防屈曲支撑构件技术研究
张楠 （土木工程学院 土木065班 ） 李勇 （土木工程学院 土木064班 ） 张桂俊 （土木工程学院 土木065班 ） 黄川 （土木工程学院 土木065班 ） 陈彦霖 （土木工程学院 土木0712班 ）
青岛理工大学 指导教师：徐培蓁 副教授 邹建喜 副教授
实用标准文案
防屈曲支撑结构
摘要
本文针对加强土木工程结构减震技术，进行研究和开发，具体设计了一种建筑结构构件，特别是一种用于减震耗能的防屈曲支撑。本实用新型防屈曲耗能支撑结构是在其中增设了固体阻尼材料层，吸收建筑系统外部输入能量的能力大大增强，轴心处钢板的承载状况得到了明显改善，对外部约束的强度要求大大降低，因此不需要在混凝土层外部设置钢管进行强化约束，极大的简化支撑构件的结构。
本项目为科技发明制作，结构简单，减震耗能效果显著，可以广泛应用于采用钢与混凝土组合结构的大型土木工程建筑，特别是高层建筑，它可以有效提高建筑的抗震安全性能，有利于进一步延长建筑的使用寿命，其经济效益与社会效益十分显著。
关键字：防屈曲支撑结构；减震技术；阻尼材料层。
精彩文档
实用标准文案
Anti-buckling support structure
Abstract
In this paper, civil engineering structure to enhance shock absorption technology, research and development, specific design elements of a building structure, in particular, is a shock absorber for the energy of the anti-buckling support. Anti-buckling of the utility model to support the structure of energy consumption is a solid in which the additional layer of damping material to absorb external input of energy building systems the ability to greatly enhance, the axis of the bearing plate Office has been marked improvement in the situation, the intensity of external constraints greatly reduce the requirements and therefore do not need to set up the external layer of concrete to strengthen the bound by steel, which greatly simplified the structure of the support component. The project for the production of scientific and technological
inventions, simple structure, effective shock absorption energy can be widely used in steel and concrete composite structure of large civil engineering construction, especially in high-rise buildings, which can effectively improve the seismic safety performance of construction is conducive to further extend the service life of buildings, the economic and social benefits are very significant.
Keywords: Anti-buckling support structure; damping technology; damping material layer.
精彩文档
实用标准文案
目录
1、技术领域概述·····················································5 背景·····························································5 2、当前国内外研究水平概述···········································5 3.1国外研究·····················································5 3.2国内研究·····················································8 3、已有试验研究·····················································8 4.1试验过程·····················································8 4.2结论与分析··················································11 4.3应用与问题··················································11 4、问题提出························································14 5、新型防屈曲支撑结构··············································14 6.1发明的目的··················································14 6.2设计基本思路················································14 6.3新型防屈曲支撑构件介绍······································14 6.3.1主要组成···············································14 6.3.2基本原理···············································14 6.3.3试验与研究·············································15 6.3.4使用说明···············································17
