防屈曲耗能支撑在工程结构中计算

【摘要】近年来，防屈曲支撑BRB(又称无粘结支撑)在国内使用较为广泛，在很多工程上都用到了防屈曲支撑，北京建国门外的银泰中心,北京通用国际建筑工程项目，上海古北财富中心主楼，上海世博...

摘要：本文以大连某大学实验楼（钢结构高层框架）为实例，将防屈曲支撑进行设计应用，让结构做到刚柔并济，在小震作用下和风荷载作用下，提高结构抗侧向刚度，保证弹性变形，在大震下防屈曲支撑塑性变形，起到耗能的作用，吸收地震力，使其他构件的变形范围尽可能在弹性阶段，大大增强结构的安全性，同时与传统抗震方式进行成本比较分析，也大大降低了结构的造价。

关键词：防屈曲支撑（BRB）；弹性时称分析；

Abstract: This paper take a university laboratory building in Dalian (steel high-level framework) as an example, the anti-buckling support for design applications, the structure to achieve hardness with softness, on the role of small earthquakes and wind loads, improve structural resistance to lateral rigidity, to ensure the elastic deformation, buckling under strong earthquakes support play a role in energy-intensive plastic deformation, absorb the seismic forces, the deformation range of other components as possible in the elastic stage, greatly enhancing the safety of the structure, with the traditional seismic way of cost comparison analysis, it is also greatly reduced the cost of the structure.Key words: anti-buckling support (BRB); flexibility analysis

中图分类号：TG113.25+2 文献标识码：A 文章编号：

0 前言

近年来，防屈曲支撑BRB(又称无粘结支撑)在国内使用较为广泛，在很多工程上都用到了防屈曲支撑，北京建国门外的银泰中心,北京通用国际建筑工程项目，上海古北财富中心主楼，上海世博中心，山西图书馆等建筑。[1][2]

防屈曲支撑是一种良好的耗能减震构件，由内核耗能单元、约束单元组成, 受压时不像普通支撑那样会发生失稳破话，在受到外加荷载时，内核单元在受压，由于约束单元的约束作用，能有效防止支撑的受压失稳、充分发挥钢材优越的弹塑性性能，会达到全截面屈服，通过屈服滞回达到耗能的目的，防止建筑物发生严重的破坏。

本工程为大连市东北财经大学实习培训中心扩建工程，位于大连市龙江路东北财经大学校区内。是一栋办公与教学为一体的综合楼，总建筑面积为3580.68m ,其中地下室面积747.93m ,建筑层数:地下二层,地上七层，地下最大层高为4.4米，标准层层高为3.9米，建筑高度为28.65米，二类高层民用建筑，结构主体为钢结构。

本工程由于建筑功能需要，要求在建筑中间为大空间、故该结构具有大跨度且层高较高的特点，致使结构整体偏柔。

1.1结构计算模型[3][4]

本工程使用PKPM的 SATWE模块进行弹性阶段的结构分析，EPDA和PUSH进行塑形阶段的分析。

结构嵌固端取在地下室顶板，故计算参数分析仅建地上部分，顶部两层为楼体造型。模型简图见图（计算简图中所示支撑初算时未加）

1.2 无支撑框架弹性阶段分析结果

未加支撑钢框架，经过计算，50年一遇风荷载作用下结构位移角1/355超限，不满足规范最小值1/400，结构刚度不足，柔度偏大，而且结构由于位移较大，梁柱节点处的抗弯变形也较大，故钢梁，钢柱应力比有很大一部分超限，结构需要增加抗水平力的能力或者说是侧向刚度，有两种方案，

第一种，增大梁柱截面。

第二种，加设柱间支撑。

1.3增大梁柱截面后的分析结果

选择第一种增大梁柱截面方案进行计算，将钢柱进行放大，部分钢梁也进行放大，结果如下

1.4增设普通支撑后的分析结果

选择第二种加设柱间支撑方案进行优化设计，加设柱间支撑对建筑的使用功能有所影响，只能选择在未来使用中有分隔墙或人流不通过的位置，经过与建筑专业商议在不影响建筑功能的前提下，在上文结构平面布置图所示位置布置柱间支撑，加设支撑截面选择角钢200x200x5，计算结果如下所示

1.5防屈曲支撑的选择及增设防屈曲支撑后的分析结果

对增加普通支撑的模型进行分析，支撑在最不利基本组合下的最大轴力为193KN，故防屈曲支撑的选择时，屈服轴力应大于193KN，但不应大于太多，否则在罕遇地震阶段无法屈服，就失去了防屈曲支撑的意义，选择设计承载力为200KN的防屈曲支撑，其屈服承载力为218.6KN，需要芯板有效面积为930mm2芯板厚度8mm宽度120mm此处应注意不可选用屈服承载力为200KN的支撑，因为在最不利组合下，结构的其他构件均采用的是设计值，所以结构的到达屈服阶段的承载力整体还有一段距离。

注： 楼层层间最大位移与层高之比的允许值为1/400。

计算结果显示应为支撑截面变小故结构整体刚度有所降低，弹性阶段位移在规范要求范围内相对增大。用钢量为395.93吨，仅比未增大截面和增加支撑前的用钢量多3.34吨，增加量为0.85%，对于整个工程来说是非常经济的。

2结论

本文通过多方案的计算与对比，得出防屈曲支撑在结构设计上的优势。本工程加设防屈曲支撑相对较少，支撑所承担剪力占层剪力的比例也相对较小，故对结构在塑性阶段的耗能量不是很多，结构屈服到极限阶段的耗能量相对也有限，但加设支撑使结构能够满足规范，经济效益也较为可观，即如前所说，同样结构，造价更低。所以防屈曲支撑的消能幅度基本已经能够满足，故防屈曲支撑在应用的前景还是非常广阔的。

参 考 文 献

李国强，孙飞飞，宫海，胡大柱 TJ 型屈曲约束支撑工程应用分析 2009《第二届全国建筑结构技术交流会》

王华琪 丁洁民 何志军 防屈曲支撑的应用与设计《结构工程师》 2007年04 期

中华人民共和国国家标准,高层民用建筑钢结构技术规程 (JGJ 99-98)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社 1998

中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范(GB 50011－2010)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社，2010.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。