基本概念
屈曲约束支撑,又称为“防屈曲支撑”或“耗能支撑”。目前国内外主要存在三种不同的称呼方式,如“无粘结支撑UBB(unbonded brace)”,此称呼以日本学者居多,主要是从防屈曲支撑的构成特点及约束机制出发;美国学者则更多地从其受力特点考虑,将其称之为“屈曲约束支撑BRB”(buckling-restrained brace)。中国台湾地区则习惯称之为“挫屈束制支撑”或“降服支撑”(yielding bracing)或“挫屈防止支撑”( buckling-inhibited brace)。
无论采用何种称呼方式,无论采用怎样的屈曲约束机制,屈曲约束支撑工作的基本原理都是相同的:构件内力由位于支撑的芯材来承受,芯材在轴向荷载(拉力和压力)作用下发生屈服耗能,而**的屈曲约束机制(钢管或钢管混凝土)则限制约束支撑中心的芯材发生弯曲,避免芯材受压屈服前时发生屈曲。由于泊松效应的存在,芯材受压时会发生膨胀,故在芯材和填充料(砂浆、配方混凝土等)之间设置有一层无粘结材料或狭小的空气层,可以减小或去掉芯材承受轴向力时传递给填充料(砂浆或混凝土)和外套管的力,也即**约束机制是不承受轴向荷载作用。
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屈曲约束支撑产品的构造及性能
支撑是一种经济的抗侧力构件,它既能提高结构的刚度和承载力,又不影响建筑采光以及内部空间的分割,且施工方便。传统的带支撑框架有支撑框架CBF(Concentrically Braced Frame)和偏心支撑框架EBF(Eccentrically Braced Frame)。中震和强震时,CBF中的支撑会受压屈曲和受拉屈服,而屈曲会使受压承载力减少,从而限制了支撑作为抗侧力构件的耗能能力,因而大多数抗震规范都对支撑的抗震承载力进行调低。EBF通过偏心梁段的屈服,限制支撑的屈曲,可是结构具有较好的耗能性能。但是由于偏心梁段屈服,地震后结构复原较为困难,且支撑的刚度得不到发挥。
由于支撑屈曲不利于能量耗散,因此相对于传统CBF提出了一种新的可以避免支撑屈曲的体系,称为屈曲约束支撑钢框架BRBF(Buckling Restrained Braced Frame),屈曲约束支撑(Buckling-restrained Brace)由芯材,外套筒以及套筒内无粘结材料组成(如图1所示)。虽然BRB形式多样,但原理基本相似,利用刚度较大的外套筒拟制芯板的屈曲。 优良屈曲约束支撑生产厂家哪家好屈曲约束支撑规格表?
屈曲约束支撑的连接方式
国内项目通常采用焊接连接方式较多,因为焊接方式施工较为简单、便捷,性价比也比较高。
螺栓连接施工比较麻烦,且精度要求较高。
销轴连接方式比较美观,具有建筑艺术感,但价格较为昂贵,且加工及施工精度要求很高。
当然,也可以根据具体情况采用混合连接,例如为兼顾建筑美感与施工便利性,通常下端连接采用销轴连接,上端采用焊接连接(因上端节点部分经常会被吊顶等遮挡,节点做法对于建筑观感的影响不灵敏)。
屈曲约束支撑安装施工工法
我国一直是地震多发的地区,随着国民经济的发展,人们对提高建筑物抵抗地震灾害的能力、减少地震中人员伤亡财产损失的要求越来越高。在提高结构抗震能力的方法中,屈曲约束支撑是能将承载构件和耗能减震构件合二为一的功能、经济、新技术型的结构构件,通过对普通钢支撑采取约束措施,可以全部避免受压屈曲,效率很大提高,同时屈曲约束支撑在达到其屈服强度状态时受压和受拉均可进入屈服状态,且滞回曲线饱满,又能起到良好的耗能减震的作用。
屈曲约束支撑在国内外应用已相当完整,特别是在国外一些地震多发地区,如日本、美国、加拿大等。我国从2003年开始在实际建筑物用屈曲约束支撑到至今,已在许多地区重要的项目工程中采用了屈曲约束支撑抗震技术。但我国并没有相应的屈曲约束支撑施工、验收等统一的标准,远不能满足我国对这种抗震新技术应用急剧增长的需求,因此通过总结人民日报社报刊综合业务楼、河南省人民检察院侦查技术和通讯指挥大楼、新疆喀什海景华庭大厦等工程屈曲约束支撑构件的不同连接节点及不同安装方法,形成了本工法,具有施工便利、省时省工等特点,对同类工程具有明显的指导意义。
屈曲约束支撑工作原理?
屈曲约束支撑的力学性能要求
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第8.1.6条文说明中规定:对耗能型屈曲约束支撑,试验时依次在1/300,1/200,1/150,1/100支撑长度的拉伸和压缩往复各3次变形。试验得到的滞回曲线应稳定、饱满,具有正的增量刚度,且后一级变形第3次循环的承载力不低于历经超大承载力的85%,历经超大承载力不高于屈曲约束支撑极度承载力计算值的1.1倍。
对疲劳性能有要求的还应在设计位移幅值下连续加载30圈,屈曲约束支撑的主要设计指标误差和衰减量不应超过15%,且不应有低周疲劳现象。
建议:
①对于耗能型屈曲约束支撑,如中震不屈服型,可以采用《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定的试验标准,加载12圈即可,可不进行加载30圈的疲劳试验;对于中震即开始屈服耗能型,建议增加疲劳性能测试,按照12圈+30圈进行试验检验;②在进行疲劳性能测试时,在设计位移和L/150中的较大幅值下连续加载30圈,屈曲约束支撑的主要设计指标误差和衰减量不应超过15%,且不应有低周疲劳现象。
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屈曲约束支撑冬季施工措施
1.组织措施
B)施焊前采取合理有效的焊接地点挡风、挡雨雪措施
4材料要求
A) 钢结构制作和安装用的钢尺、量具,应和土建单位用的钢尺、量具,用统一的精度级别进行鉴定。并制定土建施工单位和钢结构的不同验收标准和不同温度膨胀系数差值的调整措施。
B) 在负温下施工的钢结构工程,在满足设计要求的前提下,应选择屈服强度较底,冲击韧性较好的低氢型或钛钙型焊条。
C) 碱性焊条在使用前必须按照产品出厂证明书的规定进行烘培,烘培合格后,存放在80~100度的烘箱内,使用时取出放在保温筒内,随用随取。负温下焊条外露超过2h的应重新烘培。焊条的烘培次数不宜超过3次。
D ) 焊剂在使用前必须按照产品出厂证明书的规定进行烘培,其含水量不能大于0.1%,在负温下焊接时,焊剂重复使用不得超过2h,否则必须重新烘培。
E) 气体保护焊用的二氧化碳,纯度不宜低于99.5%(体积比),含水率不得超过0.005%(重量比)。使用瓶装气体时,瓶内压力低于1N/㎜2时应停止使用。在负温下使用时,要检查瓶嘴有无冰冻堵塞的现象。
F) 钢结构使用的涂料应符合负温下涂刷的性能要求,禁止使用水基涂料。
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