6.3.5创新点·················································18 6.3.6优势···················································18 7、结论····························································19 参考文献···························································20 附录·······························································23
精彩文档
实用标准文案
防屈曲支撑构件技术研究
1、技术领域概述
本实用新型属于土木工程结构减震技术领域，具体涉及一种建筑结构构件，特别是一种用于减震耗能的防屈曲支撑。
2、背景
现代建筑的发展越来越趋向于高大化，因此在设计过程中必须考虑建筑结构的抗震性能，特别是位于地震高发区的建筑，尤其需要注意。除预防地震破坏外，许多建筑的设计还需要考虑抗风性能。钢材由于其良好的材料性能，被广泛用于许多大型土木工程中，目前在建的高层建筑物中，以钢结构或钢与混凝土组合结构应用最为普遍。在这些建筑结构系统中，大多采用抗弯框架体系、 支撑框架体系以及双重结构体系，特别是以抗弯框架体系最为常用。但是对于应用抗弯框架体系的高层建筑物而言，由于框架的负荷很大，结构的变形往往超过规范规定的极限值，因此结构需要提高整体的刚度。另外，在地震等外力的作用下，结构会产生过大的变形，造成震后结构修复困难或修复成本过高，因而不符合经济性要求。传统的支撑钢结构体系在受压或强震时会产生屈曲，往往需要使用较大截面尺寸的钢支撑材料才能满足使用要求，因此经济性也较差。而且，上述结构即使增大了支撑钢构件的断面尺寸，仍然无法保证在强震作用下彻底避免屈曲的发生，因此存在安全隐患。
精彩文档
实用标准文案
3、当前国内外研究水平概述 3.1国外研究
为防止钢支撑受压时的局部和整体失稳，增强低周疲劳性能，部分学者尝试采用外部约束方法。通常采用钢管混凝土或钢筋混凝土作为外包约束（见图1.1），这种支撑称为防屈曲支撑（Buckling-restrained brace, 简称BRB支撑），其受力性能与普通支撑的比较如图1.2所示。日本学者改进了普通BRB支撑构造，在外包约束与核心钢支撑之间设置了无粘结材料，称为无粘结支撑（Unbonded brace，简称UBB支撑），进一步提高了BRB支撑屈服后的低周疲劳性能，并采用低屈服强度、高延性钢材作为核心钢支撑，使其成为一种位移型耗能阻尼器。
1971年，Yoshino等人提出防屈曲钢支撑，首先开始以剪力墙为外约束的BRB支撑试验研究。1973年Wakabayashi等人通过1/5比例构件试验和1/2比例两层钢支撑框架试验，研究了无粘结材料和剪力墙配筋的影响。1976~1979年Kimura首先进行了钢管混凝土约束BRB支撑研究，对比了核心钢支撑与约束混凝土间有无缝隙的试验结果，指出当外约束钢管混凝土的失稳承载力是核心钢支撑屈服承载力的1.9倍时，钢支撑核心就不会发生失稳破坏。1979年Mochizuki直接采用钢筋混凝土包裹钢支撑，并在核心钢支撑与外包钢筋混凝土之间加入了一层弹性模量较低的材料，但发现在低周疲劳试验中，随着混凝土的开裂，外包钢筋混凝土对核心钢支撑的约束效果明显下降。在此基础上，1988年Fujimoto和Wada等人研究和改进了防屈曲支撑的构造，制作了无粘结支撑。此后，Nagao等人对方钢管混凝土约束BRB支撑和钢筋混凝土约束BRB支撑（H型钢核心）进行了试验和理论研究，提出了BRB支撑的构造要求。上世纪90年代，随着工程应用的发展，出现了多种形式的BRB支撑，如表1.1所示。
精彩文档
实用标准文案
FyieldBRBbucklingNormal BraceNormal BraceTensionCompressiondyieldUBB支撑核心钢支撑钢管
BRB
图1.1 UBB支撑的构造和基本组成 图1.2 BRB支撑与普通支撑受力性能的比较
Iwata对表1.1中标识“*”的1、7、9、10，4种BRB支撑进行了对比试验，试验表明Fujimoto提出的BRB支撑1（日本称为UBB支撑）性能明显优于其他3种。这种BRB支撑拉压等强，屈服后滞回性能稳定。目前，日本已有200多栋，美国有13栋建筑采用了这种支撑。美国钢结构协会（AISC）和加州工程师协会（SEAOC）已经将BRB支撑框架的设计写入AISC/SEAOC(2001)和AISC(2002)，FEMA368中也加入了BRB支撑框架的设计方法和试验指标
BRB支撑介绍到国内后，开始被我国结构工程师所接受，并已尝试在一些工程中进行了应用，但对BRB支撑的试验研究较少，对BRB支撑的设计方法和构造要求缺乏试验数据和理论研究。以下总结了已有BRB支撑的试验研究和计算方法，并进行了10个构件试验研究，结合理论分析，提出了BRB支撑的设计方法和构造要求。
表1.1 现有BRB支撑截面形式汇总 1* 截面 组成 提出者 8 截面 组成 核心钢支撑，预留间隙，钢管 核心钢支Nagao 撑，无粘结层，钢筋混凝土 核心钢支撑，无粘结层，钢纤维混凝土 Mase 9* 核心钢支撑，预留间隙，钢管 核心钢支撑，无粘结层，钢套板，螺栓 Usami 提出者 Shimizu 核心钢支Fujimoto 撑，无粘Saeki 结层，钢管混凝土 2 3 10* Isoda 精彩文档
