起重设备进行卸货，阻尼器放区应干净平整。

一般的，阻尼器在出厂前会按8~10个打成一包，
包装的底部会垫有型钢或木枋。

在卸车时只要连包装卸下放在干净平整的地上即可。

2、阻尼器现场运输：根据施工需要将阻尼器和节点分类，将同型号的阻尼器和方管支撑连接在一起，根据结构的不同位置选择正确的型号进行吊运。

阻尼器
现场运输分为垂直运输和水平运输，垂直运输可采用塔吊运输、汽车吊运输、葫
芦吊和卷扬机等运输，水平运输可采用自制小推车运输、钢滚轮小车运输，禁止
用钢管和撬杠运输，以免损伤构件。

5.2.5阻尼器和方管支撑的连接
1、将阻尼器和方管支撑按相应型号在现场平地上进行连接，保证阻尼器和方管支撑轴线重合度，校核尺寸无误后焊接固定。

2、焊接时要注意对称焊接，已防止焊接引起变形，造成连接后整体侧弯。

阻尼器和方管支撑连接示意图
5.2.6 节点和阻尼器的安装
1、节点安装，节点安装包括梁柱节点和梁中节点，安装时应现根据定位轴线进行放样，保证同组的两个梁柱节点和一个梁中节点的连接板在同一个竖向平面内。

2、节点安装固定后，核查阻尼器和钢支撑连接件的长度（L1+L2）是否和节
点间的安装距离（LS+LS0）有偏差，如有偏差，需对查明原因，并作出修正后再
安装。

3、吊装完成后全面核查定位及安装尺寸偏差，确认无误后焊接固定。

安装示意图1
安装示意图2
5.2.7焊接
1、产品位置校正无误后应进行间断焊固定。

2、焊接时要遵循合理的焊接顺序，当几种焊缝要施焊时，应先焊收缩变形较大的横缝，而后焊纵向焊缝，或者是先焊对接焊缝而后再焊焊角焊缝。

3、多层焊接宜连续施焊，为能保焊缝的尺寸和外观质量，要合理选择每道焊缝的施焊部位，且每层焊道焊完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊下道。

4、当板厚大于40mm时，要按照相关标准和工艺评定进行预热和后热处理。

5、焊缝感观应达到：外形均匀成型较好焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡
平滑、焊渣和飞溅物基本清除干净。

二级三级焊缝外观质量标准应符合《钢结构
工程施工质量验收规范》GB 50205－2001表A.0.1 的规定。

设计要求全焊透的一、二级焊缝应采用超声波探伤进行内部缺陷的检验、超
声波探伤不能对缺陷作出判断时应采用射线探伤其内部缺陷，分级及探伤方法应
符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345 或《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB3323 的规定。

6、当安装有误差时可通过切割和焊接的方法消除误差，焊接方法一定要符合工艺要求和质量标准。

5.2.8 焊缝检测
1、根据设计和《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001要求对连接
焊缝进行检查。

角焊缝按规范要求进行外观检查；熔透焊缝按照要求进行超声波
探伤检测，其中一级焊缝检测比例为100%，二级焊缝检测比例为20%。

所有检
测结果必须达到规范要求。

5.2.9 防腐涂装
1、产品安装完成之后对油漆损坏的部位进行修补，现场焊接部分要在焊接完成之后尽快涂刷油漆。

2、补漆时应先补底漆再补面漆，面漆涂刷，应在底漆表面干后进行，底漆与第一道面漆涂刷的间隔时间不得超过24h。

每组分配焊机2台，配备焊工2人，配合人员2～6名，若单个支撑或节点重量较大时，人数可适当增加。

具体见表5.4.1
表 5.4.1 劳动力组织情况表
6、材料与设备
6.1主要材料
6.1.1
注：轴向型金属阻尼器所采用的低屈服点钢材的的主要性能指标有：屈强比
≤0.8，延伸率≥40%，其冲击韧性和屈服强度波动范围要符合项目结构设计要求。

6.1.2
节点和支撑等连接构件材料均应提供产品质量保证书并做材料复检，提供复
检报告，并符合国家标准《碳素结构钢》（GB/T 700）、《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）及《建筑用热轧低屈服强度钢板和钢带》的要求。

