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屈曲约束支撑(BRB)

所属分类:消能抗震阻尼器系列
点击次数:12085次

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  • 产品介绍
  • 工作原理
  • 选型指导
  • 选型参数
  • 工作环境与保养常识

屈曲约束支撑又称防屈曲支撑或BRB(Buckling restrained brace)

最大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。

工程效果图:

                                     屈曲约束支撑人字型支撑

                                 

 

 

屈曲约束支撑一般由3部分构成,即核心单元、约束单元及滑动机制单元,其中核心单元即芯材,又称为主受力单元,
是构件中主要的受力元件,由特定强度的钢板制成。常见的截面形式为十字形、T形、双T形和一字形等,分别适用于不同的刚度要求和耗能需求。
约束单元又称侧向支撑单元,负责提供约束机制,以防止核心单元受轴压时发生整体或余部屈曲。比较常见的约束形式为钢管填充混凝土或纯钢型结构约束。
滑动机制单元又称为脱层单元,是在核心单元与约束单元间提供滑动的界面,使支撑在受拉和受压时尽可能有相似的力学性能,
避免核心单元因受压膨胀后与约束单元间产生摩擦力而造成轴压力的大量增加,这种滑动单元一般是由一些无粘结材料制作而成的。
 
常见的屈曲约束支撑包括两种类型——灌浆型和纯钢型 灌浆型指约束材料为混凝土材料,而纯钢型则指整个产品仅使用钢材的情况,
灌浆型产品为早期产品,在各国使用较为广泛,而纯钢型则相对发展较晚,但由于其自身优势明显,已开始在各国大面积使用。
灌浆型与纯钢型屈曲约束支撑有如下优缺点:1、灌浆型由于使用混凝土做为填充材料,与纯钢型相比,其质量较为难以控制,
而纯钢型则可直接使用成熟的钢结构加工方式进行加工,质量可严格控制到机械产品的精度;2、灌浆型由于产品本身使用混凝土灌浆料,
而纯钢型一般内部为空心结构,因此灌浆型自重要比纯钢型大很多;3、灌浆型由于受其自身产品结构的限制,很难将截面做的很小,
而同样吨位下,纯钢型则形式更为自由,体积更小。 防屈曲约束的承载力由其自身芯材的截面和使用的钢材型号来进行控制,根据对于产品承载力的不同要求,
芯板材料通常可采用低屈服点钢材(屈服强度160MPa和225MPa)、普通低碳钢(Q235钢)或其他高强钢(Q345钢、Q390钢、Q420钢),
也就是在同一种屈服力的情况下,我们可以使用很多的组合来达到这个目的,如需要的屈服力为235MPa,则如果使用Q235钢,取其芯材截面为1,
而使用Q160钢则为了达到这个屈服力,其芯材截面就需要取到1*235/160=1.46,因此通常情况下只要在进行产品设计时选择合理的芯材截面,则不同的钢材屈服力将完全无法对产品的性能产生影响。

 选型技术指导

1、屈曲约束支撑不可采用普通钢结构支撑替代,应由专业厂家为产品供货。

2、本图屈曲约束支撑及连接件布置图、支撑大小及其与连接件连接点仅为示意,屈曲约束支撑(包括连接节点)应有有相关资质的单位(厂家)深化设计、制作及安装,并得到我院设计确认。

3、屈曲约束支撑制造商应对芯材进行性能试验;芯材的屈强比不应大于0.8,伸长率应大于30%并有明显的屈服阶段,应具有常温下27J冲击韧性功。

4、本支撑为耗能型屈曲约束支撑,屈曲约束支撑制造商应对产品进行相关性能试验并提供检测试验报告,其性能要求包括:

1)、屈曲约束支撑部件应能表现出稳定的、可重复的滞回性能,要求依次在1/3001/2001/1501/100支撑长度的拉伸和压缩往复各三次变形下,支撑有稳定饱满的滞回曲线,并在1/80屈曲约束支撑长度位移幅值下往复循环30圈后,屈曲约束支撑的主要设计指标和衰减量不应超过15%,且不应有明显的低周疲劳现象。

