消能减震技术——屈曲约束支撑

某医院建筑屈曲约束支撑消能减震方案分析论文
《医院建筑屈曲约束支撑消能减震方案分析》
本文旨在分析医院建筑中采用屈曲约束支撑消能减震方案的结构安全及其效果。

首先，根据相关规定，本文从建筑物的结构安全出发，利用屈曲约束支撑消能减震方案，改善结构的抗震性能，为医院提供高耐震度的保护。

其次，本文分析了屈曲约束支撑消能减震方案的设计理念和具体实施过程。

所设计的屈曲约束支撑消能减震方案可以将地基地震冲击力分散至结构内部，减少钢筋混凝土构件承受的应力，减缓结构因地震影响而来的冲击，有效增强结构的抗震性能。

最后，本文对采用屈曲约束支撑消能减震方案的医院建筑进行了简单模拟和振动测试，证明该方案可以有效减缓结构受地震影响而来的振动，并使结构保持稳定。

综上所述，屈曲约束支撑消能减震方案可以较好地改善医院建筑结构的抗震性能，增加结构的抗震能力，有效保护医院建筑免受地震破坏。

屈曲约束支撑（BRB）在某钢结构教学楼中的应用摘要：消能减震技术在高烈度地区建筑抗震设计中应用越来越广泛，以云南某7度区教学楼结构设计为例，在钢结构体系中应用了屈曲约束支撑（BRB）减震技术，通过探讨设计方法、设计思路及分析计算结果，对在钢结构中应用屈曲约束支撑（BRB）减震技术的效果进行了总结。

关键词：钢结构屈曲约束支撑（BRB）；减震技术1.项目概况某教学楼项目位于云南省，抗震设防烈度7度（0.15g），设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类。

教学楼采用钢框架结构体系，钢框架抗震等级为三级；为了提高结构的抗震性能，尤其是罕遇地震下结构的抗倒塌性能，确保结构在地震作用下的安全性，本工程采用了减震技术。

2.设计方法2.1 减震设计目标本工程减震设计目标为：在多遇地震作用下，结构须完全保持弹性，非结构构件无明显损坏；在罕遇地震作用下，其消能减震器系统的功能仍能正常发挥。

（具体详表2.1）2.2 减震器选择本项目采用的消能减震器是屈曲约束支撑。

屈曲约束支撑是利用芯材作为能量吸收材料，利用钢材的屈服变形滞回耗能来吸收地震能量，属位移型阻尼器。

屈曲约束支撑解决了普通钢支撑的失稳破坏的问题，使钢结构支撑在受拉和受压时候性能一致，从而大大提高了钢材的利用率。

屈曲约束支撑成为了结构的耗能元件，起到结构“保险丝”的作用。

屈曲约束支撑结构延性性能好，耗能能力强，且施工方法与普通钢结构支撑相同，施工进度快，质量可靠。

2.3减震设计思路消能减震结构主要是通过设置消能减震装置以控制结构在不同烈度地震作用下的预期变形，从而达到不同等级的抗震设防目标。

具体设计内容主要包括确定PKPM软件中结构的等代支撑刚度，确定消能减震器参数和数量，以及消能减震器的安装位置及型式；计算附设减震器的减震结构在多遇地震作用下的结构响应，进行弹性时程分析，复核小震下位移角；罕遇地震作用下，进行弹塑性位移验算，承载力不足的构件进行相应调整，最后完成与阻尼器相连的连接构件和结构构件的设计。

屈曲约束支撑（BRB）消能减震控制分析伍定一【摘要】高烈度区（Ⅷ度及以上）结构采用传统的延性抗震设计方法往往存在以下主要问题：采用传统的框架结构体系，在小震作用下难以满足1/550的层间位移角要求，采用框架-剪力墙体系，结构刚度太大，吸收的地震力大大增加，剪力墙超配筋现象严重，且建筑功能上很多时候限制了剪力墙的布置位置；通过加大结构截面、增加配筋来抵抗地震，结果是断面越大，刚度越大，地震作用也越大，往往给设计带来了很大难度。

采用屈曲约束支撑方案，既能给结构提供小震作用下的附加阻尼比，小震时，屈曲约束支撑仍处于弹性状态，具有足够侧向刚度保证结构满足使用要求，当发生中、强地震时，随着结构侧向变形的增大，屈曲约束支撑率先进入非弹性状态，提供较大阻尼，大量消耗输入结构的地震能量，从而保护主体结构及构件在强震中免遭严重破坏，确保结构安全。

本文分析了某工程在大震作用下的弹塑性变形性能、层间位移角，大震作用下的塑性铰出现顺序和位置、薄弱环节及破坏机制等，同时分析了防屈曲耗能支撑结构在大震作用下的屈服特性。

【期刊名称】《低碳世界》【年(卷),期】2016(000)026【总页数】3页(P157-158,159)【关键词】屈曲约束支撑(BRB);静力弹塑性(Pushover)分析;附加阻尼比;塑性铰【作者】伍定一【作者单位】常德市规划建筑设计院有限责任公司，湖南常德415000【正文语种】中文【中图分类】TU352.1本工程位于新疆省乌鲁木齐市，为一小区内配套幼儿园，3层，建筑物总高度14.400m。

