淺議屈曲約束支撐在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用

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1、淺議屈曲約束支撐在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用　　摘要：在較大壓力下傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)支撐非?？赡馨l(fā)生屈曲，從而其范圍和使用功能受到限制。在承受壓力和拉力的情況下屈曲約束支撐，表現(xiàn)出優(yōu)良的耗能能力和相似的滯回性能，在國外都有廣泛的應(yīng)用。本文對于已有結(jié)構(gòu)的抗震加固的應(yīng)用和新建高層鋼結(jié)構(gòu)的大量應(yīng)用案例表明，屈曲約束支撐的有著非常廣泛的使用空間。關(guān)鍵詞：屈曲約束支撐；運用；滯回性能；阻尼器中圖分類號：TJ303+.5文獻標識碼：A近些年來發(fā)生在日本、美國、我國臺灣、土耳其等地的大地震顯示，為了吸收地震時輸入結(jié)構(gòu)的能量而利用柱、節(jié)點以及梁的塑性變形的設(shè)計方式，會

2、產(chǎn)生過大的非線性變形在結(jié)構(gòu)上，造成震后結(jié)構(gòu)者修復(fù)成本過高或修復(fù)困難，在經(jīng)濟上不符合要求。支撐框架結(jié)構(gòu)有著非常好的經(jīng)濟性，但由于在支撐受壓時傳統(tǒng)的支撐鋼結(jié)構(gòu)體系會發(fā)生屈曲，故常常需要符合設(shè)計需求而加大支撐的斷面，從而又使得其經(jīng)濟性有所降低，即便這樣，在強震動下仍然不能保證避免屈曲的發(fā)生。7另外，在地震作用下如何有效地降低結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，確保結(jié)構(gòu)的安全，一直是研究人員和結(jié)構(gòu)工程師在努力的目標。由于良好的鋼結(jié)構(gòu)材料性能，于許多土木工程中被廣泛用。大多采用支撐框架結(jié)構(gòu)、雙重結(jié)構(gòu)體系和抗彎鋼框架體系在現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，而抗彎框架體系在其中最為

3、常用。但是由于建筑的高度增加而使其結(jié)構(gòu)相對變?nèi)幔瑢τ诳箯澘蚣荏w系的高層建筑而言，往往超過規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)變形的側(cè)移限值，因此，就需要提高整體的剛度在結(jié)構(gòu)上。有鑒于此，一種受壓時沒有屈曲發(fā)生的構(gòu)件被一些研究者開發(fā)出，稱為無屈曲消能支撐或屈曲約束支撐(Buckling-RestrainedBraces簡寫B(tài)RB)，在高層建筑結(jié)構(gòu)中把它們作為阻尼器或支撐使用。屈曲約束支撐的原理是指:套一個約束構(gòu)件在核心支撐外面，在受有壓力的時候使核心支撐不發(fā)生屈曲，而是與受拉一樣發(fā)生屈服，從而能夠使整個體系大量吸收輸入的能量。一、屈曲約束支撐的發(fā)展屈曲

4、約束支撐一般由以下4個基本部分組成:屈曲約束單元、軸力構(gòu)件單元(支撐)、隔離單元和連接單元。為了防止軸力單元的屈曲而屈曲約束單元環(huán)包在它的周圍；軸力構(gòu)件單元用來承受軸向荷載；隔離單元用以屈曲約束單元和分離軸力構(gòu)件，通常是用脫粘接的材料；連接單元伸出屈曲約束單元并且在軸力構(gòu)件單元的兩端，用來連接框架結(jié)構(gòu)和屈曲約束支撐。則在屈曲約束單元和軸力構(gòu)件之間應(yīng)該保留一定的空隙，在某些類型的屈曲約束支撐中，以避免二者之間的相互作用。7二、屈曲約束支撐的形式目前使用中和正在開發(fā)的屈曲約束支撐以約束單元的外形來分，主要可以分為兩大類:另一種是墻板

5、式無屈曲約束支撐以墻板為約束單元，如圖1所示；一種是管式屈曲約束支撐由混凝土或鋼管約束，如圖2所示。它將支撐和墻板有機地結(jié)合起來，對于圖1所示的墻板式屈曲約束支撐，主要多用于在某些特殊條件下或者小開間的賓館酒店建筑使用。圖2所示的管式屈曲約束支撐大量使用在鋼結(jié)構(gòu)中。經(jīng)過多年的發(fā)展這種支撐已經(jīng)有了非常多的形式。圖3中給出了幾種比較典型的屈曲約束支撐的截面形狀。圖1墻板式屈曲約束支撐圖2鋼管式屈曲約束支撐圖3(c)十字形斷面的支撐是使用鋼纖維混凝土約束。圖3(d)所示是屈曲約束支撐它由作為約束單元的2個通過螺栓連接的混凝土板組成。其

6、中在圖3(f)中，外鋼管是作為軸力支撐，圖3(e，f)表示的2種用圓鋼管約束的支撐，而作為約束單元來使用是中間的內(nèi)鋼管。圖3(g)~(k)是其他的幾種屈曲約束支撐。圖3屈曲約束支撐的一些典型截面形狀三、屈曲約束支撐在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用（一）、屈曲約束支撐在新建工程中的應(yīng)用7在日本進入工程應(yīng)用較早的屈曲約束支撐，圖3(a)所示的形式是其中使用最為廣泛的一種形式。在美國和我國臺灣等地這種支撐也在大量應(yīng)用。目前，在日本高層鋼結(jié)構(gòu)中屈曲約束支撐的使用很普遍，尤其是在阪神大地震以后，大量應(yīng)用在工程中的這種支撐作為阻尼器。以日本新日鐵進行舉例，有

7、90多件截至1998年底完成的計劃案例，其中低層建筑占1/3，中高層建筑占2/3?？偢?00m的日本大阪國際會議中心大樓，選用了數(shù)百個此種支撐在抗側(cè)力系統(tǒng)中，最大的支撐核心為寬55cm，最長的支撐長達22m，外部的方鋼管截面寬度則達到65cm，厚3.6cm的十字形斷面。（二）、屈曲約束支撐在其他領(lǐng)域的應(yīng)用不僅在已有建筑和新建筑的改造加固中屈曲約束支撐得到應(yīng)用，在其他土木工程結(jié)構(gòu)中也得到了迅速推廣和應(yīng)用。如圖4所示，在災(zāi)害發(fā)生時為了保障其公司防災(zāi)指揮中心能將無線通訊任務(wù)完成，日本中部電力公司位于日本名古屋，傳統(tǒng)支撐被代替使用了圓鋼

8、管型屈曲約束支撐在其防災(zāi)通訊鐵塔上，使該通訊塔的抗震性能大幅提高。同時，屈曲約束支撐都得到了應(yīng)用在大型煙囪、析架橋梁、化工企業(yè)設(shè)備支架等領(lǐng)域。圖4屈曲約束支撐在某通訊塔的應(yīng)用（三）、屈曲約束支撐在推廣使用中的缺點7盡管屈曲約束支撐已有了廣泛的應(yīng)用，但它的各種不同