广州大学 土木工程学院 广东广州 510006
摘要：中国位于世界两大地震带-环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位, 是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一，对建筑结构的抗震性能要求很高。防屈曲耗能支撑作为一种减震、抗震的新型构件，对建筑结构抗震性能提高有很大作用。本文综述了防屈曲支撑的国内外研究现状，分析了不足，并针对目前存在的不足给出了进一步研究的建议。
关键词：防屈曲支撑；抗震；研究进展
Review on Buckling-Restrained Braces
HONG Xiao
School of Civil Engineering，Guangzhou University，Guangzhou 510006
Abstract: China is located in the world's two major seismic belts - the junction of the Pacific Rim seismic zone and the Eurasian seismic zone. It is one of the countries with the most severe earthquake disasters in the world, and has high requirements on the seismic performance of building structures. Anti-buckling energy-consuming support as a new type of shock-absorbing and seismic-resistant building has a great effect on the seismic performance of building structures. This paper reviews the research status of buckling-restrained braces at home and abroad, analyzes the shortcomings, and gives suggestions for further research on the existing shortcomings.
Key words: buckling-restrained braces; earthquake resistance; research progress
引言
防屈曲支撑是一种力学性能良好，耗能性能稳定的新型耗能装置，由内核构件和外围约束体系构成，内核构件承受轴向压力，并利用外围对内核构件的横向位移进行约束，防止内核发生屈曲，使其能在轴压作用下发生全截面屈服，从而获得拉压对称的受力性能。防屈曲支撑具有构造简单、加工方便、力学性能稳定、耗能减震性能良好等优点。
近年来，国内外大量兴建高层、超高层建筑，防屈曲支撑优秀的耗能减震性能，在实际工程结构中应用的越来越多。
本文将对防屈曲支撑在近年的发展进行综述，并针对目前存在的问题和不足提出了进一步研究的建议。
1 防屈曲支撑原理概述
防屈曲支撑类型和形式虽然多种多样，但主要的构成部分都是一样的。防屈曲支撑的横向构造主要由内芯、约束构件及隔离单元三个部分，其中内芯为主要受力部位。防屈曲支撑的构造在纵向分为约束屈服段、约束非屈服段和无约束非屈服段三部分，其中约束屈服段为工作段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆防屈曲支撑的截面形式有很多种，工程中常见的有一字形、十字形、工字形、T 形、圆形等截面形式。 防屈曲支撑主要通过芯材的塑性变形来耗散输入结构的能量。为了保证芯材受到拉压作用时能实现全截面屈服，在芯材外围设有屈曲约束机制以避免芯材受压屈曲失稳。为了降低内芯与约束套管之间的摩阻力，保证芯材的受力均匀，一般会在芯材外围涂刷无粘结材料。约束机制通常为内填混凝土或者砂浆的钢管，外包在内核芯材周围。屈服段是防屈曲支撑的核心耗能部分，在外荷载的作用下，由于约束套管的存在，通过芯材屈服段屈服的塑性变形来耗散地震能量。连接段是连接支撑与框架的连接部位，通常在其两侧布置加劲肋来避免使用中的局部屈曲，支撑与框架之间通常采用便于安装维护的螺栓连接。过渡段是屈服段的延伸部分，通常采用增大截面宽度或贴焊补强钢板来增大芯材的截面面积来防止局部屈曲，为减少应力集中，过渡段的变截面部位应平缓或做成弧形。
2 防屈曲支撑研究进展
2011 年，Miller 等[1]用SMA 绞线与普通钢索相连提供回复力，将其应用于具有3 层钢管的软钢耗能防屈曲支撑，从而提出了一种新型的自复位防屈曲支撑( SC-BRB) ，并对其进行了大比例尺的拟静力试验研究。结构表明该支撑具有良好的延性、耗能及复位能力。
2012 年，刘璐等[2]将耗能软钢置于等长的内外钢管上下空隙中；将预应力钢绞线穿过内外钢管，固定在钢管两端，形成了一种新型自复位防屈曲支撑(SCBRB) 。作者对该支撑的受力机理、滞回模型及设计方法进行了研究，给出了支撑复位的钢绞线预应力与耗能软钢屈服力的比值，并通过拟静力试验研究了其抗震性能。
2012 年，Osman [3]等将压电片引入摩擦耗能器，利用摩擦板的长孔构造将三组短束的SMA 丝连接在摩擦板上，提出了一种新型的自复位可变摩擦支撑。
2014 年，陈云等[4]对目前国内外研究的自复位耗能支撑从复位材料方面进行了分类分析，在总结已有研究的基础上提出了3 种基于大尺寸SMA棒或板的自复位支撑，并对其构造进行了简单描述。
3 结语
防屈曲支撑在近年来得到了许多创新，但是为了提高防屈曲支撑的实用性，更好的应用于工程实际中，还需要对以下几个方面的问题做进一步的深入研究: ①我国有关部门应尽快出台与防屈曲支撑有关的相关规范和技术指标；②提出与我国抗震要求相适应的防屈曲支撑设计方法和优化方法；③创新研发出构造简单，施工方便、耗能减震性能卓越的支撑形式，并应用到实际工程中去。
参考文献
[1] MILLER D J，FAHNESTOCK L A，EATHERTON M R．Self-centering buckling-restrained braces for advanced seismic performance［C］// Proceedings of the ASCE Structures Congress．Las Vegas，Nevada: ASCE，2011:960-970．
[2]刘璐，吴斌，李伟．一种新型自复位防屈曲支撑的拟静力试验研究［J］．东南大学学报(自然科学版)，2012，42（3）: 536-541．
[3] OSMANEO，HURLEBAUSS．Application of an SMA-based hybrid control device to 20-story nonlinear benchmark building［J］．Earthquake Engineering and Structural Dynamics，2012，41( 13) : 1831-1843．
[4]陈云，陈奕柏．自复位耗能支撑研究进展［J］．地震工程与工程振动，2014，34( 5) : 239-246．
论文作者:洪枭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/8
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