新型屈曲約束支撐探究現(xiàn)狀

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1、新型屈曲約束支撐探究現(xiàn)狀　　摘要:本文介紹了一種新型屈曲約束支撐（BRB）的研究現(xiàn)狀。重點(diǎn)介紹了該支撐的構(gòu)造、工作原理和承載力分類和計(jì)算方法。提出滿足不同的設(shè)計(jì)要求時(shí)，需采用不同的承載力計(jì)算方法。本文對于廣大工程和科研人員有著較好的科普意義。關(guān)鍵詞：屈曲約束支撐（BRB）；構(gòu)造；工作原理；承載力計(jì)算方法；中圖分類號：TF573文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1前言屈曲約束支撐（BRB）一般由承受軸向荷載的延性鋼核心與防止核心受壓屈曲的約束單元構(gòu)成，其通過核心的抗壓屈服耗散地震輸入的能量。屈曲約束支撐又稱防屈曲支撐或

2、BRB(Bucklingrestrainedbrace),5產(chǎn)品技術(shù)最早發(fā)展1973年的日本，當(dāng)時(shí)的一批日本學(xué)者成功研發(fā)了最早的墻板式防屈曲耗能支撐，并對其進(jìn)行了加入不同無粘結(jié)材料的拉壓試驗(yàn)；1994年北嶺地震后，美國也開始對放屈曲支撐體系進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)研究和大比例試驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合理論計(jì)算分析了該支撐體系較其他支撐體系的優(yōu)點(diǎn)。由于屈曲約束支撐優(yōu)越的抗震性能，其已被世界范圍內(nèi)的地震工程領(lǐng)域廣泛接受。但是，中國大陸地區(qū)的相關(guān)研究才處于起步階段，國內(nèi)在很多年都沒有國產(chǎn)的屈曲約束支撐，中國抗震規(guī)范目前也尚未

3、對屈曲約束支撐的性能標(biāo)準(zhǔn)作出規(guī)定。2構(gòu)造及工作原理                                   圖1屈曲約束支撐的典型構(gòu)造圖2屈

4、曲約束支撐常見橫截面形式5屈曲約束支撐主要由核心單元（即芯材）、約束單元（即約束芯材屈曲的套管）和滑動(dòng)機(jī)制單元（即位于芯材和套管間的無粘結(jié)材料及填充材料）三部分組成（圖1）。在縱向上由核心段、過渡段和連接段三部分組成。核心段是內(nèi)核單元中部較長的一段區(qū)域，是屈曲約束支撐最主要的構(gòu)成部分，它在全長上被約束單元包裹，核心段截面形狀上主要有一字形、十字形、工字形以及空心矩形等多種形式（圖2）。國內(nèi)屈曲支撐的型式主要有TJH純鋼屈曲約束支撐構(gòu)件、TJC型屈曲約束支撐和TJH裝配式防屈曲耗能支撐。支撐型號的定

5、義如下：TJI-235-300-10000。其中，I為支撐型號，235為芯板鋼材屈服類型，300為支撐屈服承載力，10000為支撐長度。TJH純鋼屈曲約束支撐構(gòu)件，芯材部分以及支撐端部節(jié)點(diǎn)，所述支撐端部節(jié)點(diǎn)拼接于所述芯材部分的兩端；外套筒，所述外套筒套于所述芯材部分的外部，用于約束內(nèi)部的所述芯材部分；其中，所述芯材部分以及所述支撐端部節(jié)點(diǎn)的截面均為H形。TJC屈曲約束支撐，又稱TJC型屈曲約束支撐，雙矩形管約束型屈曲約束支撐和TJH裝配式防屈曲耗能支撐其特征在于，包括：芯材部分以及支撐端部節(jié)點(diǎn)，其

6、中，所述芯材部分由若干芯板組成，所述支撐端部節(jié)點(diǎn)由若干加勁肋組成，所述支撐端部節(jié)點(diǎn)兩端中的第一端面至少有一與所述芯材部分相適應(yīng)的第一凹槽，所述芯材部分插入所述第一凹槽，從而連接所述芯材部分與所述支撐端部節(jié)點(diǎn)。普通支撐受壓會(huì)產(chǎn)生屈曲現(xiàn)象，當(dāng)支撐受壓屈曲后，剛度和承載力急劇降低。在地震或者風(fēng)的作用下，支撐的內(nèi)力在受壓和受拉兩種狀態(tài)下往復(fù)變化。當(dāng)支撐由壓曲狀態(tài)逐漸變至受拉狀態(tài)時(shí)，支撐的內(nèi)力以及剛度接近為零。因而普通支撐在反復(fù)荷載作用下滯回性能很差。為解決普通支撐受壓屈曲以及滯回性能很差的問題，在支撐外部

7、套管，約束支撐的受壓屈曲構(gòu)成屈曲約束支撐，這也是屈曲約束支撐的工作原理。2承載力計(jì)算方法2.1設(shè)計(jì)承載力5設(shè)計(jì)承載力是彈性承載力，用于精力荷載與小震分析設(shè)計(jì)驗(yàn)算。一般情況下先估計(jì)一個(gè)支撐噸位，并確定支撐芯板材料，然后確定對應(yīng)支撐構(gòu)件中的等效截面面積Ae，定義一個(gè)截面為Ae的二力桿進(jìn)行整體彈性分析，對于支撐構(gòu)件本身的驗(yàn)算采用軸力包絡(luò)最大值與支撐的設(shè)計(jì)承載力進(jìn)行比較，小于支撐的設(shè)計(jì)承載力就為彈性合格。支撐的設(shè)計(jì)承載力是按下式計(jì)算得到的：Bb=Afy（1）式中：A——屈曲約束支撐芯材截面面積；fy——芯

8、材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2.2屈服承載力屈服承載力Nby用于結(jié)構(gòu)的彈塑性分析，為支撐首次進(jìn)入屈服的軸向力，是按下式得到的：（2）式中：A——屈曲約束支撐芯材截面面積；fy——芯材屈服強(qiáng)度；2.3極限承載力國家規(guī)定中規(guī)定鋼材強(qiáng)度為其下限，計(jì)算屈曲約束支撐承載力時(shí)應(yīng)考慮鋼材的超強(qiáng)系數(shù)，且屈曲約束支撐的芯材在地震作用下抗拉屈曲會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變強(qiáng)化效應(yīng)，考慮應(yīng)變強(qiáng)化后，支撐的最大承載力為極限承載力Nbu按下式計(jì)算：（3）式中：——屈曲約束支撐芯材截面面積；——應(yīng)變強(qiáng)化調(diào)整系數(shù)；5——屈曲約束支撐屈服承載力。