2)、最大变形能力:在屈服段长度范围内的最大总变形可达到2%并循环3圈。

3)、累积塑性变形:若循环30圈后,累积塑性变形小于屈服位移的400倍,应在屈服段长度的2%变形下一直循环,直至>400方可停止试验。

4)、滞回曲线:应有明显屈服平台,曲线饱满稳定,无明显的强度刚度退化或突变现象,同一位移幅值下循环的各圈曲线应基本重合(耗能衰减率不超过15%)。

5、屈曲约束支撑须由具有通过CMA认证的单位对产品进行试验并提供相关的检测试验报告。

6、屈曲约束支撑应保证具有良好的环境特性,耐气候、耐腐蚀。屈曲约束耐火等级为二级,耐火极限为2小时,在火灾时应与结构共同工作。屈曲约束支撑正常维护使用年限为50年。

7、、所有与屈曲约束支撑相连接的节点板材料都为Q345B

8、工厂焊接焊缝检验等级为一级,现场焊接焊缝质量检验等级为二级。

9、构件长度偏差,允许偏差为+/-3mm

10、屈曲约束支撑安装时应严格遵守国家现行制作安装及施工验收规范。图中未尽事宜或需改变设计要求,需征设计同意后方可施工。

 对于防屈曲支撑产品的验收标准,仅在我国的2010版《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)和《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2010)

1、[GB 50011-2010]屈曲约束支撑应按照同一工程中支撑的构造形式、约束屈服段材料和屈服承载力分类进行抽样试验检验,构造形式和约束屈服段材料相同且

屈服承载力在50%至150%范围内的屈曲约束支撑划分为同一类别。每种类别抽样比例为2%,且不少于一根。试验时,依次在1/300,1/200,1/150,1/100

支撑长度的拉伸和压缩往复各3 次变形。试验得到的滞回曲线应稳定、饱满,具有正的增量刚度,且最后一级变形第3 次循环的承载力不低于历经最大承载力的85%,

历经最大承载力不高于屈曲约束支撑极限承载力计算值的1.1 倍。

2、[GB 50011-2010]金属屈服位移相关型消能器等不可重复利用的消能器,在同一类型中抽检数量不少于2 个,抽检合格率为100%,抽检后不能用于主体结构型式检验和出厂检验应由第三方完成。
3、[JGJ99-2010]E.5.1 屈曲约束支撑的设计应基于试验结果,试验至少应有两组:一组为组件试验,考察支撑连接的转动要求;另一组为支撑的单轴试验,以检验支撑的工作性状,特别是在拉压反复荷载作用下的滞回性能。
4、[JGJ99-2010]E.5.2 屈曲约束支撑的试验加载应采取位移控制,对构件试验时控制轴向位移,对组件试验时控制转动位移。
5、[JGJ99-2010]E.5.3 耗能型屈曲约束支撑试验应按以下加载幅值及顺序进行:依次在1/300、1/200、1/150、1/100 支撑长度的拉伸和压缩往复各3 次变形,实现轴向累计非弹性变形至少为屈服变形的200 倍(组件试验不做此要求)
6、[JGJ99-2010]
E.5.4 屈曲约束支撑的试验检验要求
1)同一工程中,屈曲约束支撑应按照支撑的构造形式、核心钢支撑材料和屈服承载力分类别进行试验检验。抽样比例为2%,每种类别至少有一根试件。
     构造形式和核心钢支撑材料相同且屈服承载力在试件承载力的50%至150%范围内的屈曲约束支撑划分为同一类别。
2)宜采用足尺试件进行试验。如果试验装置无法满足足尺试验要求,可以减小试件的长度。
3)屈曲约束支撑试件及组件的制作应反映设计实际情况,包括材料、尺寸、截面构成及支撑端部连接等情况。
4)应按照相关的国家标准,对屈曲约束支撑核心钢支撑的每一批钢材进行材性试验。
5)当屈曲约束支撑试件的试验结果满足下列要求时,试件检验合格:
a)材性试验结果满足E.3.8 条第1 款的要求;
b)屈曲约束支撑试件的滞回曲线表现稳定、饱满,刚度稳定增长,没有刚度退化现象;
c)屈曲约束支撑没有出现断裂和连接部位破坏现象;
d)屈曲约束支撑试件每一加载循环核心单元屈服后的最大拉、压承载力均不低于屈服荷载,且最大压力和最大拉力之比不大于1.3。

