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屈曲约束支撑

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屈曲约束支撑

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 u基本原理:防屈曲支撑(亦称屈曲约束支撑)是一种利用钢材宏观上发生轴向拉压塑性变形来消耗地震能量的位移相关型耗能减震装置,同时也是一种宏观上不会发生屈曲的钢支撑构件,其主要由承受轴力的钢支撑内芯以及支撑外围的约束构件两部分组成。在地震作用下,钢支撑内芯主要承担结构的水平地震力,而约束构件则仅对支撑的受压屈曲行为进行限制,从而使支撑在拉压两个方向都接近二力杆受力。

       由于受到约束构件的外围套箍作用,钢支撑内芯可以在拉压受力状态下沿全截面和全长充分屈服耗散地震能量而不会发生屈曲而退出工作。这种特殊的受力特性可以最大限度地发挥钢材良好的耗能能力,同时很好解决了普通支撑受压屈曲后出现强度和刚度退化,以及容易发生疲劳断裂等性能问题,其在拉压两个方向的强度和刚度基本一致,滞回曲线饱满稳定。对于装有屈曲约束支撑并经过适当设计的结构物,屈曲约束支撑可在地震中先于结构耗能,转移结构中的能量分布,从而充当“结构保险丝构件”(若把结构物比作汽车,屈曲约束支撑保险丝构件就相当于汽车前面的防撞栏)的角色,有效避免结构在大震中发生严重损伤。地震过后,只需对“保险丝构件”进行局部更换,原结构可继续投入使用,很好地解决了震后修复问题,大大减轻经济损失,工程总体经济效益与社会效益十分明显。

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        u  技术优势:若把支撑按照大震地震力进行稳定性设计,虽然可做到支撑不屈曲,但却会导致结构太刚太强,地震力也随之增加,梁柱截面 显著增大,工程造价显著提升。因此,在当前抗震设计中,由于经济性要求的限制,普通支撑仅能按小震地震力进行稳定性设计,当地震力超过小震而达到中震或大震水平后,普通支撑必定会受压屈曲,并在地震往复作用下发生疲劳断裂,最终在拉压两个方向都退出工作,即使改变支撑的布置形式也无法改变该破坏模式。以上问题充分说明,屈曲约束支撑在将来必然会逐渐替代普通支撑,成为结构物的主要抗侧力构件以及大震保险丝构件。

        u抗震性能超越

                         ◎ 屈曲约束支撑采用拉压屈服的耗能方式,比传统的弯曲、剪切或扭转屈服形式的耗能能力更高。

                         ◎ 屈曲约束支撑的耗能金属部分一般可不出现焊接,抗疲劳断裂性能进一步提高,不易在地震中发生金属断裂。

        u结构设计灵活简便

                         ◎ 屈曲约束支撑只需根据强度选择截面,并可通过改变支撑内芯各段长度来轻易调整支撑刚度,设计更加简便灵活。

                         ◎ 对于平面不规则结构,其刚度中心和质量中心往往不一致,此时采用屈曲约束支撑来调整结构的抗扭刚度可获得比普通支撑更好                             的效果。

                         ◎ 屈曲约束支撑可同时给结构提供足够的刚度和阻尼,无需与大型支撑配合使用,建筑空间利用率更高。

                         ◎ 在结构体系设计时,屈曲约束支撑可简化为二力杆模型,本构关系可采用双线性模型,力学模型更简单。

        u结构震后修复简便

                         ◎ 震后只需更换屈曲约束支撑部件,主体结构经过小修后便可立即投入使用,减少震后修复的时间和经济损失。

        u降低结构总体造价

                         ◎ 屈曲约束支撑消耗了大量的地震能量,因此可减小结构梁柱截面尺寸,减轻基础所承受的结构自重负担,一般可使结构总体造价                             降低5%—10%。

        u可靠性与可维护性高

                         ◎ 与粘滞阻尼器和摩擦阻尼器相比,屈曲约束支撑不存在漏油的问题,屈服力取决于钢材材性,不会受自然环境改变而发生显著变                             化,因此其性能更加可靠稳定。





 

 

 

 



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