地上部分为屈曲约束耗能支撑的框架结构体系，抗震设防烈度Ⅷ度，设计基本地震加速度为0.2g；设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类场地。

框架的抗震等级为一级。

50年一遇的基本风压为0.6kN/m2，粗糙度为B类［1］。

对结构进行罕遇地震作用下的静力弹塑性（Pushover）分析，是在基于性能的抗震设计方法中，以量化的计算结果来评价结构在大震作用下是否满足“不严重破坏，变形不大于弹塑性变形限值”的抗震性能目标的具体实现手段之一。

屈曲约束支撑对结构抗震的作用摘要：屈曲约束支撑作为一种抗震耗能构件，有着抗震性能好，实用性强，经济环保甚至能缩短工期等优势，已广泛应用到各种建筑中。

屈曲约束支撑不同于普通支撑，小震下可以提供结构刚度，在中震和大震时，在提供结构刚度的同时，又起到耗能的作用，保护建筑主体结构、防止建筑倒塌。

本文采用一个简单的案例阐述屈曲约束支撑对结构抗震的作用。

关键词：建筑结构；屈曲约束支撑；抗震前言：地震作为自然灾害之一，一直影响着人类的生活，特别是在房屋建筑中，因此抗震是房屋设计中一个重要的要素之一。

传统的结构抗震思路，一般采用硬抗的思路，采用增强结构竖向和水平向抗侧力构件，提高结构的整体抗侧力能力来抵抗地震作用，这样势必要求结构构件具有较大尺寸和配筋，是一种消极被动的抗震方式。

近几十年来，工程减震作为一种新兴的抗震思路，得到了快速发展和广泛应用。

工程减震一般包括耗能减震、消能减震和基础隔震三种类型，其中消能减震和消能减震合称为减震，基础隔震简称为隔震。

减震主要指在结构一些部位采用消能（耗能）构件（如屈曲约束支撑、阻尼墙等）在地震时消耗地震作用，从而提高结构的抗震性能；隔震主要是在结构某一层（如基础顶、顶板或上部某一楼层）设置隔震支座，隔绝地震减少地震作用传递给主体结构，从而抵抗地震作用。

在减震中，屈曲约束支撑（简称BRB）作为一个比较好的耗能材料被广泛使用，本文主要通过一个案例阐述屈曲约束支撑作为耗能构件在抗震中的应用。

一、屈曲约束支撑的抗震优势屈曲约束支撑指由芯材、约束芯材屈曲的套筒和位于芯材与套筒间的无粘结材料及填充材料组成的一种支撑构件【1】。

不同于普通的钢结构支撑，由于约束芯材屈曲的套筒的存在，屈曲约束支撑在受压时一般不会失稳，其最大轴力设计值为N=ηyfayA1，而对于普通钢支撑因为失稳的存在，其最大轴力设计值N为，可见屈曲约束支撑的轴向受力承载力远大于普通钢支撑。

由于普通支撑受压会产生屈曲现象，当支撑受压屈曲后，刚度与承载力急剧降低，故其滞回曲线如下图所示：普通支撑的滞回曲线而屈曲约束支撑外设套管，可以很好的约束支撑的受压屈曲，故其滞回曲线如下图所示：屈曲约束支撑的滞回曲线由上述两张滞回曲线的图可以看出，屈曲约束支撑的滞回曲线比普通支撑的更饱满，故在地震作用下，屈曲约束支撑比普通钢支撑具有更好的耗能性能。

屈曲约束耗能支撑是近年来使用愈发广泛的一种新的耗能减震装置，无论受拉还是受压，都能很好地完成承载面屈服的轴向受力，目前，市面上的价格一般在两千元左右，根据需求和应用场所的不同，其价格也有所不同。

又称防屈曲支撑或BRB(Buckling restrained brace)，其优点是实现了普通支撑刚度和承载力的解耦，从而可以更加灵活地定义支撑的刚度，避免出现普通支撑因屈曲问题而导致的需要二次修改支撑刚度的现象，由此多遇地震下采用防屈曲支撑能达到高效调整结构抗扭特性，提高结构刚度和承载力的功效，同时能做到外面尺寸最小化；在罕遇地震下，防屈曲支撑可以起到位移型阻尼器的作用，利用钢材的滞回性能消耗地震能量，从而达到减震效果，与传统的支撑构件相比，它更具有稳定的力学行为。

其控振原理如下所示：
其设计思想是让核心构件承担轴向力，外部约束套筒不承受轴力，仅仅起到防止支撑核心构件屈曲的作用，核心构件与外部约束套筒由表面无粘结材料与空隙隔开，减小了两面的摩擦，防止轴力传递到外套筒，增强了外套筒的侧撑与约束能力。

所以，屈曲约束耗能支撑在受拉受压情况下均能达到屈服但不会发生屈曲，较传统支撑构件相比具有更稳定的力学行为。

其价格的影响因素主要有产品力学性能指标及客户需求等因素，其次，还需综合考虑建筑的功能、结构的布置、结构的周期、消能系统对主体结构的影响等都会对阻尼器的价格造成影响。