 

2 参数选型

备注说明:

BD-ZY(S\H)-E(C) 350-3000

BD-百顿Z-组合钢管混凝土

Y-一字形內芯\S-十字形内芯\H-H形内芯;

E-耗能型,C-承载型

350-3500kN350吨内力

3000-支撑长度(毫米 

 

BR型屈曲约束支撑技术参数表(芯材Q235)

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

250

焊接

十字

1708.18

98.54

985.41

119.82

125.82

3000

250

焊接

十字

2678.18

64.58

968.68

119.82

125.82

4000

250

焊接

十字

3650.18

48.02

960.32

119.82

125.82

5000

250

焊接

十字

4622.18

38.21

955.37

125.82

135.82

6000

250

焊接

十字

5574.18

31.78

953.47

130.82

139.82

7000

250

焊接

十字

6516.18

27.22

952.71

140.82

153.82

8000

250

焊接

十字

7456.18

23.81

952.24

150.82

167.82

9000

250

焊接

十字

8398.18

21.15

951.78

162.82

177.82

10000

250

焊接

十字

9340.18

19.03

951.42

172.82

189.82

11000

250

焊接

十字

10282.18

17.29

951.12

180.82

201.82

12000

250

焊接

十字

11224.18

15.85

950.87

190.82

211.82

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

500

焊接

十字

1665.21

200.16

2001.59

164.79

170.79

3000

500

焊接

十字

2635.21

130.52

1957.74

164.79

170.79

4000

500

焊接

十字

3607.21

96.80

1936.07

164.79

170.79

5000

500

焊接

十字

4579.21

76.93

1923.30

164.79

170.79

6000

500

焊接

十字

5521.21

63.98

1919.37

165.79

176.79

7000

500

焊接

十字

6473.21

54.72

1915.29

175.79

196.79

8000

500

焊接

十字

7413.21

47.84

1913.58

189.79

210.79

9000

500

焊接

十字

8355.21

42.49

1912.06

203.79

226.79

10000

500

焊接

十字

9297.21

38.22

1910.84

215.79

240.79

11000

500

焊接

十字

10239.21

34.72

1909.85

227.79

256.79

12000

500

焊接

十字

11181.21

31.82

1909.02

239.79

270.79

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

750

焊接

十字

1552.58

309.45

3094.46

201.76

206.76

3000

750

焊接

十字

2552.58

198.68

2980.18

201.76

206.76

4000

750

焊接

十字

3552.58

146.31

2926.15

201.76

206.76

5000

750

焊接

十字

4545.24

115.87

2896.71

201.76

206.76

6000

750

焊接

十字

5485.24

96.32

2889.53

201.76

212.76

7000

750

焊接

十字

6435.24

82.36

2882.46

203.76

224.76

8000

750

焊接

十字

7375.24

71.97

2878.89

217.76

244.76

9000

750

焊接

十字

8315.24

63.91

2876.12

233.76

260.76

10000

750

焊接

十字

9255.24

57.48

2873.92

247.76

278.76

11000

750

焊接

十字

10195.24

52.22

2872.11

261.76

294.76

12000

750

焊接

十字

11135.24

47.84

2870.61

275.76

310.76

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

1000

焊接

十字

1530.28

414.18

4141.79

211.01

216.01

3000

1000

焊接

十字

2530.28

265.56

3983.36

211.01

216.01

4000

1000

焊接

十字

3530.28

195.43

3908.60

211.01

216.01

5000

1000

焊接

十字

4530.28

154.60

3865.08

211.01

220.01

6000

1000

焊接

十字

5472.99

128.46

3853.92

211.01

228.01

7000

1000

焊接

十字

6422.99

109.83

3844.10

225.01

250.01

8000

1000

焊接

十字

7356.99

96.01