实用标准文案
4 5 核心钢支撑，无粘结层，预制钢筋混 凝土，螺栓 核心钢支撑，预留间隙，钢管 Inoue 11 Suzuki 12 6 核心钢支撑，预留间隙，钢管 核心钢支撑，预留间隙，钢管 Kuwahara 13 核心钢支Koetaka 撑，无粘结层，钢管混凝 土，钢连板 核心钢支Tsai 撑，无粘结层，钢管混凝土，钢连 板 核心钢支Iwata 撑，无粘结层，钢管混凝 土，钢筋 7* Kamiya
3.2国内研究
对于我国的防屈曲支撑的研究，台湾地区的研究发展比较迅速，尤以台北的陈正诚和蔡克栓的成果最显著。陈正诚[8]研制出了利用低屈服点钢材( =100MPa)作为核心构件的防屈曲支撑(图4)，并对其进行了性能试验和装有这种防屈曲支撑的三层钢框架模拟地震振动台试验研究。蔡克铨[7]开发了一种双钢管防屈曲支撑并对其进行了反复载重及疲劳试验研究。这种双钢管防屈曲支撑（图5）所示。其研究结果显示了此种结构具备优良的滞回消能与抗疲劳能力。
陆地区的防屈曲支撑研究在国外研究的基础上结合有限元分析得到了较快的发展。清华大学的郭彦林教授对防屈曲支撑进行了有限元分析和整体稳定性能研究，并分析了约束比、内核板件宽度比、初始缺陷、间隙等参数对支撑性能的影响，同时也简单的给出了初步简化设计方法[8]。同济大学的邓长根教授对防屈曲支撑的稳定问题做了一定的研究，并提出了一种新型防屈曲支撑，即压力只由内核钢支撑承担，内核受力构件与侧撑构件之间不填充混凝土而是保留有一定的间隙，外钢管在端部收缩，使两者在端部间隙很小，同时设置一定厚度的挡板并与内钢管焊接，用来限制外钢管的滑移的支撑形式，并对这种新型屈曲约束支撑的稳定问题作了相应的研究[9]。此外，广州大学的周云教授还提出了新型组合钢防屈曲耗能支撑及组合钢管混凝土防屈曲耗能支撑的概念。
精彩文档
实用标准文案
4、已有试验研究
4．1试验过程
日本和美国进行了大量的BRB支撑试验研究。表1.2总结了1988-2006年不同学者的27个和本文进行的7个BRB支撑试件的参数和试验结果。表中，Pu为最大承载力；Pcr为按欧拉公式计算的稳定承载力；Pr,cr外包约束部分按欧拉公式计算的稳定承载力；Py为核心钢支撑截面的屈服承载力计算值。
表1.2已有BRB支撑的试验参数与结果
研究者
核心钢 外包 t1
b1 b2 B1 B2 t2 Lt
截面 截面 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) － －
S R R R R S S R S S S S S S
19 19 19 19 19
90 90 90 90 90
\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\
sc
Atube/At Pu>Py Pcr/Py Pr,cr/Py Y Y Y N N Y
8.3 8.3 3.0 3.0 2.4 2.4 1.5 1.5 1.2 1.2 152.
152.0 1
0.0
150 150 4.5 3390 618 0.12
8 0.1
150 100 4.5 3390 618 0.15
1 0.1
150 100 3.2 3390 618 0.11
1 0.1
150 75 4.5 3390 618 0.18
5 0.1
150 75 3.2 3390 618 0.13
5 250 250
0.0
6 1590 250 0.10
5
WatanabeWada
[253]
[229, 230]
－ －* －* －
22 130 16 176 36 250
Hasegawa
[254]
－
0.0
210 150 3.2 1750 379 0.07
9 300 300
0.1
6 1980 191 0.08
0 6 1785 34
0.1
0.08 5
Y 20.9 20.8 Y 58.8 58.5 Y 56.4 47.8 Y 18.7 18.7 Y 14.0 14.0 Y 20.2 19.7 Y 15.0 14.2 Y 15.0 14.2
IwataBCJ
[255]
－ + － －
[256]
28 250 250 300 300 19 153 19 204
\\ \\
250 250 250 250
0.0
6 4500 820 0.10
5 0.0
6 4500 820 0.10
6 0.0
6 4500 146 0.08
6 0.0
6 4500 109 0.08
8 6 4500 109 0.00.08
UC Berkeley
[237, 257]
+ + +
19 145 145 300 300 19 197 197 300 300 19 197 197 300 300
精彩文档
实用标准文案
8 －* －* － － － －
Iwata
[251]
R R R R R R R R R R R R R
16 176 16 176 12 104 12 132 16 104 16 138 16 176 22
88
\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\
206.4 206.4 134.4 162.4
0.2
68 3.2 2351 509 0.23 N
0 0.1
88 3.2 2351 509 0.19 Y
6 0.1
94 3.2 2351 679 0.21 Y
0 0.1
94 3.2 2351 679 0.20 Y
0
\\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\
0.9 1.6 2.5 2.3 2.3 2.4 2.3 2.4 2.3 3.2 4.6 4.5 4.4
134.0.1
102 3.2 2351 509 0.20 Y 4 2 168.0.1
108 3.2 2351 509 0.18 Y 4 2 206.0.1
