防屈曲約束支撐是一種耗能元件,是新型的滯回耗能支撐。屈曲約束支撐與普通支撐#大的區(qū)別在于:普通支撐存在受壓屈曲的問題,而屈曲約束支撐在受拉和受壓狀態(tài)下都不會屈曲。這是因?yàn)榍s束支撐的主要耗能構(gòu)件,即內(nèi)核單元外圍有約束單元(一般為鋼套管)的限制,使核心單元在軸向壓力作用下,發(fā)生全截面屈服之前不會發(fā)生屈曲,從而有效的避免了普通支撐受壓時易屈曲的問題。內(nèi)核單元的滯回性能能夠耗散大部分地震能量,減小地震作用對主體結(jié)構(gòu)的損害。
屈曲約束支撐從截面來看是由核心單元,約束單元,填充材料單元三部分構(gòu)成,核心單元又稱芯材,一般選用低屈服點(diǎn)鋼材,是主要受力構(gòu)件,核心單元承擔(dān)軸向拉、壓力,常見截面形式有一字形,十字形,工字形,T形等;外圍約束單元即側(cè)提供側(cè)向剛度的單元,一般由方形(圓形)鋼管及其填充物構(gòu)成,主要作用是防止內(nèi)核單元發(fā)生屈曲;通常核心單元與外圍約束單元間會有一層由無粘結(jié)材料制作而成的滑動界面,防止二者之間因摩擦而增加核心單元的軸向力,使支撐的受拉與受壓力學(xué)性能相似,常用的材料有:聚乙烯、乳膠、橡膠、硅膠等。屈曲約束支撐沿長度方向的區(qū)段可以劃分為:連接段、加強(qiáng)段和核心段。
普通支撐受壓會產(chǎn)生屈曲現(xiàn)象,在反復(fù)荷載作用下滯回性能較差。屈曲約束支撐僅芯板與其他構(gòu)件連接,所受的荷載全部由芯板承擔(dān),外套筒和填充材料僅約束芯板受壓屈曲,使芯板在受拉和受壓下均能進(jìn)入屈服,滯回性能優(yōu)良。
防屈曲約束支撐與粘滯阻尼器減震技術(shù)相比,屈曲約束支撐具有以下優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)品制作成本較低:日常維護(hù)成本較低,可同時提供剛度和阻尼,可與黏滯阻尼減震技術(shù)兼容使用。
屈曲約束支撐一方面可以避免普通支撐拉壓承載力差異顯著的缺陷,另一方面具有金屬阻尼器的耗能能力,使主體結(jié)構(gòu)基本處于彈性范圍內(nèi)。屈曲約束支撐的應(yīng)用可以全面提高傳統(tǒng)的支撐框架在中震和大震下的抗震性能。
防屈曲約束支撐與傳統(tǒng)抗震技術(shù)相比,提供附加阻尼,降低地震作用,在多遇地震、設(shè)防地震和罕遇烈度下均具有保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的作用,可方便進(jìn)行性能化設(shè)計(jì),避免現(xiàn)場濕作業(yè),施工周期短,建筑終身造價低。另外,可按V型、人字形、單斜形布置,可采用螺栓連接、鉸接、焊接等多種連接形式,施工方便。
防屈曲約束支撐在多遇地震時為彈性狀態(tài),其作用與普通支撐相同。在罕遇地震下屈曲約束支撐的滯回耗能效果明顯,增大了結(jié)構(gòu)的阻尼,提高鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震性能。經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的屈曲約束支撐鋼框架結(jié)構(gòu),通過查看防屈曲約束支撐鋼框架結(jié)構(gòu)性能點(diǎn)及其前四步與后一步的鉸狀態(tài),發(fā)現(xiàn)能夠達(dá)到建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。
防屈曲約束支撐由鋼芯、約束部件和隔離材料三部分組成。與普通鋼支撐相比,防屈曲約束支撐具有以下優(yōu)點(diǎn):不但能向建筑結(jié)構(gòu)提供剛度,還可以提供等效附加阻尼,具有支撐和阻尼器雙重功效;在強(qiáng)震發(fā)生時,不僅可以曲阜耗能,還能保持承載力,具有足夠的強(qiáng)度和延性儲備。