浅议屈曲约束支撑在结构中应用

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1、浅议屈曲约束支撑在结构中应用　　摘要：在较大压力下传统的结构支撑非常可能发生屈曲，从而其范围和使用功能受到限制。在承受压力和拉力的情况下屈曲约束支撑，表现出优良的耗能能力和相似的滞回性能，在国外都有广泛的应用。本文对于已有结构的抗震加固的应用和新建高层钢结构的大量应用案例表明，屈曲约束支撑的有着非常广泛的使用空间。关键词：屈曲约束支撑；运用；滞回性能；阻尼器中图分类号：TJ303+.5文献标识码：A近些年来发生在日本、美国、我国台湾、土耳其等地的大地震显示，为了吸收地震时输入结构的能量而利用柱、节点以及梁的塑性变形的设计方式，会

2、产生过大的非线性变形在结构上，造成震后结构者修复成本过高或修复困难，在经济上不符合要求。支撑框架结构有着非常好的经济性，但由于在支撑受压时传统的支撑钢结构体系会发生屈曲，故常常需要符合设计需求而加大支撑的断面，从而又使得其经济性有所降低，即便这样，在强震动下仍然不能保证避免屈曲的发生。7另外，在地震作用下如何有效地降低结构的反应，确保结构的安全，一直是研究人员和结构工程师在努力的目标。由于良好的钢结构材料性能，于许多土木工程中被广泛用。大多采用支撑框架结构、双重结构体系和抗弯钢框架体系在现有钢结构系统中，而抗弯框架体系在其中最为

3、常用。但是由于建筑的高度增加而使其结构相对变柔，对于抗弯框架体系的高层建筑而言，往往超过规范规定的结构变形的侧移限值，因此，就需要提高整体的刚度在结构上。有鉴于此，一种受压时没有屈曲发生的构件被一些研究者开发出，称为无屈曲消能支撑或屈曲约束支撑(Buckling-RestrainedBraces简写BRB)，在高层建筑结构中把它们作为阻尼器或支撑使用。屈曲约束支撑的原理是指:套一个约束构件在核心支撑外面，在受有压力的时候使核心支撑不发生屈曲，而是与受拉一样发生屈服，从而能够使整个体系大量吸收输入的能量。一、屈曲约束支撑的发展屈曲

4、约束支撑一般由以下4个基本部分组成:屈曲约束单元、轴力构件单元(支撑)、隔离单元和连接单元。为了防止轴力单元的屈曲而屈曲约束单元环包在它的周围；轴力构件单元用来承受轴向荷载；隔离单元用以屈曲约束单元和分离轴力构件，通常是用脱粘接的材料；连接单元伸出屈曲约束单元并且在轴力构件单元的两端，用来连接框架结构和屈曲约束支撑。则在屈曲约束单元和轴力构件之间应该保留一定的空隙，在某些类型的屈曲约束支撑中，以避免二者之间的相互作用。7二、屈曲约束支撑的形式目前使用中和正在开发的屈曲约束支撑以约束单元的外形来分，主要可以分为两大类:另一种是墙板

5、式无屈曲约束支撑以墙板为约束单元，如图1所示；一种是管式屈曲约束支撑由混凝土或钢管约束，如图2所示。它将支撑和墙板有机地结合起来，对于图1所示的墙板式屈曲约束支撑，主要多用于在某些特殊条件下或者小开间的宾馆酒店建筑使用。图2所示的管式屈曲约束支撑大量使用在钢结构中。经过多年的发展这种支撑已经有了非常多的形式。图3中给出了几种比较典型的屈曲约束支撑的截面形状。图1墙板式屈曲约束支撑图2钢管式屈曲约束支撑图3(c)十字形断面的支撑是使用钢纤维混凝土约束。图3(d)所示是屈曲约束支撑它由作为约束单元的2个通过螺栓连接的混凝土板组成。其

6、中在图3(f)中，外钢管是作为轴力支撑，图3(e，f)表示的2种用圆钢管约束的支撑，而作为约束单元来使用是中间的内钢管。图3(g)~(k)是其他的几种屈曲约束支撑。图3屈曲约束支撑的一些典型截面形状三、屈曲约束支撑在结构中的应用（一）、屈曲约束支撑在新建工程中的应用7在日本进入工程应用较早的屈曲约束支撑，图3(a)所示的形式是其中使用最为广泛的一种形式。在美国和我国台湾等地这种支撑也在大量应用。目前，在日本高层钢结构中屈曲约束支撑的使用很普遍，尤其是在阪神大地震以后，大量应用在工程中的这种支撑作为阻尼器。以日本新日铁进行举例，有

7、90多件截至1998年底完成的计划案例，其中低层建筑占1/3，中高层建筑占2/3。总高100m的日本大阪国际会议中心大楼，选用了数百个此种支撑在抗侧力系统中，最大的支撑核心为宽55cm，最长的支撑长达22m，外部的方钢管截面宽度则达到65cm，厚3.6cm的十字形断面。（二）、屈曲约束支撑在其他领域的应用不仅在已有建筑和新建筑的改造加固中屈曲约束支撑得到应用，在其他土木工程结构中也得到了迅速推广和应用。如图4所示，在灾害发生时为了保障其公司防灾指挥中心能将无线通讯任务完成，日本中部电力公司位于日本名古屋，传统支撑被代替使用了圆钢

8、管型屈曲约束支撑在其防灾通讯铁塔上，使该通讯塔的抗震性能大幅提高。同时，屈曲约束支撑都得到了应用在大型烟囱、析架桥梁、化工企业设备支架等领域。图4屈曲约束支撑在某通讯塔的应用（三）、屈曲约束支撑在推广使用中的缺点7尽管屈曲约束支撑已有了广泛的应用，但它的各种不同