108 3.2 2351 509 0.17 Y 4 3 118.0.1
114 3.2 2351 370 0.19 Y 4 4 134.0.1
114 3.2 2351 370 0.18 Y 4 5 206.0.1
118 3.2 2351 509 0.15 Y 4 2 134.0.0
134 3.2 2351 509 0.17 Y 4 9 168.0.1
138 3.2 2351 509 0.15 Y 4 0 118.0.1
144 3.2 2351 370 0.17 Y 4 0
－ － － － － － －
22 104 16 176 16 104 16 138 22
80
续表1.2已有BRB支撑的试验参数与结果
研究者
核心钢 外包 t1
b1 b2 B1 B2 t2 Lt
截面 截面 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) + + +
S S S S S S S
10 170 170 270 270 10 170 170 270 270 35 100 100 215 215 35 165 165 290 290 20 165 20 165 35
80
\\ \\ \\
265 265 265 265 150 150
sc
Atube/At Pu>Py Pcr/Py Pr,cr/Py \\ \\ \\ \\ \\ \\ \\
Y 30.9 29.1 Y 30.9 29.1 Y 29.7 26.5 Y 23.9 20.6 Y 27.3 27.3 Y 27.3 27.3 Y 23.2 22.2
\\ 2600 74 \\ \\ \\ \\ \\ \\
本文 + － - -
0.0
5 0.0
2600 74
5 0.1
1300 56
2 0.1
2000 55
2 0.0
2600 450
5 0.0
2600 450
5 0.1
1000 99
2
注：1、S表示square，R表示rectangle。
2、本文试验外部约束均为钢筋混凝土。
3、表中，t1、b1、b2、B1、B2、t2、Lt见图1.3；为核心钢支撑的弱轴长细比；
精彩文档
sc
为
实用标准文案
核心钢支撑截面的含钢率，sc=Acore/At；Acore为核心钢支撑截面面积；Atube为外包钢管截面面积；At为总截面面积（At= B1B2）。
ttttBttBbbbBBBBb Type 1Type 2Type 3LcLt 图1.3BRB支撑截面
BRB支撑按欧拉公式计算的稳定承载力Pcr为：
Pcr2EcoreIcoreErIrL2t
1-1
式中：Lt为BRB支撑的长度；Ecore和Icore分别为核心钢支撑部分的弹性模量和惯性矩；Er和Ir分别为外包约束部分的弹性模量和惯性矩，按下式确定：
EconIconEtubeItubeErIrEconIconEsIs
外包钢管混凝土
外包钢筋混凝土
1-2
其中：Econ、Etube和Es分别为外包混凝土、钢管和钢筋的弹性模量；Icon、Itube和
Is分别为外包混凝土、钢管和钢筋的截面惯性矩。
外包约束部分Pr,cr按欧拉公式计算的稳定承载力为：
Pr,cr2ErIrL2t1-3
BRB支撑核心钢支撑截面的屈服承载力Py按下式计算：
PyfyAcore1-4
式中：fy为核心钢支撑材料屈服强度。
精彩文档
实用标准文案
4.2结论与分析 由表1.2可以看出，除3根Pr,cr/Py比值较小的试件外，其余试件的极限荷载试验值Pu均大于屈服荷载Py，且试验结果表明，这些试件均表现出稳定的塑性滞回耗能性能。
BRB支撑试件的极限荷载Pu大于屈服荷载Py的机理分析如下：当核心钢支撑受压时，由于泊淞效应，核心钢支撑截面膨胀，外包约束部分对核心钢支撑产生约束作用，同时由于核心钢支撑钢材的强化效应，使得BRB支撑试件的极限荷载试验值Pu大于屈服荷载Py。
由于泊淞效应导致的核心钢支撑的受压膨胀，对外包约束部分的混凝土产生劈裂作用，易沿构件纵向产生裂缝。在往复荷载作用下，随着纵向裂缝的不断开展，外包约束部分对核心钢支撑的约束作用会随之减弱。因此，利用外包钢管混凝土可避免混凝土开裂所造成的不利影响。但是，表1.2中27个试件中，有23根试件的钢管用钢量大于核心钢支撑的用钢量，在一定程度上降低了防屈曲支撑的经济性。为避免外包钢管用钢量过大的问题，部分研究者也采用钢筋混凝土替代钢管混凝土作为BRB支撑外包约束部分。
4.3应用与问题
台北阳明山文化大学体育馆
文化大学体育馆坐落与阳明山校区内，为一座综合体育馆。该结构地上10层，地下4层，结构系统由韧性抗弯框架、巨型桁架系统与群柱系统（图6）所构成，其中斜撑部分根据实际需要装设96支双截面防屈曲支撑，以提升结构的抗震性能。防屈曲支撑安装后架细部如图7所示。
图6 文化大学体育馆构架示意图 图7 防屈曲支撑安装细部
（2）美国加利福尼亚大学植物与环境科学置换研究所实验室 美国加利福尼亚大学植物与环境科学置换研究所实验室是三层
精彩文档
实用标准文案
的建筑物，于2000年建成，它是美国最早应用防屈曲支撑的建筑物。建筑中共使用了132个由加利福尼亚大学研制的防屈曲支撑。通过运用ETABS进行的动力分析表明，防屈曲支撑能很好地控制结构的扭转响应。
（3）北京银泰中心主塔楼
北京银泰中心主塔楼是一个大型群体建筑（图8），由九点住在楼、办公楼群防等五部分组成，其设备层的伸臂桁架斜杆用防屈曲支撑代替，如图9所示，有利于大震时吸收地震能量。
图8 银泰中心群体建筑立面图 图9 防屈曲支撑的安装
（4）上海世博中心
上海世博中心是上海 2010年世博会最大的永久场馆 ，主要建筑功能为会展及会议。针对主体结构超长、大空间、平面及荷载分布不规则等特点，结构采用性能化抗震设计方法，并
设置消能减震装置防屈曲支撑构件，增加结构的安全性和可修复性，有效提高结构抗震性能。
（5）台中国泰世华国际大楼
由于该工程设计于1999年以前，而在新建过程中遭遇1999年台湾大地震，地震过后，该地区的抗震规范修正，致使原结构的短行不满足抗震要求，为提高其刚度与强度，安装防屈曲支撑构件于该方向上。该工程共安装有80支纯钢防屈曲支撑（图10），分布从地面层至地上20层为止.如图11所示.
