屈曲约束支撑钢桁架结构的研究进展及在抗震加固中的应用

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1、屈曲约束支撑钢桁架结构的研究进展及在抗震加固中的应用:屈曲约束支撑钢桁架结构克服了传统支撑体系受压屈曲的缺点,抗震耗能能力优异。通过介绍屈曲约束支撑(Buckling-RestrainedBraces简称BRB)的概况及最新研究进展，结合国内外研究资料对屈曲约束支撑钢桁架结构的应用、抗震性能及其加固改造作简要探讨，为下一步更加深入研究屈曲约束支撑钢桁架结构并使其应用到实际工程中提供一定的依据。　　Abstract:Buckling-RestrainedBracessteeltrusscouldoverethedisadvantageso

2、ftheconventionalbracedframesystemanditsseismic-resistanceandenergy-dissipationisexcellent.ThispaperisdevotedtothegeneralsituationandthelatestprocessofBRBsystem.Alsoplydiscusstheapplication,earthquake-proofingcapacityandstrengtheningofBRBsteeltrusstoprovidesomebasisforits

3、practicalengineeringapplication.　　关键词:屈曲约束支撑;钢桁架;耗能;抗震加固　　Keyicstrengthening　　0引言　　目前传统框架结构由实腹式的梁、柱刚接而成，具有自重轻、延性好、布置灵活等优点，是现代建筑中最基本的主体结构形式。框架结构的跨度较小，当跨度较大时，如果仍然采用实腹式钢梁显然不经济。桁架结构则是格构化的一种梁式结构，具有跨度大、自重轻等优点，主要应用于大跨度屋盖结构。随着现代建筑物高度、跨度的不断增加以及使用功能的日趋复杂，传统结构形式已不能完全满足人们的需求，各类杂交及新型

4、结构不断涌现，将上述两种结构杂交到一起，即用钢桁架来代替传统框架结构中的实腹式钢梁（桁架两端与柱刚接），就是其中一种。普通桁框结构应用于抗震设防地区时，问题也是显而易见的。一方面，传统框架结构是利用在强烈水平地震作用下框架梁两端形成塑性铰来耗能，而桁框结构则不同，当水平荷载较大时承担桁架剪力的多数腹件容易发生失稳和破坏，导致结构强度和刚度剧烈退化，滞回性能很差，延性较低，同时产生较大的层间侧移，影响结构的安全，因此需要特别保证桁架的抗震能力。　　1屈曲约束支撑简介　　屈曲约束支撑[1]又称无粘结支撑,是一种新型钢结构支撑,也是一种耗能支

5、撑。屈曲约束支撑一般有以下4个基本部分组成：轴力构件单元（支撑）、屈曲约束单元、连接单元和隔离单元。轴力构件单元用来承受轴向荷载；屈曲约束单元环抱在其周围防止轴力单元屈曲；连接单元在轴力单元的两端并且伸出屈曲约束单元，用来连接屈曲约束支撑和框架结构；隔离单元用以分离轴力构件和屈曲约束单元，一般是用脱粘结的材料。在国内外关于屈曲约束支撑方面有大量成熟的研究文献可供参考查阅。　　2屈曲约束支撑钢桁架简介　　2009年由美国学者Pekcan和Itani等[2]提出了一种新型钢桁架结构形式（见图1）：采用屈曲约束支撑（BucklingRestr

6、ainedBraces，BRB）作为钢桁架延性区段的斜腹杆；桁架杆件为双槽钢组合截面，延性区段的弦杆两端断开并采用铰轴连接，利用屈曲约束支撑的拉伸或压缩屈服来耗散能量，与其他延性区段做法相比，分工更加明确。Pekcan和Itani等学者通过弹塑性动力分析研究[3]，探讨了地震作用下的结构反应（层间位移、层剪力和倾覆力矩、破坏模式等），结果发现：与其他延性区段做法相比，设置屈曲约束支撑有效降低了结构地震反应，推迟了柱脚的屈服；由于延性区段弦杆两端采用理想铰接，显著降低了桁架杆件的内力，最大幅度可达50%；另外，屈曲约束支撑可以被设计成在层

7、间位移角达到0.001rad时就开始屈服，有利于实现地震作用下的早期耗能，而且各层屈曲约束支撑几乎同步发生屈服，这一点很可贵。　　　　图1屈曲约束支撑钢桁架及延性区段详图　　3屈曲约束支撑和屈曲约束支撑钢桁架在抗震[4]加固方面的应用及前景　　屈曲约束支撑是一种新型钢结构支撑,小震下像普通支撑一样工作,并且没有受屈曲问题；大震下滞回耗能性能优越,像耗能构件一样工作。鉴于屈曲约束支撑良好的抗震性能和耗能性能,该种支撑在日本、美国、加拿大、我国台湾等地得到了越来越广泛的应用[5]。日本在1995年的神户地震后就广泛采用了这种叫做屈曲约束支撑

8、的新型钢结构支撑,它的减震机理明确、减震效果显著、安全可靠、经济合理，可以用于不同地震烈度和抗震要求的结构。国外应用情况举例[6]：日本横滨伊势佐木町华盛顿酒店中采用了平板钢无粘结支撑体系,塔库马本部办公大