6.1.3
轴向型金属所采用的其它钢材质量指标应符合国家标准《碳素结构钢》
（GB/T 700）或《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591）的要求，并提供产品质量
证明书。

6.2设备
表6.2.1 主要机具设备表
7、质量控制
7.1、《中华人民共和国建筑法》
7.2、《中华人民共和国安全生产法》
7.3、《建设工程安全生产管理条例》
7.4、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2013）
7.5、《建筑消能减震技术规程》 JGJ 297-2013
7.6、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）
7.7、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
7.8、《钢结构焊接规范》（GB50661-2011）
7.9质量要求
7.9.1 阻尼器及其附件的尺寸、变形、连接件位置及角度、螺栓孔位置及直径、高强度螺栓、焊接质量、表面防锈漆等应符合设计文件规定。

7.9.2 阻尼器进场验收时，应具有产品检验报告；消能器类型、规格、尺寸偏
差和性能参数，应符合设计文件和现行行业标准《建筑消能阻尼器》JG/T 209 的
规定。

7.9.3 阻尼器及预埋件所用的钢材、焊接材料、紧固件和涂料，应具有质量合
格证书，并应符合设计文件规定。

7.9.4 阻尼器及其部件安装接头节点的焊接、螺栓连接，应符合设计
文件和国家现行标准《钢结构焊接规范》GB 50661 及《钢结构高强度螺栓连
接技术规程》JGJ 82 的规定。

7.9.5 阻尼器安装连接完成后，应符合下列规定：
1、消能器没有形状异常及损害功能的外伤。

2、消能器的却滞材料、教弹性材料未泄漏或剥落，未出现涂层脱落和生锈。

3、消能部件的临时固定件如对结构造成影响的应予撤除。

7.9.6 阻尼器安装前，准备工作应包括下列内容：
1、阻尼器及预埋件的定位轴线、标高点等应进行复查。

2、阻尼器运输进场、存储及保管应符合制作单位提供的施工操作说明书和国家现行有关标准的规定。

3、按照阻尼器制作单位提供的施工操作说明书的要求，应核查安装方法和步骤。

4、阻尼器安装的吊装就位、测量校正应符合设计文件的要求。

阻尼器安装检查项目
7.9.7 阻尼器及预埋件在施工过程中出现的位置偏差，当超出允许偏差范围时，应采取相应的措施予以纠偏。

7.9.8 焊条、焊丝、焊剂等焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及现行国家
标准《钢结构焊接规范》（GB50661）的规定；焊缝外形尺寸应符合现行国家标
准《钢结构焊缝外形尺寸》（GB10854）的规定；一级、二级焊接接头的焊缝内
部缺陷应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》
（GB11345）的分级规定，焊缝质量等级及缺陷应符合国家标准《钢结构焊接规范》（GB50661）的分级规定。

7.9.9 阻尼器的变形和涂装应符合设计要求，运输、堆放和吊装等造成的阻尼
器变形或涂层脱落，应进行矫正和修补；
阻尼器各项尺寸偏差应满足表7.9.9 要求。

8、安全措施
8.1、阻尼器安装施工的安全措施应符合《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80）、《建筑施工安全检查标准》、《建设安装工人安全技术操作规程》的
有关规定，特别要做好高空作业的防护措施。

