屈曲约束支撑的作用原理和应用范围

一   屈曲约束支撑

屈曲约束支撑是由芯材、约束芯材屈曲的套管和位于芯材和套管间的无粘结材料及填充材料组成的一种支撑构件。这是一种受拉时同普通支撑而受压时承载力与受拉时相当且具有消能机制的支撑。 

按结构设计中不同的刚度、承载力及耗能要求，TJ屈曲约束支撑有耗能型、承载型和屈曲约束支撑阻尼器三种类型。

按屈曲约束支撑本身的构造形式，TJ屈曲约束支撑分为纯钢型及填充型两种类型，适用范围如下表：

产品介绍

1、工作原理
       屈曲约束耗能支撑，又之称为“防屈曲支撑”或“耗能支撑”。其工作的基本原理是：构件内力由位于支撑中心的芯材来承受，芯材在轴向荷载作用下发生屈服耗能，而外围的屈曲约束机制（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非常狭小的空气层，可以减小或消除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，也即外围约束机制是不承受轴向荷载作用。

2、构造组成
       屈曲约束耗能支撑的构造组成可以分为两方面：横向构成和纵向构成。
       横向构成分为三部分：核心单元（可屈服的钢芯）、约束单元（钢套管）和滑动机制单元（又称无粘结层）。
       核心单元可以由不同屈服强度的钢材制成，是主要受力及耗能的单元，截面形式可为一字、十字、H 型等。
       约束单元则是为芯材提供约束机制而不承受轴向荷载作用，以防止核心单元受压时发生整体失稳。
       滑动机制单元或无粘结层通常由橡胶、聚乙烯、硅胶、乳胶等组成。

图1：屈曲约束耗能支撑结构示意图

3、性能测试
       屈曲约束耗能支撑产品性能测试及其性能指标应满足《建筑结构抗震规范》（GB50011-2010）中12.3和《建筑消能阻尼器》（JG/T209-2012）中6.4和7.4的规定。
       屈曲约束耗能支撑产品检验标准按照《建筑结构抗震规范》（GB50011-2010）中12.3和《建筑消能阻尼器》（JG/T209-2012）中第8条和第9条的规定。

图2：屈曲约束耗能支撑力学性能曲线示意图

图中：
       Fy：屈服承载力(Yield Damping Force)；
       Fmax：最大承载力（Maximal Damping Force）；
       K1：弹性刚度(Elastic Stiffness)；
       K2：第2刚度(Second Stiffness)；
       Dy：屈服位移(Yield Displacement)；
       Du：极限位移(Ultimate Displacement)。
4、产品表示及规格参数
       常用屈曲约束耗能支撑根据约束方式分为钢套筒与砂浆（或混凝土）组合提供约束型，代号为C；全钢结构约束型，代号为S。
       屈曲约束耗能支撑标记由产品名称BRB、分类代号、屈服承载力（KN）和屈服位移（mm）组成。

       例如，由钢套筒与砂浆组合提供约束，屈服承载力为2500KN，屈服位移为1.5mm的屈曲约束耗能支撑，标记为：BRB-C×2500×1.5。

5、产品连接方式

       屈曲约束耗能支撑的连接方式主要有三种：焊接、螺栓连接和销轴连接。
       国内通常采用焊接方式，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。

6、产品选型
       屈服承载力在100KN-10000KN范围内的各种屈曲约束耗能支撑，客户可在此范围内任意选择。