屈曲約束支撐在工程中的應(yīng)用研究

1、會計(jì)學(xué)1屈曲約束支撐在工程中的應(yīng)用研究屈曲約束支撐在工程中的應(yīng)用研究以下幾個方面分別介紹：一一. 屈曲支撐及其特點(diǎn)屈曲支撐及其特點(diǎn)圖1 屈曲約束支撐構(gòu)件組成示意圖 1.屈曲約束支撐簡介屈曲約束支撐（bukling-restrained brace）簡稱屈曲支撐（BRB），是一種在受拉和受壓均能達(dá)到屈服而不發(fā)生屈曲失穩(wěn)的軸向受力構(gòu)件，一般地，BRB由三部分組成，即核心單元（芯材）、約束單位以及藥材和約束單元之間的無粘結(jié)材料組成，如圖1所示。一一. 屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)） 核心單元構(gòu)件是主要受力構(gòu)件，由低強(qiáng)度鋼板組成，常見的形狀為十字形和一字形，約束單元提供側(cè)向約束，防止芯材

2、受壓時發(fā)生屈曲失穩(wěn)，目前常用的為鋼管砼，無粘結(jié)材料倉裹在核心單元的表面，用于消除核心單元與約束單元之間的摩擦力。 屈曲支撐于本世紀(jì)初在美國、日本等國得到了廣泛的研究與應(yīng)用，近年來，在我國已得到廣泛關(guān)注，并部分用于實(shí)際工程中，如上海東方體育中心、上海世博中心、北京銀泰中心、以及中小學(xué)抗震加固改造等等。如下所示：1. 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型支撐支撐框架梁框架梁框架柱框架柱桁架桁架主體結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)總用鋼量總用鋼量屈曲約束支撐屈曲約束支撐431t2341t3063t1959t7794t普通支撐普通支撐1120t2458t3271t1959t8808t一一. 屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）2 屈

3、曲支撐的特點(diǎn)（與普通支撐的對比）：普通支撐常用的形式：圖3、圖4圖3 中心支撐圖4 偏心支撐一一. 屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）屈曲支撐常用的形式如圖5所示：圖5 屈曲支撐一一.屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）a.普通中心支撐：特點(diǎn)：支撐受壓屈曲，剛度迅速下降，承載力低，耗能受力差。b.普通偏心支撐：特點(diǎn)：有耗能梁段，耗能性能好，但支撐強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，震后修復(fù)困難。c.屈曲約束支撐：特點(diǎn)：支撐不會屈曲，只會屈服，通過支撐屈服耗能保護(hù)梁、柱構(gòu)件不破壞，減小了大震下的變形，且因只發(fā)生支撐屈服，震后易于更換。支撐剛度的強(qiáng)度完全發(fā)揮，一般來說，相同剛度下，承載能力比普通支

4、撐提高310倍。一一.屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)）屈曲支撐及其特點(diǎn)（續(xù)） “小震經(jīng)濟(jì)”、“中震不壞”、“大震易修”是屈曲約束支撐的特點(diǎn)，顯然完全達(dá)到了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗震設(shè)防三水位“小震不壞、大震不倒、中震可修”，而且在此基礎(chǔ)上更上一層樓。1. 二本課題研究的目的和意義二本課題研究的目的和意義 1屈曲支撐具有良好的承載力，更具有非常好的變形耗能能力，減震作用十分明顯，新編國家抗震規(guī)范GB50011-2010正式規(guī)定消能減震結(jié)構(gòu)的抗震性能明顯提高時，主體結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造可以適當(dāng)降低，最大可降低1度，這對于現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)的加固改造具有十分重要的意義。1. 二本課題研究的目的和意義（續(xù)二本課題研究的目的和意

5、義（續(xù)）2近年來，本院設(shè)計(jì)的工程日趨復(fù)雜，性能化設(shè)計(jì)將成不可避免，通過學(xué)習(xí)中震、大震下屈曲支撐的彈塑性設(shè)計(jì)方法，對今后的復(fù)雜工程設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。1. 三本課題研究需要解決的問題：三本課題研究需要解決的問題：1：了解屈曲支撐的性能、構(gòu)造特點(diǎn)及國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀。2：掌握屈曲支撐兩階段計(jì)算分析方法，重點(diǎn)突破彈塑性階段的計(jì)算分析方法。3：選擇合適工程應(yīng)用。1. 四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 屈曲支撐根據(jù)工程應(yīng)用模式的不同，可分為耗能型屈曲支撐，屈曲約束支撐型阻尼器和承載型屈曲支撐三類。四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （續(xù)）（續(xù)）1承載型屈曲支撐設(shè)計(jì)：小震作用：N0.9f

