约束屈曲支撑的研究及应用-论文

第1 4卷第 1期2 0 1 4年 2月

湖南工业职业技术学院学报J OU I l NA L OF肿 N A N 『【 ' U S T R Y P OL Y T E C I玎 C

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约束屈曲支撑的研究及应用杨菊，强寒丹，仇冬(江苏省常州建设高等职业技术学校，江苏常州， 2 1 3 0 1 6 )

[摘

要]约束屈曲支撑( B R B)在拉力和压力的作用下都能屈服而不屈曲，因此能达到耗能的性能。介绍了约束屈曲支撑

在国内的的研究及应用现状。

[关键词】约束屈曲支撑；滞回性能；抗震设计 . [中图分类号] T U 3 1 2 . 1[文献标识码] A[文章编号】 1 6 7 1— 5 0 0 4( 2 0 1 4 )0 1 . 0 0 1 2 - 0 3

Re s e a r c h a n d Ap p l i c a t i o n o f Bu c k l i n g - r e s t r a i n e d Br a c e sY ANG J u; J I ANG Ha i— d a n g; Z HOU Do n g( C h a n g z h o u Hi g h e r V o c a t i o n a l S c h o o l 0 f C o n s l r u c t i o n, C h a n g z h o u 2 1 3 0 1 6, J i a n g s u )

【 A b s t r a c t]S i n c e b u c k l i n g - r e s t r a i n e d b r a c e s c a n y i e l d i n b o t h t e n s i o n a n d c o m p r e s s i o n w i t h o u t b u c k l i n g, i t c a n h a v e e n e r g y a b s o r p t i o n c a p a c i t y . T h i sp a p c r i s d e v o t e d t o t h e l￣s e a r c h a p p l i c a t i o n o f Bl t B i n C h i n a .

[ Ke y w o r d s】b u c k l i n g - r e s t r a i n e d b r a c e s; h y s t e r e t i e b e h a v i o r,; s e i s m i c d si e g n

.

1约束屈曲支撑( B R B )的工作原理1 . 1 B R B的基本构造

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约束屈曲支撑的基本构造【 J是：受力单元及侧撑构件之间涂上无粘结可膨胀材料或者不使用任何无粘结材料，并在受力

单元及侧撑构件间预留一定的空隙，以便形成滑移界面，同时为了保证轴力只沿受力单元传递，只有受力单元与框架结构连接(如图 1 )。通常用的受力单元是钢板，而侧撑构件是钢管。

莲茎薹垂薹图 2屈曲约束支撑工作原理

2研究现状在我国，约束屈曲支撑的研究才刚刚起步，许多学者对此展开了研究。

台湾大学蔡克铨等研究了无粘结材料对约束屈曲支撑抗震性能的影响，并开发了双套筒双内核约束屈曲支撑 l Z l,见图

3。该种支撑两个套筒内各自插入一片内核单元，组合后的两个内核单元端部夹住节点板进行连接，解决了传统型约束届曲支撑需要设置拼接板与框架连接而造成连接长度过长、螺栓多、

有效约束区短等问题，并对这种支撑进行了理论和试验分析。 图1 B R B的基本构造1 . 2B R B工作原理

台湾大学陈正诚等制作了 3组共 1 2个试件[ 3 1,其内核受力单元均采用 A 3 6矩形钢板，约束单元分别采用钢筋混凝土、钢管混凝土和组合钢管，进行对比试验研究。结果显示，所有支撑均具有较高的耗能能力。

滑移界面允许受力单元和侧撑构件之间发生相对滑动 (如

图2 )。侧撑构件约束了受力单元的横向变形，同时也防止了受力单元受压时的整体屈曲，即在受拉和受压时都达到了屈服。

台湾逢甲大学的蔡崇兴和刘育诚提出了简易强化式约束

4] -[ 5],并申请了专利，见图 4。这种支撑构造简单， 这样使受力单元达到非常高的应力水平，超过了受力单元材料屈曲耗能支撑1侧撑构件和主受力构件一端采用一体成的屈服强度，使滞回曲线稳定饱满，在地震反复荷载下具有良元需使用无粘结材料，好的滞回耗能性能。 形方式，另一端采用分离式，并进行了实验研究。

