屈曲约束支撑

发布时间:2017-06-15   作者:admin

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,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。

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。

屈曲约束支撑1.png

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。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。

二、产品优点

1. 承载力高 

抗震设计中,普通支撑的轴向承载力设计值为:

屈曲约束支撑公式1

屈曲约束支撑的轴向承载力设计值为:

屈曲约束支撑公式2

式中:——约束屈服段的钢材截面面积;——芯板钢材的屈服强度标准值。

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

屈曲约束支撑有耗能型屈曲约束支撑、承载型屈曲约束支撑和屈曲约束支撑阻尼器三种类型。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。

耗能型屈曲约束支撑的芯板采用低屈服强度钢材(钢材牌号为Q160LY和Q225LY)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)。屈曲约束支撑型阻尼器的芯板采用低屈服强度钢材(钢材牌号为Q100LY、Q160LY和Q225LY)。

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Q160国产低屈服点钢芯板滞回曲线

屈曲约束支撑芯板屈服段钢材性能指标

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四、连接形式

1. 两端焊接型屈曲约束支撑焊接连接

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2. 两端高强螺栓型屈曲约束支撑螺栓连接

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屈曲约束支撑6.png

3. 两端销轴型屈曲约束支撑销轴连接

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屈曲约束支撑8.png

五、耗能型屈曲约束支撑参数表


表B-1  Q160系列耗能型屈曲约束支撑参数参考表
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续表B-1  Q160系列耗能型屈曲约束支撑参数参考表
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注:除表中所列屈曲约束支撑型号外,亦可根据工程实际需求进行定制。


表B-2  Q225系列耗能型屈曲约束支撑参数参考表
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续表B-2  Q225系列耗能型屈曲约束支撑参数参考表
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注:除表中所列屈曲约束支撑型号外,亦可根据工程实际需求进行定制。


表B-3  Q235系列耗能型屈曲约束支撑参数参考表
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续表B-3  Q235系列耗能型屈曲约束支撑参数参考表
屈曲约束支撑14.png

注:除表中所列屈曲约束支撑型号外,亦可根据工程实际需求进行定制。