6、ayA1N- 屈曲支撐軸力設(shè)計(jì)值fay 芯材的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)1 芯材的截面面積中震作用：滿足“中震不屈服”的要求。計(jì)算軟件：采用satwe計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力，在通過查屈曲支撐手冊選取屈曲支撐的截面。四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （續(xù)）（續(xù)）2耗能型屈曲支撐設(shè)計(jì)：小震作用下，計(jì)算方法與承載型屈曲支撐相同。中震和大震下的驗(yàn)算應(yīng)采用彈性性分析，此時，屈曲支撐采用雙線性恢復(fù)力模型。圖6計(jì)算軟件：靜力彈塑性采用ETABS，動力彈塑性采用SAP2000，Perform-3D等軟件。qkkN Nby y圖6四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （續(xù)）（續(xù)）3屈曲支撐型阻尼器：屈曲支撐型阻尼器是一

7、種位移相關(guān)型消能器，其設(shè)計(jì)方法同位移型阻尼器；小震時，鋼材即進(jìn)入屈服耗能，并產(chǎn)生附加阻尼，附加阻尼按下述公式確定：Qa=Wcj/(4Ws)Qa 屈曲支撐附加有效阻尼Wcj 第j個屈曲支撐在結(jié)構(gòu)預(yù)期層間位移計(jì)uj下往復(fù)循環(huán)一周所消耗的能量。Ws 設(shè)置屈曲約束支撐的結(jié)構(gòu)在預(yù)期位移下的總應(yīng)變能，中震和大震下的驗(yàn)算采用彈塑性分析法。計(jì)算軟件，與耗能型屈曲支撐相同。四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （續(xù)）（續(xù)）4屈曲支撐的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：根據(jù)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)原則：對耗能型或屈曲支撐阻尼器：Fc1.2WNysc對承載型屈曲支撐：Fc1.2NyscFc 承受屈曲約束支撐軸力的鏈接作用力設(shè)計(jì)值。W 應(yīng)變強(qiáng)

8、化調(diào)整系數(shù)，根據(jù)芯材的型號取1.52.0。Nysc 屈曲約束支撐屈服承載力。五五.屈曲支撐工程應(yīng)用實(shí)例及普通支撐的比較屈曲支撐工程應(yīng)用實(shí)例及普通支撐的比較屈曲約束支撐位置El-centro波反應(yīng)譜曲線普通支撐滯回模型 屈曲支撐滯回模型節(jié)點(diǎn)位置圖表1 普通支撐方案計(jì)算模型X向頂部角點(diǎn)位移及位移比表2 屈曲約束支撐方案計(jì)算模型X向頂部角點(diǎn)位移及位移比X向地震作用下兩種方案位移比值纖維鉸9321 纖維鉸 9335 纖維鉸 6194 纖維鉸 6200 屈服個數(shù)普通支撐方案屈曲約束支撐方案220gal-x2/6652/662(DL + 0.25LL) 荷載組合 去除構(gòu)件分析中間桁架的DCR值 六本課題的

9、研究成果六本課題的研究成果l通過本課題的研究，成功的設(shè)計(jì)了連體結(jié)構(gòu) ，解決了屈曲支撐 設(shè)計(jì)和構(gòu)造上的相關(guān)問題l參加了首屆屈曲支撐應(yīng)用研討會，并作大會主題發(fā)言l在建筑結(jié)構(gòu)雜志上發(fā)表論文一篇（ 已通過審稿）Thanks!四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 屈曲支撐根據(jù)工程應(yīng)用模式的不同，可分為耗能型屈曲支撐，屈曲約束支撐型阻尼器和承載型屈曲支撐三類。四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （續(xù)）（續(xù)）1承載型屈曲支撐設(shè)計(jì)：小震作用：N0.9fayA1N- 屈曲支撐軸力設(shè)計(jì)值fay 芯材的屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)1 芯材的截面面積中震作用：滿足“中震不屈服”的要求。計(jì)算軟件：采用satwe計(jì)算構(gòu)件內(nèi)力，在通過查屈曲支撐手冊選取屈曲支撐的截面。四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)：四屈曲支撐設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （續(xù)）（續(xù)）4屈曲支撐的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：根據(jù)強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的