3840.38

243.01

270.01

9000

1000

焊接

十字

8308.99

85.20

3833.88

259.01

290.01

10000

1000

焊接

十字

9260.99

76.57

3828.70

275.01

308.01

11000

1000

焊接

十字

10192.99

69.60

3827.74

291.01

326.01

12000

1000

焊接

十字

11144.99

63.73

3823.94

305.01

344.01

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

1500

焊接

十字

1523.66

622.65

6226.47

248.01

253.01

3000

1500

焊接

十字

2340.49

411.24

6168.64

248.01

253.01

4000

1500

焊接

十字

3340.49

300.08

6001.52

248.01

253.01

5000

1500

焊接

十字

4340.49

236.22

5905.53

248.01

257.01

6000

1500

焊接

十字

5340.49

194.77

5843.22

248.01

263.01

7000

1500

焊接

十字

6340.49

165.70

5799.51

262.01

289.01

8000

1500

焊接

十字

7340.49

144.18

5767.16

280.01

313.01

9000

1500

焊接

十字

8276.99

128.03

5761.42

300.01

335.01

10000

1500

焊接

十字

9228.99

115.05

5752.62

318.01

357.01

11000

1500

焊接

十字

10160.99

104.55

5750.37

336.01

377.01

12000

1500

焊接

十字

11112.99

95.73

5743.98

354.01

397.01

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

2000

焊接

十字

1397.62

857.54

8575.44

275.04

279.44

3000

2000

焊接

十字

2397.62

542.96

8144.44

275.04

279.44

4000

2000

焊接

十字

3153.94

409.42

8188.40

275.04

279.44

5000

2000

焊接

十字

4153.94

320.71

8017.69

275.04

285.44

6000

2000

焊接

十字

5153.94

263.59

7907.79

275.04

291.44

7000

2000

焊接

十字

6153.94

223.75

7831.11

293.04

321.44

8000

2000

焊接

十字

7153.94

194.36

7774.57

315.04

345.44

9000

2000

焊接

十字

8153.94

171.80

7731.16

337.04

369.44

10000

2000

焊接

十字

9153.94

153.94

7696.77

357.04

393.44

11000

2000

焊接

十字

10139.56

139.52

7673.60

375.04

417.44

12000

2000

焊接

十字

11089.56

127.75

7665.09

395.04

439.44

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

2500

焊接

十字

1262.84

1116.19

11161.86

328.31

332.31

3000

2500

焊接

十字

2262.84

696.18

10442.72

328.31

332.31

4000

2500

焊接

十字

3262.84

505.84

10116.81

328.31

332.31

5000

2500

焊接

十字

4262.84

397.23

9930.85

328.31

332.31

6000

2500

焊接

十字

5262.84

327.02

9810.63

328.31

338.31

7000

2500

焊接

十字

6262.84

277.90

9726.52

328.31

344.31

8000

2500

焊接

十字

7262.84

241.61

9664.39

342.31

376.31

9000

2500

焊接

十字

8214.69

214.26

9641.51

364.31

402.31

10000

2500

焊接

十字

9156.69

192.56

9627.87

386.31

428.31

11000

2500

焊接

十字

10098.69

174.85

9616.74

406.31

454.31

12000

2500

焊接

十字

11040.69

160.12

9607.49

426.31

478.31

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

3000

焊接

十字

1262.36

1337.59

13375.90

341.52

345.52

3000

3000

焊接

十字

2262.36

834.70

12520.56

341.52

345.52

4000

3000

焊接

十字

3262.36

606.63

12132.64

341.52

345.52

5000

3000

焊接

十字