8.2、电、气焊等特殊工种作业人员应持证上岗，配备劳动保护用品，并严格
执行用火管理制度，安排看火人，配备灭火器材，预防火灾事故。

8.3、施工机具在使用前应进行严格检查，符合规定后方可使用。

8.4、现场临时用电必须严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》
的有关规定执行。

8.5、阻尼器垂直运输过程中应由具有资格的起重工操作，严禁无证上岗或由其他工种人员起吊。

8.6、阻尼器与预埋件在现场连接时要在单独的场地空间进行，尽量靠近使用建筑，在搬运过程中避免碰撞，避免构件堆叠过高。

阻尼器与预埋件立面拼装时侧面要有防倾倒措施。

8.7、阻尼器吊起后，严禁操作人员在阻尼器下作业，并做好阻尼器的牵引和引导工作，防止撞击设备及人员。

9、环保措施
9.1、凡参加施工生产作业的人员由项目部负责根据现场施工作业情况进行健康、安全、环境简称HSE教育，掌握生产作业概况和HSE注意事项。

及时掌握施工生产作业中的新技术、新方法、新设备、新材料对HSE的要求。

9.2、该工法工艺简单、对其他工序施工影响小、作业噪声小、振动小、无污染，环境影响小。

10、效益分析
10.1、经济效益
本工法便捷实用，施工操作性强，方便人员组织，可缩短工期，节约施工材料，降低成本。

10.2、社会效益
1、本工法施工安全，质量好，得到业主、监理以及质量监督站的认可。

2、本工法通过对多个工程实例的运用总结，解决了轴向型金属阻尼器的安装应用的难题，连接节点设计合理，安装方法方便快捷，既能充分发挥出阻尼器的抗震性能，又便于操作和施工，扩大了轴向型金属阻尼器在建筑工程中的应用范围，可以保证结构抗震性能，确保工程质量，提高整体工程抗震水平，具有良好的社会效益和较强的推广应用价值。

11、应用实例
11.1 应用实例一：阿克苏地区学前双语教育师资培训中心建设项目
本工程位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区中原路与教育路交叉口附近，新建师资综合培训楼位于阿克苏教育学院西北角，减振混凝土框架结构，耐火等级为二级，屋面防水等级二级。

教学楼地上四层，层高分别为5.5m、4.2m*3、建筑高度 18.4m，建筑总长72m，宽32.7m。

室内活动场采用单层混凝土框架结构，地上一层，层高为8.8m，长36.8m，宽19.8m，共占地面积3131㎡，建筑面积9730m²，抗震设防烈度为 8 度，建筑抗震设防类别为乙类，工程主体结构设计使用年限为50年。

本工程共采用14套轴向型金属阻尼器，轴向阻尼器主要用于增加结构刚度，小震下不屈服耗能提供附加阻尼比。

本工程为减振混凝土框架结构，有刚度不足和地震力较大的双重问题，因此采用提供刚度效率高的轴向阻尼器（布置在刚度需求较大的位置），能有效解决了主体结构的抗震问题。

摘要：能量耗散是减少建筑结构或构件在地震中损伤和破坏的关键，应用金属阻尼器是耗散地震能量的重要手段之一。

金属阻尼器主要是利用金属进入弹塑性屈服状态产生滞回进行耗能，具有造价低廉，耗能能力稳定的优点。

文章针对轴向型金属阻尼器施工工法进行了详细的阐述，内容仅供参考。

关键词：轴向型金属阻尼器；施工工法
1、前言
我国位于世界两大地震带――环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋
板块、印度洋板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃。

20世纪以来，
我国共发生6级以上地震近800次，遍布除贵州、浙江两省和香港特别行政区以
外所有的省市区。

在20世纪里，全球共发生3次7.6级以上的强烈地震，其中就有两次发生在我国。

我国地震活动具有频度高、强度大、震源浅、分布广的特点，是一个震灾严
重的国家。

其中1976年河北唐山地震和2008年四川汶川地震最为严重，汶川地
震是自我国建国以来来最为强烈的一次地震，直接严重受灾地区达10万平方公里，共遇难69227人，受伤374643人，失踪17923人。

自然灾害严重威胁着建
筑结构的安全，尤为严重的当属地震带来的危害，如何减轻自然灾害对建筑结构
的破坏备受关注。

在这种大环境下，轴向型金属减震阻尼器应运而生。

轴向型金
属抗震消能器属于金属位移型阻尼器中的一种，是一种轴向受力的阻尼器，受力
形式类似支撑。

它是将软钢芯材沿构件长度方向设置，并通过普通钢支撑将其连
接于主体结构上，利用主体结构发生层间变形时在阻尼器中产生轴向变形并屈服
耗能。

目前轴向型金属阻尼器已在云南、新疆、山东、河北等地建筑中有广泛使用，但目前还没有比较规范和成熟的关于轴向金属阻尼器的施工技术指导文件。

为促进轴向型金属阻尼器在建筑中的应用，并适应减震技术的高速发展，通过对
阿克苏地区学前双语教育师资培训中心建设项目、云南勐海县第一中学项目、莒
南县人民医院项目等的轴向金属阻尼器安装施工过程研究，形成了本工法。

