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屈曲約束支撐的作用原理和應(yīng)用范圍
一 屈曲約束支撐
屈曲約束支撐是由芯材、約束芯材屈曲的套管和位于芯材和套管間的無粘結(jié)材料及填充材料組成的一種支撐構(gòu)件。這是一種受拉時同普通支撐而受壓時承載力與受拉時相當且具有消能機制的支撐。
按結(jié)構(gòu)設(shè)計中不同的剛度、承載力及耗能要求，TJ屈曲約束支撐有耗能型、承載型和屈曲約束支撐阻尼器三種類型。
按屈曲約束支撐本身的構(gòu)造形式，TJ屈曲約束支撐分為純鋼型及填充型兩種類型，適用范圍如下表：
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名稱
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基本構(gòu)造
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適用范圍
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純
鋼
型
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TJS
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一對標準型鋼管約束“一字型”鋼核心
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長度<20m 噸位<500T
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TJH
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方鋼管約束“H型”組合斷面鋼核心
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長度<10m 噸位>300T
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TJB
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外圍鋼管約束內(nèi)部“口字型”組合斷面鋼核心
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長度>10m 噸位>500T
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填
充
型
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TJC
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鋼管混凝土約束“一字型”或“十字型”鋼核心（原TJII型改進，支撐外觀減小）
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長度<20m 噸位<1000T
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TJHC
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鋼管混凝土約束“H型”組合斷面鋼核心
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長度<20m 噸位>300T
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TJP
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附加防斷裝置，保證支撐核心疲勞斷裂后的抗拉承載力
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長度<10m 噸位<300T
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產(chǎn)品介紹
1、工作原理
屈曲約束耗能支撐，又之稱為“防屈曲支撐”或“耗能支撐”。其工作的基本原理是：構(gòu)件內(nèi)力由位于支撐中心的芯材來承受，芯材在軸向荷載作用下發(fā)生屈服耗能，而外圍的屈曲約束機制（鋼管或鋼管混凝土）則限制約束支撐中心的芯材發(fā)生彎曲，避免芯材受壓屈服前時發(fā)生屈曲。
由于泊松效應(yīng)的存在，芯材受壓時會發(fā)生膨脹，故在芯材和填充料（砂漿、配方混凝土等）之間設(shè)置有一層無粘結(jié)材料或非常狹小的空氣層，可以減小或消除芯材承受軸向力時傳遞給填充料（砂漿或混凝土）和外套管的力，也即外圍約束機制是不承受軸向荷載作用。
2、構(gòu)造組成
屈曲約束耗能支撐的構(gòu)造組成可以分為兩方面：橫向構(gòu)成和縱向構(gòu)成。
橫向構(gòu)成分為三部分：核心單元（可屈服的鋼芯）、約束單元（鋼套管）和滑動機制單元（又稱無粘結(jié)層）。
核心單元可以由不同屈服強度的鋼材制成，是主要受力及耗能的單元，截面形式可為一字、十字、H 型等。
約束單元則是為芯材提供約束機制而不承受軸向荷載作用，以防止核心單元受壓時發(fā)生整體失穩(wěn)。
滑動機制單元或無粘結(jié)層通常由橡膠、聚乙烯、硅膠、乳膠等組成。
圖1：屈曲約束耗能支撐結(jié)構(gòu)示意圖
3、性能測試
屈曲約束耗能支撐產(chǎn)品性能測試及其性能指標應(yīng)滿足《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》（GB50011-2010）中12.3和《建筑消能阻尼器》（JG/T209-2012）中6.4和7.4的規(guī)定。
屈曲約束耗能支撐產(chǎn)品檢驗標準按照《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》（GB50011-2010）中12.3和《建筑消能阻尼器》（JG/T209-2012）中第8條和第9條的規(guī)定。
圖2：屈曲約束耗能支撐力學性能曲線示意圖
圖中：
Fy：屈服承載力(Yield Damping Force)；
Fmax：最大承載力（Maximal Damping Force）；
K1：彈性剛度(Elastic Stiffness)；
K2：第2剛度(Second Stiffness)；
Dy：屈服位移(Yield Displacement)；
Du：極限位移(Ultimate Displacement)。
4、產(chǎn)品表示及規(guī)格參數(shù)
常用屈曲約束耗能支撐根據(jù)約束方式分為鋼套筒與砂漿（或混凝土）組合提供約束型，代號為C；全鋼結(jié)構(gòu)約束型，代號為S。
屈曲約束耗能支撐標記由產(chǎn)品名稱BRB、分類代號、屈服承載力（KN）和屈服位移（mm）組成。
例如，由鋼套筒與砂漿組合提供約束，屈服承載力為2500KN，屈服位移為1.5mm的屈曲約束耗能支撐，標記為：BRB-C×2500×1.5。
5、產(chǎn)品連接方式
屈曲約束耗能支撐的連接方式主要有三種：焊接、螺栓連接和銷軸連接。
國內(nèi)通常采用焊接方式，因為焊接方式施工較為簡單、便捷，性價比也比較高。
螺栓連接比較麻煩，且精度要求較高；
銷軸連接方式比較美觀，具有建筑藝術(shù)感，但價格較為昂貴，且加工及施工精度要求很高。
6、產(chǎn)品選型
屈服承載力在100KN-10000KN范圍內(nèi)的各種屈曲約束耗能支撐，客戶可在此范圍內(nèi)任意選擇。
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