屈曲約束支撐(BRB)屈曲約束支撐(Buckling-Restrained Brace),簡稱BRB···
屈曲約束支撐(BRB)
屈曲約(yue)束支撐(Buckling-Restrained Brace),簡(jian)稱(cheng)BRB,它具有受壓(ya)時(shi)屈服而不屈曲的優點,既可以(yi)像普(pu)通支撐一樣為結(jie)構提供附加剛度,又能夠(gou)耗散地震的能量(liang),降(jiang)低結(jie)構主(zhu)要構件在(zai)地震中的損傷,保護(hu)主(zhu)體結(jie)構。
BRB一般由(you)三部分組成,即(ji)核(he)心(xin)單元(yuan)(yuan)、外約束(shu)單元(yuan)(yuan)以(yi)及核(he)心(xin)單元(yuan)(yuan)與(yu)外約束(shu)單元(yuan)(yuan)之間的(de)無粘結材料。
核(he)心(xin)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)為(wei)主要受力構(gou)件,由低屈(qu)服(fu)點鋼(gang)組成,其(qi)形狀一般有一字型(xing)和十字型(xing)兩種。外(wai)約(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)提供側向約(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu),防止(zhi)核(he)心(xin)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)發生屈(qu)曲(qu)失(shi)穩(wen),常用的有鋼(gang)管(guan)混凝土(tu)約(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)及(ji)純(chun)鋼(gang)約(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan),無(wu)粘結(jie)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)包裹在核(he)心(xin)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)的表面,起到(dao)減小核(he)心(xin)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)與(yu)外(wai)約(yue)束(shu)(shu)(shu)(shu)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)之間(jian)摩擦力的作用。
屈曲(qu)約(yue)束支撐(cheng)一方(fang)面可以避免普(pu)通鋼支撐(cheng)拉壓承載力差異(yi)顯著(zhu);另一方(fang)面具有金屬阻(zu)尼(ni)器(qi)耗(hao)能(neng)能(neng)力,在結構中(zhong)充(chong)當保險絲的作用,使結構處于彈(dan)性狀態。
2.BRB與普通支撐框架設計異同點
設計項目 | 普通支撐框架 | 屈曲約束支撐框架 |
支撐布置 | 可選用X型支撐布置 | 不可(ke)選用X型支撐布置 |
構件驗算 | 小震和風荷載(zai)下需要進行穩(wen)定(ding)承載(zai)力驗算 | 小震和風載荷下只進行強(qiang)度驗算,產品本身已滿足(zu)穩(wen)定性要求 |
節點設計 | 根據(ju)支撐抗拉(la)屈服承載力設(she)計 | 根據(ju)支撐極(ji)限支撐力設計(ji) |
彈塑性時程分析 | 應采(cai)用拉壓不對稱滯回模(mo)型(xing) | 可采用簡單(dan)雙線型滯(zhi)回(hui)模型 |
狀態 | 傳統支撐框架 | 防屈曲支撐框架 | ||
主體結構 | 普通支撐 | 主體結構 | 防屈曲支撐 | |
小震 | 彈性 | 彈性 | 彈性 | 彈性 |
中震 | 彈性或塑性 | 彈性或屈曲 | 彈性 | 塑性(耗能) |
大震 | 塑性 | 屈曲 | 彈性或塑性 | 塑性(耗能) |
中、大震后 | 拆除損壞部分,影響建筑使用 | 可更(geng)換防(fang)屈(qu)曲支(zhi)撐,不影(ying)響建筑物使用 |
3.防屈曲支撐的優點
(1)承載(zai)力高、合理(li)調節抗側(ce)剛度
屈(qu)曲約束支撐:中心支撐框(kuang)架(jia)構件的抗震承載力驗算,應符合下列規(gui)定:
支撐(cheng)斜桿的(de)受壓(ya)承載(zai)力(li)應按下式驗算:
其中=1/(1+0.35) =()
式中:N為支撐斜桿的軸向力設計值;Abr為支撐斜桿的截面面積;為軸心受壓構件的穩定系數;為受循環荷載時的強度降低系數;、為支撐斜桿的長細比和正則化長細比;E為支撐桿鋼材的彈性模量;、分別為鋼材強度設計值和屈服強度;為支撐穩定(ding)破壞承載(zai)力抗震(zhen)調整系數。
=
式中,為防屈曲支撐芯材截面面積;為(wei)防屈曲支(zhi)撐芯材強度設(she)計(ji)值。
普通支(zhi)撐(cheng)是穩定受壓承載(zai)力控制,其剛(gang)度(du)(du)較大,因此(ci)對周邊連接構件(jian)受力影響(xiang)較大,防屈曲支(zhi)撐(cheng)可(ke)通過鋼(gang)套筒的約束作用使其保持穩定性要(yao)求,因此(ci)剛(gang)度(du)(du)可(ke)根據設(she)計需要(yao)進行調整,既節約了構件(jian)用鋼(gang)量,又減少了結構的基底剪(jian)力。小(xiao)震時防屈曲支(zhi)撐(cheng)的線(xian)彈性剛(gang)度(du)(du)高,可(ke)以很容(rong)易滿足規范的變(bian)形要(yao)求。
(2)延(yan)性與(yu)耗能(neng)性能(neng)良(liang)好
采用防(fang)(fang)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)曲支撐的(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)筑(zhu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)具(ju)(ju)有(you)優于普(pu)通結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)能(neng)(neng)(neng)力。第一,建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)剛(gang)度適當(dang),作(zuo)用于其上的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)用較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)。普(pu)通支撐因為既要(yao)滿足(zu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)剛(gang)度要(yao)求(qiu),又要(yao)滿足(zu)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)要(yao)求(qiu),斷(duan)面尺寸(cun)通常比防(fang)(fang)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)曲支撐大。這就使得(de)(de)建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)剛(gang)度較(jiao)(jiao)(jiao)大,從而導致(zhi)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)用較(jiao)(jiao)(jiao)大。