精彩文档
实用标准文案
图10 国泰世华国际大楼防屈曲支撑的安装 图11 防屈曲支撑分布图
（6）日本竹中公司办公楼
日本竹中公司广岛分公司办公楼建于1971年，地下2层，地上9层，设有3层塔楼。由于日本抗震规范的修订，使该建筑不再满足抗震设防标准，因此，在1998年采取利用低屈服点钢制成的防屈曲支撑进行加固。防屈曲支撑在2-9层的每一层的四角窗户垂直设置，每层设计装有32支曲支撑。由于防屈曲支撑布置在室内，因此不会影响建筑外观。
但是由于在我国大多数地区经济水平有限，又加上已有的防屈曲支撑结构施工有一定难度，所以防屈曲支撑结构仍无法大量运用于高层建筑中。但是，值得高兴的是有的建筑已经尝试将其运用于结构中，这是防屈曲支撑结构投入市场的一个好的开端。
5、问题提出：
如何才能克服此类无屈曲消能支撑结构复杂、不易操作且浪费钢材的缺点呢？
6、新型防屈曲支撑结构
6.1发明的目的
我们的科技发明制作项目“防屈曲支撑结构”，目的在于克服以
精彩文档
实用标准文案
上述缺陷，提供一种经济性好，易于加工制作，并且可以大幅减震耗能的防屈曲支撑结构。
6.2设计思路
在实际受压状态下防止构件屈曲，进一步增强其在实际应用中建筑的抗震抗风能力。
6.3新型防屈曲支撑构件介绍 6.3.1主要组成
防屈曲支撑结构的组成，包括承受轴向力的钢板，钢板的两端设有连接件，钢板的外部设置有混凝土加强体，钢板与混凝土加强体之间还设置有固体阻尼材料层。
6.3.2基本原理
轴心处的钢板承受轴向外力，当受压时，由于有外部混凝土加强体的约束，钢板不会发生屈曲，而是在压力达到一定极限时与受拉一样发生屈服，从而耗散外界输入的能量。此外，由于固体阻尼材料的存在，钢板具备了充足的屈服变形空间，同时，钢板变形耗能的过程中由于受到混凝土的约束会剪切阻尼材料实现二次耗能，因此大大提高了支撑结构的耗能水平，进一步增强了建筑的抗震抗风能力。
根据工程应用的实际需要，固体阻尼材料层的厚度通常控制在1mm-4mm之间。固体阻尼材料层可以是由单组分、双组分乃至于多组分的阻尼材料在钢板表面刷涂固化后形成，如使用双组分高阻尼聚氨酯材料；也可以直接使用固体阻尼材料的卷材、板材包裹钢板构成，如使用改性沥青卷材。对于外包混凝土加强体，可以是单一混凝土结构，也可以是钢筋混凝土结构或纤维混凝土结构。
由于本实用新型防屈曲耗能支撑结构中增设了固体阻尼材料层，所以吸收建筑系统外部输入能量的能力大大增强，轴心处钢板的承载状况得到了明显改善，对外部约束的强度要求大大降低，因此不需要
精彩文档
实用标准文案
在混凝土层外部设置钢管进行强化约束，极大的简化支撑构件的结构，加工制作也更加容易，进一步节省了材料和人力资源，使产品的经济性得到了大幅提升。同时，由于避免了在封密的钢管内填充混凝土，因此也容易实现较长支撑构件的加工生产和质量保证，所以产品的适用范围更加广泛。
6.3.3试验与研究
12108 6-1(N) 6-2(W) 6-3(S) 6-4(E)Load (100kN)6-1420-246-3-20-16-12-8-404Axial Strain of Steel Core in the Mid-span ()图6.1单轴压缩此支撑的破坏形态
图6.1为单轴压缩此支撑的破坏形态。试件在支撑产生弯曲前，由于核心钢支撑受压时的泊淞效应导致对外包钢筋混凝土产生横向膨胀作用，支撑两端的混凝土横向膨胀应变明显大于中部。随着荷载增加，首先在外包混凝土端部出现沿支撑方向裂缝，此后裂缝逐渐向试件中部发展，外包钢筋混凝土对核心钢支撑的约束作用逐渐减弱。由于核心钢支撑截面上的塑性变形发展不均匀，随荷载增加支撑逐渐发生横向弯曲，外包混凝土出现横向弯曲裂缝，最终发生弯曲破坏。核心钢支撑的长细比对防屈曲支撑的整体力学行为影响较小。防屈曲支撑的破坏形式一般为达到全截面屈服荷载Py后维持一段较长的变形，随着外包混凝土的开裂，对核心钢支撑的约束作用逐渐减弱，承