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屈曲约束支撑在抗震加固中的应用探讨摘要：屈曲约束支撑有周期短、施工方便、性能优、无湿作业的优点，并且现场施工作业与工厂支撑加工可以同步进行，加快施工进度，是一种具有广阔应用前景的耗能减震构件。

本文以一个抗震加固的实际工程作为案例介绍屈曲约束支撑在框架结构体系的抗震加固中的应用。

关键词: 屈曲约束支撑；框架结构；加固地震是一种严重突发性及难以预测的自然灾害, 2008年汶川大地震给中国人民带来了巨大的灾难, 造成了巨大的人员伤亡和财产损失。

许多学生在这次地震中失去了他们年幼的生命，许多中小学校舍建筑损坏或倒塌。

因此, 对原教学楼进行加固, 保护学生和教师的安全迫在眉睫。

屈曲约束支撑体系技术发明于上世纪80年代早期，是一种特殊的中心支撑，由芯材、套管及无粘结填充材料组成(图1)。

它具有安装方便、周期短、施工方便、基本无湿作业等方面的优点广泛应用于已有结构的抗震加固。

如日本竹中公司广岛分公司、台北县政府行政大楼、美国盐湖城的WallaceF. Bennett 联邦等工程采用了屈曲约束支撑。

日本竹中公司广岛分公司办公楼设置32个屈曲约束支撑垂直在楼层既不会影响采光的四角窗户，以满足抗震设防标准（图2）。

台北县政府行政大楼1999年地震后共设计装有562根屈曲约束支撑来改善结构的抗震等级。

美国盐湖城的WallaceF. Bennett 联邦大楼为达到所需要的抗震能力，安装了344根屈曲约束支撑,节省250万美元, 缩短2个月的工期。

下文结合工程实例对屈曲约束支撑在抗震加固中的应用进行探讨。

图1屈曲约束支撑构成图2日本竹中公司加固1、工程实例简介本次加固设计的建筑为A小学教学楼，建于10年前，混凝土框架结构体系，建筑面积约7760 m2，建筑物长约100m，宽约50m，层高3.9m，主体结构五层。

现有的教室数量难以满足学校建筑实践的发展需要，需要在原有建筑的基础上再增加一层。

2008年汶川大地震后新规范要求: 学校教学楼建筑应提高安全等级, 根据该要求, 抗震设防烈度由7度( 0.10g) 提升至7度半(0.15g) , 框架抗震等级提升至二级。

屈曲约束支撑在抗震设计中的应用摘要：屈曲约束支撑(BRB)由受力单元、侧撑构件，无粘结材料组成。

在拉力和压力的作用下都能屈服而不屈曲，因此能达到耗能的性能。

本文主要介绍了屈曲约束支撑的要素，以及目前在日本、美国和我国的发展现状。

关键词：屈曲约束支撑；滞回性能；耗能构件；1 前言抗弯钢框架结构作为柔性结构，具有良好的抗震性能，但用于高烈度地震区承受较大地震作用时，由于对弯矩的抗力主要由其梁柱的弯矩提供，则没有足够的抗侧刚度来控制结构的层间位移和总体位移，致使非结构构件损伤严重。

对于中、高层建筑寻求抗侧刚度适中，且主要靠非结构构件来消耗地震能量载的结构形式，成为学术界和工程界所关注的课题。

通常，我们在框架体系中的部分柱之间设置支撑，形成框架——支撑体系，形成了双重抗侧力结构体系。

传统的带支撑框架如中心支撑框架(CBF)在中震和强震中会出现受压屈曲和受拉屈服，而屈曲约束支撑BRB(Buckling-Restrained Braced)能克服该缺点，屈曲约束框架（BRBF）概念被提出来，它克服了传统中心支撑框架易屈曲及在延性、耗能上的局限性，拓展了建筑抗震设计的应用范围。

2 屈曲约束支撑(BRB)的工作原理2.1 BRB的基本构造屈曲约束支撑的基本构造是：受力单元及侧撑构件之间涂上无粘结可膨胀材料或者不使用任何无粘结材料，并在受力单元及侧撑构件间预留一定的空隙，以便形成滑移界面，同时为了保证轴力只沿受力单元传递，只有受力单元与框架结构连接 (如图1) 。

通常用的受力单元是钢板，而侧撑构件是钢管。

图2给出了目前使用的几种屈曲约束支撑的截面形式。

2.2 BRB工作原理滑移界面允许受力单元和侧撑构件之间发生相对滑动。

侧撑构件约束了受力单元的横向变形，同时也防止了受力单元受压时的整体屈曲，即在受拉和受压时都达到了屈服。

这样使受力单元达到非常高的应力水平，超过了受力单元材料的屈服强下具有良好的滞回耗能性能。

图1 BRB的基本构造图2 屈曲约束支撑的截面形式3 BRB的发展历史及应用3.1日本日本的Wakabayashi等学者率先开始了对屈曲约束支撑的研究。