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
我司具备研发、设计和生产屈服承载力在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。有其他特殊要求的,可与我司相关技术人员沟通。