| 词条 | 屈曲约束支撑 |
| 释义 | 一、基本原理支撑可为框架或排架结构提供很大的抗侧刚度和承载力(参见图1)，采用支撑的结构体系在建筑结构中应用十分广泛。 但是，普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度和承载力急剧降低。在地震或风的作用下，支撑的内力在受压和受拉两种状态下往复变化。当支撑由压曲状态逐渐变至受拉状态时，支撑的内力以及刚度接近为零。因而普通支撑在反复荷载作用下滞回性能较差(参见图2)。 为解决普通支撑受压屈曲以及滞回性能差的问题，在支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑(参见图3)。 屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良(参见图4)。屈曲约束支撑一方面可以避免普通支撑拉压承载力差异显著的缺陷，另一方面具有金属阻尼器的耗能能力，可以在结构中充当“保险丝”，使得主体结构基本处于弹性范围内。因此，屈曲约束支撑的应用，可以全面提高传统的支撑框架在中震和大震下的抗震性能(参见表1-1)。 表1-1屈曲约束支撑框架与普通支撑框架的抗震性能比较 状态 传统支撑框架 屈曲约束支撑框架 主体结构 普通支撑 主体结构 屈曲约束支撑 小震 弹性 弹性 弹性 弹性 中震 弹性或塑性 弹性或屈曲 弹性 塑性（耗能） 大震 塑性 屈曲 弹性或塑性 塑性（耗能） 中、大震后 拆除损坏部分，影响建筑使用 检查屈曲约束支撑，更换不影响建筑物使用 二、产品优点与普通支撑相比，屈曲约束支撑具有以下优点： 1.承载力高抗震设计中，普通支撑的轴向承载力设计值为： 2.延性与滞回性能好屈曲约束支撑在弹性阶段工作时，就如同普通支撑可为结构提供很大的抗侧刚度，可用于抵抗小震以及风荷载的作用。屈曲约束支撑在弹塑性阶段工作时，变形能力强、滞回性能好，就如同一个性能优良的耗能阻尼器，可用于结构抵御强烈地震作用。 3.保护主体结构屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，在大震下可起到“保险丝”的作用，用于保护主体结构在大震下不屈服或者不严重破坏，并且大震后，经核查，可以方便地更换损坏的支撑。 4.减小相邻构件受力当支撑为人字形或V字型布置时，由于普通支撑受压屈曲，受拉与受压承载力差异可能很大，而普通支撑的截面由受压承载力控制，但支撑受拉时其内力最大可达到受拉承载力，故与支撑相邻构件的内力由支撑受拉承载力控制。如采用屈曲约束支撑，支撑受拉与受压承载力差异很小，可大大减小与支撑相邻构件的内力（包括基础），减小构件截面尺寸，降低结构造价。 三、产品性能按照构造形式分类，TJ型屈曲约束支撑产品目前有TJI型与TJII型两种型号，都由同济大学多高层钢结构与钢结构抗火研究室研制，是国内首个实现产业化的国产屈曲约束支撑产品。其中，TJI型屈曲约束支撑为纯钢约束型，约束套筒采用方型或矩形钢管，套筒与芯板之间无填充材料，通过特殊的加劲肋设计实现对芯板约束屈服段的约束效应；TJII型屈曲约束支撑约束套筒也采用钢管，套筒与芯板之间采用填充材料实现对芯板的屈曲约束作用。 按照使用功能分类，TJ型屈曲约束支撑有耗能型支撑、承载型支撑和阻尼器三种类型。耗能型屈曲约束支撑既能保证构件不屈曲，还能保证芯板屈服后的耗能能力。而承载型屈曲约束支撑仅约束构件的屈曲。当屈曲约束支撑既要用于提高结构刚度、承载力，又要用于结构的耗能构件时候，应选用耗能型屈曲约束支撑。当支撑仅用于提高结构的刚度及承载力，则可选用承载型屈曲约束支撑，承载型屈曲约束支撑设计中根据设计性能目标要求确定支撑的屈服强度。屈曲约束支撑型阻尼器的设计方法同位移型阻尼器，具体设计方法可参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）相关章节。 耗能型屈曲约束支撑的芯板采用低屈服点钢材（屈服强度160MPa和225MPa）或普通低碳钢（Q235钢）。承载型屈曲约束支撑芯板采用普通低碳钢（Q235钢）或其他高强钢（Q345钢、Q390钢、Q420钢）（两种不同类型屈曲约束支撑常用规格型号见附录）。屈曲约束支撑型阻尼器的芯板采用低屈服点钢材（屈服强度160MPa和225MPa）。 