精彩文档
66-26-4实用标准文案
载力缓慢下降。最终由于外包钢筋混凝土的破坏，试件发生弯曲破坏或局部失稳破坏
252015 Load (100kN)1050-5-10-15-20-20-15-10-50510155-95-2Average strain of steel core in the middle span (1000) 图6.2防屈曲支撑荷载－跨中钢截面应变关系
图6.2所示的防屈曲支撑荷载－跨中钢截面应变关系可以看出，与普通钢支撑相比，防屈曲支撑的承载能力大大提高。但由于本次试验的BRB支撑外包钢筋混凝土的纵筋和箍筋配筋量较小，当核心钢支撑压应变达到0.004后（已超过屈服荷载），由于外包钢筋混凝土约束作用的减弱，防屈曲支撑逐渐发生弯曲。
上面两张图片可以明显的得到我们的新型防屈曲支撑构件性能优越，大大的提高了原有构件的承载能力，经济性好，具有较高的社会实践性及可行性。
6.3.4使用说明
精彩文档
实用标准文案
下面结合附图和具体实施例对本实用新型防屈曲耗能支撑结构作进一步的详细说明 。 图6.3
如图6.3、图6.4所示，本实用新型防屈曲耗能支撑结构包括承受轴向力的钢板2，钢板的两端分别设有连接件5，钢板2的外部设置有混凝土加强体3，钢板2与混凝土加强体3之间还设置有固体阻尼材料层4。
应用时，利用紧固螺栓6将连接件5与建筑结构框
架1上设置的连接部件7固定连接在一起即可以形成 图6.4 支撑，实现减震耗能作用，连接安装十分简便快捷，易于现场施工操作。
除图6.4所示将本实用新型防屈曲耗能支撑结构的两端分别连接在建筑结构框架的梁柱节点处外，也可以采用一端连接在梁柱节点
处另一端连接在梁柱跨中的连接方式也可以起到很好的效果。
精彩文档
实用标准文案
图6.4
6.3.5创新点
1、防屈曲支撑结构中增设了固体阻尼材料层，能吸收建筑系统外部输入能量。
2、增设阻尼材料层，使得混凝土和钢板分离，混凝土不受主要应力，只其约束钢板作用。
3、通过钢板与混凝土间的阻尼材料层，可以使得钢板能最好的发挥其力学性能，增强其实际应用价值。
4、对外部约束强度条件要求大大降低，无需混凝土层外部设置钢管等进行强化约束。
6.3.6优势
1、结构简单，减震耗能效果显著
2、经济性好、适应性强，，施工方便，可广泛应用与钢混结构大型土木建筑工程中。
3、利用范围广阔，在建筑加固工程中利于，可进一步延长建筑的使用寿命。
7、结论
新型防屈曲支撑结构与现有技术相比，结构简单，减震耗能效果显著，经济性和适用性俱佳，可以广泛应用于采用钢与混凝土组合结
精彩文档
实用标准文案
构的大型土木工程建筑，特别是高层建筑。它可以有效提高建筑的抗震安全性能，有利于进一步延长建筑的使用寿命，其经济效益与社会效益十分显著。
当然该实用新型防屈曲构件还处于试验阶段，仍有部分问题有待解决完善：
（1）目前国内对防屈曲支撑的研究较多，但实际应用工程应用较少，主要原因是国内自主研发的防屈曲支撑大都构造复杂。因此开发研究制作点单，施工方便的防屈曲支撑成为当务之急。
（2）现有的防屈曲支撑的应用过程中，现场安装公差一般比传统的支撑框架要小，因此需要进一步深入研究。
（3）尽管我国的抗震设计规范已经加入隔震和消能减震设计一章，但关于防屈曲支撑设计的相关准则还没有制订，使得一些研究无章可循。因此要把这种新技术进一步推广使用，就必须深入研究，建立起一套完整的理论体系和设计方法。
（4）新型防屈曲支撑具有安装简单的特点，并且大震后，可以方便地更换损坏的支撑，因此在抗震加固中具有非常好的优越性，制订检验和更换受损防屈曲支撑的准则也是很有必要。
参考文献：
1.
