面向高层建筑结构的屈曲约束支撑减震技术研究（论文）.pdf

2021·6·Building Construction 1144 面向高层建筑结构的屈曲约束支撑 减震技术研究 赵一鸣 1,2 陈渊鸿 1 夏巨伟 1 1. 上海建工集团股份有限公司 上海 200080； 2. 上海超高层建筑智能建造工程技术研究中心 上海 200080 摘要： 针对高层建筑结构中的屈曲约束支撑技术应用，阐述了屈曲约束支撑的设计原理和几种主要的应用形式。对屈 曲约束支撑的施工工艺、施工要点、施工监控方法等进行了研究探讨，对于类似工程的施工建造有一定的借鉴价值。 关键词： 屈曲约束支撑；高层建筑结构；减震；施工监控 中图分类号： TU755 文献标志码： A 文章编号： 1004 -1001(2021)06 -1144 -03 DOI： 10.14144/j.cnki.jzsg.2021.06.057 Research on Buckling Restrained Brace for High-rise Building Structure ZHAO Yiming 1,2 CHEN Yuanhong 1 XIA Juwei 1 1. Shanghai Construction Group Co., Ltd., Shanghai 200080, China; 2. Shanghai Engineering Research Center of Super High Rise Building Intelligent Construction, Shanghai 200080, China Abstract: According to the application of buckling - restrained brace technology in high - rise building structure, the design principle and several main application forms of buckling restrained brace are introduced. The construction technology, key points and monitoring methods of buckling restrained brace are studied and discussed in order to provide reference for similar projects. Keywords: buckling restrained brace; high -rise building structure; shock absorption; construction monitoring 科学研究 SCIENTIFIC RESEARCH 且影响了结构塑性铰的分布，在非极端地震情况下能够明 显避免结构关键构件的损伤，为结构功能可恢复提供了保 障。本文将重点对面向高层建筑结构的屈曲约束支撑开展 研究，探讨屈曲约束支撑设计原理与应用形式，以及施工 工艺、施工要点、施工监控方法等，供有关工程借鉴。 1 屈曲约束支撑设计原理与应用形式 1.1 减震原理 作为近年来广泛采用的消能减震阻尼器装置，屈曲约 束支撑由核心的芯材、约束套筒和滑动层装置等 3个部分构 成，如图 1所示。 核心芯材 约束套筒屈曲约束支撑 图1 屈曲约束支撑结构 图1中芯材一般直接作用于建筑结构两侧框架柱之间， 随着经济和社会的发展，地震工程领域对建筑工程结 构抗震设计的认识逐渐加深。传统通过加强结构刚度或加 大结构延性来提升结构抗震性能的方式，因其在大幅度提 升建造成本的情况下却无法取得预期的抗震减震效果，且 结构震后的修复难度极大，已经逐渐无法满足 “三水准 ” 设防的要求。 为改变这种状况，工程界开始对可恢复功能结构体系 进行研究，主要是通过结构本体的可恢复性以及消能减震 装置的可恢复性来提升结构在地震作用下的柔性和延性， 使得结构在地震作用下发生大位移变形，从而耗散大量的 地震能量，达到尽可能降低地震损伤的目的。 屈曲约束支撑（ buckling restrained brace ，BRB ）是 目前用于高层建筑结构的一种主要的消能减震装置。国内 外大量研究表明，采用 BRB加固的高层建筑结构，其整体 抗震性能明显增强； BRB设备呈现出了极好的耗能能力， 基金项目：“十三五”国家重点研发计划项目之课 题“大型关键工程结构抗震减灾技术应用与示范” （2017YFC1500706）。 作者简介：赵一鸣（1986—），男，硕士，高级工程师。 通信地址：上海市虹口区东大名路666号（200080）。 电子邮箱：953102964@qq.com 收稿日期：2021 -04 -12 建筑施工·第43卷·第6期 1145 起到轴向支撑受力作用。为扩大芯材的耗能范围，应对不 同建筑结构减隔震要求，芯材的截面一般可以采用H形、 十字形、一字形、 T形或管形 [1]等，常见的截面形式如图 2 所示。 管形 H形 十字形 一字形 T形 图2 屈曲约束支撑常见截面形式 芯材的材料特征为具有较低的屈服点，能够相较主体 结构更早地进入屈服状态，替代主体结构发生损伤。约束 套筒不参与轴向受力，主要是为芯材在轴向受压状态下的 屈曲失稳提供横向约束，防止芯材发生受压失稳后出现弯 曲屈服状态，降低其减震耗能效力。而为使芯材在约束套 筒的约束下能够发生自动伸缩变形，需要在芯材和约束套 筒之间添加滑动层装置，一般可灌入低摩阻的砂浆或混凝 土材料，既填充了芯材和约束套筒之间的缝隙，又避免了 约束套筒参与轴向受力，使之约束失效。在本质上，屈曲 约束支撑通过芯材的弹塑性变形提供耗能能力，而为使得 周期往复荷载作用下，屈曲约束支撑不发生横向失稳，设 计了约束套筒提供横向约束，这也是屈曲约束支撑区别于 常规支撑的主要特点。 一般来说，屈曲约束支撑在往复循环荷载作用下，弹 性阶段滞回曲线面积较小，耗能能力较低；而在进入塑性 阶段后，内部芯材将发生较大的位移，