[收稿日期] 2 0 1 3— 1 2— 2 7 [作者简介] 杨菊( 1 9 8 1一 ),女，江苏常州人，江苏省常州建设高等职业技术学校讲师，研究方向：钢结构的教学。强寒丹( 1 9 8 7一 ),女，江苏常州入，江苏筑森建筑设计有限公司助理工程师，研

究方向：钢结构稳定理论。 仇东( 1 9 8 7一 ),女，江苏常州人，江苏省常州建设高等职业技术学校助讲，研究方向：结构抗震理论。1 2

2 0 1 4年

湖南工业职业技术学院学报

第1期

图 3双钢管约束屈曲支撑的连接

图 6四个方矩管捆绑组成的防屈曲支撑

广州大学周云等人针对约束屈曲耗能支撑端部容易破坏和缺乏低屈服点钢的情况，提出一种新的约束屈曲耗能支撑设计思想【“】,即“核芯单元局部削弱相当于其它部分加强”,并给出

“开孔式”和“开槽式”两种新型约束屈曲耗能支撑方案，见图 7,利用在芯材管上开孔或开槽的方法实现屈服段和非屈服段的图4简易强化式约束屈曲支撑构造示意图清华大学的刘建彬对约束屈曲支撑进行了有限元数值分析和构件稳定性的研究。通过对支撑整体和局部稳定分析，给出了实现支撑约束屈曲所需的约束套筒的刚度和承载力要求，分工。

并提出了支撑与框架连接段的简化计算方法。同济大学的邓长根、申波同、哈敏强等对约束屈曲支撑的稳定问题进行了理论推导、数值分析、试验研究，并且对设置约束

图 7三重钢管约束屈曲耗能支撑构造设计图

南京工业大学郑廷银、杨菊、徐士云、强寒丹对双 T形矩形钢管约束屈曲支撑分别进行了有限元研究和试验分析，探讨其抗震性能啕。

屈曲支撑的钢框架结构进行了弹塑性时程分析，并试图将约束屈曲支撑的应用范围推广至空间结构。 哈尔滨工业大学李妍、吴斌等对一字形外包钢管的约束屈力，其中静力往复试验结果表明，约束屈曲支撑阻尼器具有很

上海同济大学李国强等人自主研发了 T J约束屈曲耗能支撑[ I 3】,对其进行试验研究，并通过国家建设部科技发展中心专家支撑的具体设计方法，目前该种支撑已在大量实际工程中使

曲支撑阻尼器进行了试验研究：静力往复试验和子结构拟动组的检验，论证其具有良好的力学性能，还给出了 T J约束屈曲好的抗震特性和耗能性能，拟动力试验结果表明，地震作用下钢用。

支撑阻尼器结构的抗震能力有了很大的提高，能非常有效地降低结构的最大位移。 湖南大学陈煜、河北工业大学董艳英髑用有限元程序分别

3国内应用现状约束屈曲支撑具有自重轻、安装方便且布置灵活等优点，

因此能降低建筑结构基础成本、加快工程进度。近年来，国内的 某些高层建筑尝试使用约束屈曲支撑，见表 l、表2。 表1台湾约束屈曲支撑( B R B )应用现况工程名称工程性质工程规模台北县政府行政大楼钢结构，新建：地上3 3层、地下4层，约4 7 0 0 0 台湾省科技大学目际大楼。铜结构，新建地上l 2层、地下 3层.约3 6 5 0 1 d。奇美电子南科四号厂 .钢结构，新建基隆某住宅大楼制震朴强钢结构，新建地上 7层地上 3 l层、地下 5层 .

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