反(fan)之,防(fang)(fang)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)曲支撐只要(yao)滿足(zu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)剛(gang)度要(yao)求(qiu)和(he)自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)強度要(yao)求(qiu)即可,自(zi)身的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)由外包(bao)鋼(gang)管(guan)及(ji)附著物(wu)來保證,因此內核鋼(gang)支撐有(you)效斷(duan)面尺寸(cun)較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao),建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)剛(gang)度適當(dang),從而使得(de)(de)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)用較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)。第二,建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)剛(gang)度在(zai)支撐屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)服后(hou)不(bu)(bu)會突(tu)然下(xia)(xia)降,結(jie)(jie)(jie)構(gou)整(zheng)(zheng)體延性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)好。普(pu)通支撐一旦受(shou)壓失(shi)(shi)穩就會推出工(gong)作(zuo),結(jie)(jie)(jie)構(gou)剛(gang)度就會突(tu)然下(xia)(xia)降,結(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)震(zhen)(zhen)(zhen)能(neng)(neng)(neng)力也就突(tu)然減(jian)小(xiao)(xiao)很多(duo),結(jie)(jie)(jie)構(gou)整(zheng)(zheng)體延性(xing)(xing)較(jiao)(jiao)(jiao)差。防(fang)(fang)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)曲支撐即使受(shou)壓屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)服,還會繼續保持承(cheng)載力,結(jie)(jie)(jie)構(gou)剛(gang)度降低幅(fu)度不(bu)(bu)大,結(jie)(jie)(jie)構(gou)整(zheng)(zheng)體仍然具(ju)(ju)有(you)較(jiao)(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)承(cheng)載力。第三,建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)在(zai)中震(zhen)(zhen)(zhen)和(he)大震(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)用下(xia)(xia)將(jiang)具(ju)(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)震(zhen)(zhen)(zhen)能(neng)(neng)(neng)力,主體結(jie)(jie)(jie)構(gou)構(gou)件(jian)損傷(shang)較(jiao)(jiao)(jiao)輕。普(pu)通支撐在(zai)中震(zhen)(zhen)(zhen)和(he)大震(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)用下(xia)(xia)失(shi)(shi)穩以(yi)(yi)后(hou)退出工(gong)作(zuo),框架(jia)梁、柱(zhu)將(jiang)依(yi)靠梁端和(he)柱(zhu)端的(de)(de)(de)(de)(de)塑性(xing)(xing)鉸來耗散(san)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)能(neng)(neng)(neng)量,主體結(jie)(jie)(jie)構(gou)必然損傷(shang)嚴重。防(fang)(fang)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)曲支撐在(zai)中震(zhen)(zhen)(zhen)和(he)大震(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)用下(xia)(xia)屈(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)服以(yi)(yi)后(hou),具(ju)(ju)有(you)更強和(he)更穩定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)量耗散(san)能(neng)(neng)(neng)力,耗散(san)作(zuo)用到結(jie)(jie)(jie)構(gou)中的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)能(neng)(neng)(neng)量,保護主體結(jie)(jie)(jie)構(gou),因此主體結(jie)(jie)(jie)構(gou)損傷(shang)較(jiao)(jiao)(jiao)輕。
(3)提供附加阻尼比(bi)
防屈曲(qu)支撐(cheng)(cheng)可(ke)根據項目特點,合(he)理設計(ji)的防屈曲(qu)支撐(cheng)(cheng)可(ke)使其(qi)在多遇地震(zhen)作用下(xia)屈服(fu)耗能,小(xiao)震(zhen)作用下(xia)提供附加阻尼比,減(jian)小(xiao)地震(zhen)作用,能減(jian)小(xiao)梁、柱、墻的截面大小(xiao),不(bu)僅能提高結構的安全性能,還(huan)能減(jian)小(xiao)工程造價(jia)。
(4)降低工程(cheng)綜合(he)造價
采(cai)用防屈曲支撐(cheng),可(ke)以(yi)(yi)(yi)減(jian)小基底剪力(li),降低結構(gou)(gou)所承受(shou)的(de)地震(zhen)(zhen)作(zuo)用,由(you)此(ci)可(ke)以(yi)(yi)(yi)減(jian)少梁、柱、基礎的(de)截面(mian)尺寸以(yi)(yi)(yi)及由(you)此(ci)產生的(de)施工費用。結構(gou)(gou)遭(zao)受(shou)地震(zhen)(zhen)時(shi),能(neng)量均由(you)防屈曲支撐(cheng)耗(hao)散,梁、柱等(deng)主體結構(gou)(gou)構(gou)(gou)件不會發生破壞(huai),是整個(ge)結構(gou)(gou)的(de)“保險絲”,大(da)震(zhen)(zhen)后可(ke)以(yi)(yi)(yi)方便更換(huan)損壞(huai)的(de)支撐(cheng)。
(5)安裝方便且經濟(ji)
防屈曲支撐可通過螺栓或(huo)者銷軸連接(jie)到節(jie)點板(ban),安(an)裝方便而且經濟(ji)。
4.安裝方式
人(ren)字(zi)撐 斜撐
5.節點安裝方式
節(jie)點安(an)(an)裝方式1 節(jie)點安(an)(an)裝方式2 節(jie)點安(an)(an)裝方式3 節(jie)點安(an)(an)裝方式4