屈曲約束支撐

 u基本原理：防屈曲支撐（亦稱屈曲約束支撐）是一種利用鋼材宏觀上發(fā)生軸向拉壓塑性變形來(lái)消耗地震能量的位移相關(guān)型耗能減震裝置，同時(shí)也是一種宏觀上不會(huì)發(fā)生屈曲的鋼支撐構(gòu)件，其主要由承受軸力的鋼支撐內(nèi)芯以及支撐外圍的約束構(gòu)件兩部分組成。在地震作用下，鋼支撐內(nèi)芯主要承擔(dān)結(jié)構(gòu)的水平地震力，而約束構(gòu)件則僅對(duì)支撐的受壓屈曲行為進(jìn)行限制，從而使支撐在拉壓兩個(gè)方向都接近二力桿受力。

       由于受到約束構(gòu)件的外圍套箍作用，鋼支撐內(nèi)芯可以在拉壓受力狀態(tài)下沿全截面和全長(zhǎng)充分屈服耗散地震能量而不會(huì)發(fā)生屈曲而退出工作。這種特殊的受力特性可以最大限度地發(fā)揮鋼材良好的耗能能力，同時(shí)很好解決了普通支撐受壓屈曲后出現(xiàn)強(qiáng)度和剛度退化，以及容易發(fā)生疲勞斷裂等性能問(wèn)題，其在拉壓兩個(gè)方向的強(qiáng)度和剛度基本一致，滯回曲線飽滿穩(wěn)定。對(duì)于裝有屈曲約束支撐并經(jīng)過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)物，屈曲約束支撐可在地震中先于結(jié)構(gòu)耗能，轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)中的能量分布，從而充當(dāng)“結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)絲構(gòu)件”（若把結(jié)構(gòu)物比作汽車，屈曲約束支撐保險(xiǎn)絲構(gòu)件就相當(dāng)于汽車前面的防撞欄）的角色，有效避免結(jié)構(gòu)在大震中發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷。地震過(guò)后，只需對(duì)“保險(xiǎn)絲構(gòu)件”進(jìn)行局部更換，原結(jié)構(gòu)可繼續(xù)投入使用，很好地解決了震后修復(fù)問(wèn)題，大大減輕經(jīng)濟(jì)損失，工程總體經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益十分明顯。

 

        u  技術(shù)優(yōu)勢(shì)：若把支撐按照大震地震力進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，雖然可做到支撐不屈曲，但卻會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)太剛太強(qiáng)，地震力也隨之增加，梁柱截面 顯著增大，工程造價(jià)顯著提升。因此，在當(dāng)前抗震設(shè)計(jì)中，由于經(jīng)濟(jì)性要求的限制，普通支撐僅能按小震地震力進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，當(dāng)?shù)卣鹆Τ^(guò)小震而達(dá)到中震或大震水平后，普通支撐必定會(huì)受壓屈曲，并在地震往復(fù)作用下發(fā)生疲勞斷裂，最終在拉壓兩個(gè)方向都退出工作，即使改變支撐的布置形式也無(wú)法改變?cè)撈茐哪Ｊ?。以上?wèn)題充分說(shuō)明，屈曲約束支撐在將來(lái)必然會(huì)逐漸替代普通支撐，成為結(jié)構(gòu)物的主要抗側(cè)力構(gòu)件以及大震保險(xiǎn)絲構(gòu)件。

        u抗震性能超越

                         ◎ 屈曲約束支撐采用拉壓屈服的耗能方式，比傳統(tǒng)的彎曲、剪切或扭轉(zhuǎn)屈服形式的耗能能力更高。

                         ◎ 屈曲約束支撐的耗能金屬部分一般可不出現(xiàn)焊接，抗疲勞斷裂性能進(jìn)一步提高，不易在地震中發(fā)生金屬斷裂。

        u結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活簡(jiǎn)便

                         ◎ 屈曲約束支撐只需根據(jù)強(qiáng)度選擇截面，并可通過(guò)改變支撐內(nèi)芯各段長(zhǎng)度來(lái)輕易調(diào)整支撐剛度，設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)便靈活。

                         ◎ 對(duì)于平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，其剛度中心和質(zhì)量中心往往不一致，此時(shí)采用屈曲約束支撐來(lái)調(diào)整結(jié)構(gòu)的抗扭剛度可獲得比普通支撐更好                             的效果。

                         ◎ 屈曲約束支撐可同時(shí)給結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度和阻尼，無(wú)需與大型支撐配合使用，建筑空間利用率更高。

                         ◎ 在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)，屈曲約束支撐可簡(jiǎn)化為二力桿模型，本構(gòu)關(guān)系可采用雙線性模型，力學(xué)模型更簡(jiǎn)單。

        u結(jié)構(gòu)震后修復(fù)簡(jiǎn)便

                         ◎ 震后只需更換屈曲約束支撐部件，主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)小修后便可立即投入使用，減少震后修復(fù)的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。

        u降低結(jié)構(gòu)總體造價(jià)

                         ◎ 屈曲約束支撐消耗了大量的地震能量，因此可減小結(jié)構(gòu)梁柱截面尺寸，減輕基礎(chǔ)所承受的結(jié)構(gòu)自重負(fù)擔(dān)，一般可使結(jié)構(gòu)總體造價(jià)                             降低5%—10%。

        u可靠性與可維護(hù)性高

                         ◎ 與粘滯阻尼器和摩擦阻尼器相比，屈曲約束支撐不存在漏油的問(wèn)題，屈服力取決于鋼材材性，不會(huì)受自然環(huán)境改變而發(fā)生顯著變                             化，因此其性能更加可靠穩(wěn)定。