Takeda T, Kimura K. Experimental study on precast concrete shear walls - Part 6. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1979: 1677–1678.
精彩文档
实用标准文案
2. Wakabayashi M, Nakamura T, Katagihara A, et al. Experimental study on the elastoplastic behavior of braces enclosed by precast concrete panels under horizontal cyclic loading - Part 1&2. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1973: 1041-1044.
3. Wakabayashi M, Nakamura T, Katagihara A, et al. Experimental study on the elastoplastic behavior of braces enclosed by precast concrete panels under horizontal cyclic loading: Part 1&2. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Kinki Branch of the Architectural Institute of Japan: 1973: 121-128.
4. Yoshino T, Karino Y. Experimental study on shear wall with braces: Part 2. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1971: 403-404.
5. Kimura K, Yoshioka K, Takeda T, et al. Tests on braces encased by mortar in-filled steel tubes. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1976: 1041-1042.
6. Kimura K, Takeda Y, Yoshioka K, et al. An experimental study on braces encased in steel tube and mortar. In: Annual Meeting of the Architectural Institute of Japan: 1976.
7. Mochizuki N, Murata Y, Andou N, et al. An experimental study on buckling of unbonded braces under centrally applied loads. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1980.
8. Mochizuki S, Murata Y, Andou N, et al. Experimental study on buckling of
unbonded braces under axial forces: Parts 1&2. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1979: 1623-1626. 9.
Mochizuki S, Murata Y, Andou N, et al. Experimental study on buckling of unbonded braces under axial forces: Part 3. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1980: 1913-1914. 10. Mochizuki S, Murata Y, Andou N, et al. Experimental study on buckling of
unbonded braces under axial forces: Part 4. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1982: 2263-2264. 11. Fujimoto M, Wada A, Saeki E, et al. A study on the unbonded brace encased in
bucklingrestraining concrete and steel tube. Journal of Structural and Construction Engineering, 1988, (34B):249–258.
12. Watanabe A, Hitomoi Y, Saeki E, et al. Properties of braced encased in
buckling-restraining concrete and steel tube. In: 9th World Conference on Earthquake Engineering. Tokyo-Kyoto, Japan: 1988: 719-724.
13. Watanabe A, Nakamura H. Study on the behavior of buildings using steel with
low yield point. In: Tenth World Conference on Earthquake Engineering. Balkema, Rotterdam: 1992: 4465-4468.
14. Nagao T, Mikuriya K, Matsumoto Y, et al. An experimental study on the
elasto-plastic behavior of unbonded composite bracing (part 1–4). In:
精彩文档
实用标准文案
Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1988: 1329-1336.
15. Nagao T, Mikuriya K, Takahashi S, et al. An experimental study on the
elasto-plastic behavior of unbonded composite bracing (part 5–7). In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1989: 1501-1506.
16. Nagao T, Sera S, Nakamura S, et al. A study on the RC encased H-section steel
brace (part 1. general description, part 2. results and discussion). In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1992: 1773-1776.
17. Nagao T, Takahashi S. A study on the elasto-plastic behavior of unbonded
composite bracing (part 1. experiments on isolated members under cyclic loading). Journal of Structural and Construction Engineering, AIJ, 1990, (415):105-115.
18. Nagao T, Takahashi S. A study on the elasto-plastic behavior of unbonded
composite bracing (part 2 analytical studies). Journal of Structural and Construction Engineering, AIJ, 1990, (422):45-56.
19. Iwata M, Kato T. Buckling-restrained braces as hysteretic dampers. In: the
third international conference STESSA. Montreal Canada: 2000: 33-38. 20. Black C, Makris N, Aiken I. Component Testing, Stability Analysis and
Characterization of Buckling Restrained Braces. Berkeley, CA.: Pacific Earthquake Engineering Research Center, 2002.
21. BSSC. FEMA 368. NEHRP recommended provisions for seismic regulations for new
buildings and other structures. Washington, D.C.: Building Seismic Safety Council, 2000.
22. 郭彦林, 刘建彬, 蔡益燕, 等. 结构的耗能减震与防屈曲支撑. 建筑结构, 2005,
35(8):18-23.
23. 李妍, 吴斌, 王倩颖, 等. 防屈曲钢支撑阻尼器的试验研究. 土木工程学报, 2006,
39(7):10-14.
24. Saeki E, Maeda Y, Nakamura H, et al. Experimental study on practical-scale
unbonded braces. Journal of Structural and Construction Engineering, AIJ, 1995, (476):149-158.