4138.84

482.35

12058.63

341.52

345.52

6000

3000

焊接

十字

5138.84

396.26

11887.68

341.52

351.52

7000

3000

焊接

十字

6138.84

336.24

11768.51

343.52

373.52

8000

3000

焊接

十字

7138.84

292.02

11680.69

367.52

401.52

9000

3000

焊接

十字

8138.84

258.07

11613.29

391.52

431.52

10000

3000

焊接

十字

9138.84

231.20

11559.92

413.52

459.52

11000

3000

焊接

十字

10088.48

209.85

11541.91

435.52

485.52

12000

3000

焊接

十字

11028.48

192.19

11531.37

457.52

511.52

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

3500

焊接

十字

1150.19

1615.77

16157.73

388.77

391.77

3000

3500

焊接

十字

2150.19

995.05

14925.81

388.77

391.77

4000

3500

焊接

十字

3150.19

718.89

14377.71

388.77

391.77

5000

3500

焊接

十字

4004.22

571.17

14279.25

388.77

391.77

6000

3500

焊接

十字

5004.22

467.98

14039.27

388.77

397.77

7000

3500

焊接

十字

6004.22

396.36

13872.73

388.77

397.77

8000

3500

焊接

十字

7004.22

343.76

13750.40

394.77

423.77

9000

3500

焊接

十字

8004.22

303.48

13656.73

418.77

453.77

10000

3500

焊接

十字

9004.22

271.65

13582.71

442.77

483.77

11000

3500

焊接

十字

10004.22

245.87

13522.75

464.77

511.77

12000

3500

焊接

十字

11004.22

224.55

13473.18

488.77

539.77

支撑长度(mm)

屈服力(kN)

连接方式

支撑节点形式

屈服段长度上限值(mm)

等效轴向刚度(kNmm)

等效截面面积(mm^2)

约束构件最小总宽度(mm)

约束构件最小总高度(mm)

2000

4000

焊接

十字

1130.43

1853.45

18534.48

393.91

396.91

3000

4000

焊接

十字

2130.43

1139.80

17096.99

393.91

396.91

4000

4000

焊接

十字

3130.43

822.94

16458.74

393.91

396.91

5000

4000

焊接

十字

4130.43

643.93

16098.16

393.91

396.91

6000

4000

焊接

十字

5130.43

528.88

15866.43

393.91

402.91

7000

4000

焊接

十字

6130.43

448.71

15704.94

393.91

410.91

8000

4000

焊接

十字

7130.43

389.65

15585.97

415.91

444.91

9000

4000

焊接

十字

8130.43

344.33

15494.68

441.91

476.91

10000

4000

焊接

十字

9114.09

308.69

15434.59

465.91

508.91

11000

4000

焊接

十字

10054.09

280.28

15415.24

489.91

538.91

12000

4000

焊接

十字

10994.09

256.65

15399.14

513.91

566.91

注:其它吨位或长度请致电公司技术部门

 
 

使用案例:

 

 

 
针对于传统减震设计的规范已在评审中,未发布,为《建筑减震消能规范》送审稿,其中对于产品的检测标准为:
 

常规性能
序号
项目
性能要求
1
屈服荷载
在设计值的±15%以内;在设计值的±10%以内。
2
屈服位移
在设计值的±15%以内;屈服位移设计值的±10%以内。
3
屈服后刚度
在设计值的±15%以内;在设计值的±10%以内
4
极限荷载
在设计值的±15%以内;在设计值的±10%以内。
5
极限位移
每个实测产品极限位移值不应小于设计极限位移值。
6
滞回曲线面积
任一循环中滞回曲线包络面积实测值偏差应在产品设计值的±15%以内;实测值偏差的平均值应在产品设计值的±10%以内。
疲劳性能
1
阻尼力
实测产品在罕遇地震作用时的设计位移下连续加载30圈,任一个循环的最大、最小阻尼力应在所有循环的最大、最小阻尼力平均值的±15%以内。
2
滞回曲线
1) 实测产品在罕遇地震作用时的设计位移下连续加载30 圈,任一个循环中位移为零时的最大、最小阻尼力应在所有循环中位移为零时的最大、最小阻尼力平均值的±15%以内。
2) 实测产品在罕遇地震作用时的设计位移下,任一个循环中阻尼力为零时的最大、最小位移应在所有循环中阻尼力为零时的最大、最小位移平均值的±15%以内。
3
滞回曲线面积
实测产品在罕遇地震作用时的设计位移下连续加载30圈,任一个循环的滞回曲线面积应在所有循环的滞回曲线面积平均值的±15%以内。

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