大量实验证明，TJI型与TJII型屈曲约束支撑的产品性能，均满足美国ANSI/AISC341-05（美国钢结构抗震设计规范）、国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）以及上海市标准《高层建筑钢结构技术规程》（DG/TJ08-32-2008）和中国工程建设标准化协会标准《端板式半刚性连接钢结构技术规程》（CECS260:2009）中关于屈曲约束支撑的技术要求[试验结果见图5（TJI型屈曲约束支撑轴力与轴向变形滞回曲线）、图6（TJII型屈曲约束支撑轴力与轴向变形滞回曲线）、表2-1]。 表2-1TJ型屈曲约束支撑产品试验结果对比表 序号 芯板材料 屈服承载力(t) 最大相对变形 相当于层间位移角 最大拉力(t) 最大压力(t) 应变强化系数 屈服位移Dy 1 BLY160 121 1/80 1/40 256 281 2.12 1.45 842 2 Q195 172 1/80 1/40 251 266 1. 46 2.77 361 3 BLY225 130 1/80 1/40 185 199 1.42 2.00 483 4 Q235 87 1/100 1/50 136 136 1.56 1.73 376 5 BLY225 710 1/80 1/40 927 1105 1.30 9.07 337 新日铁 225MPa 132 1/80 1/40 175 190 1.33 3.04 242同新日铁屈曲约束支撑产品对比，TJI型与TJII型屈曲约束支撑在性能上与新日铁屈曲约束支撑产品性能[图7（新日铁屈曲约束支撑轴力与轴向变形滞回曲线）]相当，并具有很好的稳定性。 四、芯板材性耗能型屈曲约束支撑芯板材料共有两大系列，分别是低屈服点钢系列和低碳钢系列。耗能型屈曲约束支撑并不要求一定采用低屈服点钢材，只要材料性能满足要求，即可达到屈曲约束支撑基本的性能要求。承载型屈曲约束支撑可采用普通低碳钢和其他高强钢。屈曲约束支撑型阻尼器一般采用低屈服点钢制作而成。屈曲约束支撑芯板材料性能要求（见表2-2）： 表2-2屈曲约束支撑芯板屈服段钢材性能指标 屈曲约束支撑类型 屈强比 伸长率 冲击功韧性 屈服强度波动范围 耗能型屈曲约束支撑 ≤0.8 ≥30% ≥27J 屈曲约束支撑型阻尼器 ≤0.8 ≥40% ≥27J 承载型屈曲约束支撑 ≤0.8 ≥20% ≥27J 表2-3 BLY160和BLY225钢板力学性能 钢材 板厚 屈服强度Rp0.2,MPa 抗拉强度 BLY160 规定值 160±20 220-320 ≤80 ≥45 ≥27 20mm板试验值 161、176 294、298 55、60 68、2 250、282 40mm板试验值 150 285 53 61 277 BLY225 规定值 225±20 300-400 ≤80 ≥40 ≥27 30mm板试验值 216、219 311、307 70、72 45、47 45、51 55mm板试验值 225、210 315、315 71、67 45、45 125、252 五、产品验收标准对于不同类型的屈曲约束支撑产品，其验收标准亦有区别。我国的2010版《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）明确提出了屈曲约束支撑产品的验收方法。针对三种类型的屈曲约束支撑产品，其验收标准为： （1）屈曲约束支撑应按照同一工程中支撑的构造形式、芯板材料和屈服承载力分类进行抽样试验检验，构造形式和芯板材料相同且屈服承载力在50%至150%范围内的屈曲约束支撑划分为同一类别。 （2）每种类别抽样比例为2%，且不少于1根。 （3）对耗能型屈曲约束支撑，试验时依次在1/300， 1/200，1/150，1/100支撑长度的拉伸和压缩往复各3次变形。试验得到的滞回曲线应稳定、饱满，具有正的增量刚度，且最后一级变形第3次循环的承载力不低于历经最大承载力的85%，历经最大承载力不高于屈曲约束支撑极限承载力计算值的1.1倍。然后在1/150支撑长度的位移幅值下往复循环30圈后，屈曲约束支撑的主要设计指标误差和衰减量不应超过15%，且不应有明显的低周疲劳现象。 （4）对屈曲约束支撑型阻尼器，试验时在n倍（n应不小于10）的阻尼器屈服位移下往复循环30圈后，屈曲约束支撑型阻尼器最大承载力的衰减量不应超过15%，且不应有明显的低周疲劳现象。 （5）对承载型屈曲约束支撑，试验时支撑在受拉和受压两种状态下均应能达到屈服承载力，且支撑不可出现屈曲的现象。对于有抗震要求的承载型屈曲约束支撑还应在1/100支撑长度的拉伸和压缩往复各一次变形，支撑不得出现失稳现象。 六、主要生产厂家1.上海蓝科钢结构技术开发有限责任公司 2.上海欧本钢结构有限公司 3.上海赛弗工程减震技术有限公司 4.中国建筑科学研究院 |
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