具有
施工简便、提高功效等特点，对同类工程具有显著的指导意义。

2、工法特点
2.1施工适用范围广，可广泛运用于有抗震要求的各类型建筑。

2.2 施工质量可靠，能有效确保安装精确度，保证抗震阻尼器抗震性能的有效
发挥。

2.3 施工操作便利，实用性强，施工速度快，施工成本低，施工安全系数高，
实施效果好。

2.4 施工安装过程中无需配备较多的施工机具，施工质量、工期合理可控。

3、适用范围
3.1 多、高层钢结构、混凝土、钢结构-混凝土框架结构建筑，如学校、医院、住宅、商业楼等。

3.2 超高层民用建筑，如住宅、商业楼等。

3.3 钢结构、混凝土结构厂房等工业建筑。

3.4 大型体育场馆、音乐厅、剧院、会展中心、地铁站等公共建筑。

3.5 各类建筑物的改造加固。

4、工艺原理
1、轴向型金属抗震消能器属于金属位移型消能器中的一种，是一种轴向受力的消能器，受力形式类似支撑。

它是将软钢芯材沿构件长度方向设置，并通过普
通钢支撑将其连接于主体结构上，利用主体结构发生层间变形时在消能器中产生
轴向变形并屈服耗能。

轴向消能器利用外套筒对耗能芯材进行整体屈曲约束、通
过耗能芯材的合理形式设计、合理加劲及精加工等措施减少局部屈曲和局部缺陷
对延性的影响，提高芯材的延性，形成高延性的轴向耗能消能器装置。

2、阻尼器由专业厂家生产后作为成品构件运送到施工现场，阻尼器出厂时自
身性能需进行抽样试验并满足规范要求。

预埋件和连接节点由专业厂家生产或专
业的钢结构施工单位生产后运送到现场，出厂时需按规范要求进行检验，质量控
制资料完整。

预埋件的埋设随主体结构进行，在主体框架梁柱绑钢筋时，将预埋
件固定在钢筋之间。

一般情况下，阻尼器和连接节点均在主体结构框架施工完成
后进行。

阻尼器和预埋件及节点的连接通常为焊接连接，其连接焊缝必须按照设
计及规范要求进行检查并符合要求。

安装完成后还要注意阻尼器和砌体的柔性连
接构造，以保证地震状态下阻尼器能自由变形，充分发挥耗能减震效果。

3、本篇研究的轴向型金属阻尼器的连接形式多样，可根据项目的情况灵活选择，例如针对新建、改造类型项目，结合建筑特点进行布置等，主要的形式如下
图所示
◆┫AZ◆┫BZ
人字支撑式连接单斜撑连接
◆┫CZ
图4-1轴向金属阻尼器产品图
◆┫DZ
图4-2轴向金属阻尼器
◆┫EZ
图4-3钢结构支撑端部节点
◆┫FZ
图4-4钢结构支撑端部节点
5、施工工艺流程及操作要点
阻尼器产品、连接节点、预埋件均可在工厂制作，现场只需吊装连接。

因人
字支撑式的工艺过程可覆盖单斜撑式，所以本篇主要针对人字支撑式的安装工艺
进行论述。

5.1 施工工艺流程
阻尼器施工工艺，分两步进行，第一步为预埋件安装施工，第二步为阻尼器
及节点安装施工。

5.2 操作要点
5.2.1施工准备
1、预埋件安装已完成，主体结构模板及支架等已拆除并清理，安装操作范围内无其他障碍物。

2、阻尼器及节点的定位轴线、标高点进行复查。

3、阻尼器的运输进场、存储及保管应符合制作单位提供的施工操作说明和国家现行有关标准规定。

4、按照阻尼器制作单位提供的施工操作说明书的要求，核查安装方法和步骤。

5、阻尼器的制作质量应进行全面核查。

5.2.2预埋件安装
1、预埋件要和梁、柱的纵向钢筋同时放置，箍筋需要断开或在锚板上穿孔通过的要严格按照设计和设计要求操作。

2、预埋件定位准确并有可靠的固定措施。

3、因节点处钢件分布稠密，混凝土要加强振捣，保证密实
5.2.3阻尼器的抽样检测
1、阻尼器进场后需按《建筑消能减震技术规程》JGJ 297-2013 进行抽样检测。

金属消能器抽检数量不少于同一工程同一类型同一规格数量的3%，当同一类型
同一规格的消能器数量较少时，可在同一类型消能器中抽检总数量的3%，但不。