25. Shimizu T, Fujisawa K, Uemura K, et al. Design method to prevent buckling of
low yield strength steel tube brace and fracturing of joints (part 1&2). In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1997: 781-784.
26. Usami T, Kaneko H. Strength of H-shaped brace constrained flexural buckling
having unconstrained area at both ends: both ends simply supported. Journal of Structural and Construction Engineering, AIJ, 2001, (542):171-177. 27. Mase S, Yabe Y. Elasto-plastic damper using unbonded brace of low yield-point
steel (part 2 low cycle fatigue test). In: Summaries of technical papers of
精彩文档
实用标准文案
annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1995: 409-410.
28. Isoda K, Mase S, Terada T, et al. Development of unbonded brace damper
restrained by channel section steel. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 2001: 663-668.
29. Inoue K, Chang P, Mine T, et al. Stiffening design of the precast concrete
panels to prevent the steel flat braces from buckling. Journal of Construction Steel Research, AIJ, 1993, 1:195-202.
30. Koetaka Y, Narihara H, Tsujita O. The experimental study on BRBs: parts 3.
In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 2000: 651-652.
31. Suzuki N, Kono R, Higasibata Y, et al. Experimental study on the H-section
steel brace encased in RC or steel tube. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1994: 1621-1622. 32. Tsai K, Weng C. Experimental responses of double-tube unbonded brace elements
and connections. Taiwan: Center for Earthquake Engineering Research, National Taiwan University, 2002.
33. Kuwahara S, Tada M, Yoneyama T, et al. A study on stiffening capacity of
double-tube members. Journal of Structural and Construction Engineering, 1993, (445):151-158.
34. Iwata M, Murai M. Buckling-restrained brace using steel mortar planks;
performance evaluation as a hysteretic damper. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2006, 35(14):1807-1826.
35. Manabe N, Simokawa H, Kamiya M, et al. Elasto-plastic behavior of flat-bar
brace stiffened by square steel tube. In: Summaries of technical papers of annual meeting. Architectural Institute of Japan: 1996: 783-784.
36 汪家铭，中岛正爱.屈曲约束支撑体系的应用与研究进展（Ⅰ）.建筑钢结构进展，2005，
7 (1):1-10
37 罗树青.新型抑制屈曲支撑在结构失稳监测中的应用. 上海：同济大学，2005． 38 蔡克栓，赖俊维.挫屈束制支撑之原理及应用.防灾减灾工程研究与进展.北京：科学出
版社，2005.
39 李培彬，赵广鹏，娄宇等.“北京银泰中心”主塔楼钢结构设计介绍.第七届中日建筑
结构技术交流会议论文集 .重庆，2006.
精彩文档
实用标准文案
附录：
1、经济效益比较
一米长防屈曲支撑构件 钢材4000元/吨 混凝土340元/立方米 阻尼材料层30元/千克 人工费4.6元/人每小时 运输费 15元 2个工人每天工作4小时共2天 3个工人每天工作4小时共3天 15元 0.5千克 0.015立方米 0.015立方米 0.015吨 0.015吨 一米长传统防屈曲构件 剪力墙 剪墙 1200 / 平方米 0.5平方米 总计 168.6元 485.7元 600元
精彩文档
实用标准文案
2、防屈曲支撑结构市场调查
我们的产品称为防屈曲支撑结构： 1、 产品具体结构包括：承受轴向
力的钢板，钢板两端的连接件，钢板的外部设置有混凝土加强体，钢板与混凝土加强体间设置有固体阻尼材料层。
2、 产品创新与特色：在轴心处的
钢板上增加了固体阻尼材料，钢板具备了充足的屈服变形空间，同时，钢板变形耗能的过程中由于受到混凝土的约束会剪切阻尼
材料实现二次耗能，从而提高建筑抗争性能。
3、 产品较以往做法的优势：增加了固体阻尼材料之后，由于
钢板承载状况明显改善，不需在混凝土层外部设置钢管约束，极大简化支撑构件结构。
4、 产品经济性：不仅除去钢管约束，还避免在密封钢管内填
混凝土，节省了材料及人力资源。
调查问卷：
1、 您对防屈曲构件是否熟悉？ A、十分熟悉 B、一般 C、一般
2、 您认为防屈曲构件主要应用于哪种类型建筑？
A、民用建筑 B、工业建筑 C、公共建筑（学校、医院、体育馆等）
3、您认为该产品实用性如何？ A、很强 B、较强 C、较差 4、您认为该产品经济性如何？ A、很好 B、较好 C、较差
5、将来您认为会在工程中应用该产品吗？ A、会 B、可以尝试 C、不会
6、您对该产品提出宝贵意见及建议：
精彩文档
实用标准文案
精彩文档
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容