【正文】 阻止支撐失穩(wěn)的機(jī)制。給出了核心支撐在有初始撓度下防止核心支撐屈曲的強(qiáng)度和剛度要求。新建的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑和現(xiàn)有建筑的抗震加固的應(yīng)用表明，使用防屈曲支撐具有良好的前景。169。 2004愛(ài)思唯爾公司保留所有權(quán)利。關(guān)鍵詞：鋼框架。屈曲。屈曲約束支撐。循環(huán)載荷試驗(yàn)。阻尼器。遲滯行為1. 簡(jiǎn)介在建筑結(jié)構(gòu)橫向位移一直被工程師高度關(guān)注著。為了最大限度地減少地震和風(fēng)力的支撐已經(jīng)被成功地使用。然而，當(dāng)支撐受到壓力過(guò)大時(shí)，他們表現(xiàn)出扭轉(zhuǎn)變形并且在拉伸和壓縮下出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)遲滯行為，當(dāng)施加單調(diào)循環(huán)荷載時(shí)通常表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度惡化，如圖1（a）所示。如果要阻止鋼支撐的屈曲，保證支撐在拉伸和壓縮下具有相同的強(qiáng)度，支撐吸收的能量將顯著增加，遲滯行為減弱。這些要求激勵(lì)研究人員和工程師開(kāi)發(fā)出的新型支架，防屈曲支撐（BRB）。防屈曲支撐的概念很簡(jiǎn)單：防止支撐屈曲的支撐，因此支撐無(wú)論是在拉伸和壓縮表現(xiàn)出相同的行為，如圖1（b）所示。在過(guò)去的幾十年中，屈曲約束支撐框架已成為越來(lái)越受歡迎，特別是在日本，因?yàn)樗麄兞己玫目拐鹦阅?。如圖2所示，防屈曲支撐通常包括以下四個(gè)部分：1，軸向力承載單位（支撐）。2，連接支撐和連接部分加筋過(guò)渡段（支座）。3，屈曲約束單元（外包單元），其功能是防止屈曲的支撐。4，支撐和屈曲約束單元的分離單元，保證了支撐在屈曲約束單元里可以滑動(dòng)，在壓縮時(shí)支撐單位可以自由地發(fā)生橫向擴(kuò)展。這通常需要一些剝離材料作為分離單元。否則，差距應(yīng)該保持在兩個(gè)單位。本文介紹了亞洲的不同類(lèi)型的防屈曲支撐的研究和發(fā)展，特別是在日本的過(guò)去幾十年。文中闡述了防止鋼支撐屈曲的理論與試驗(yàn)。對(duì)防屈曲支撐的配置和外包單元對(duì)剛度和強(qiáng)度要求的一些關(guān)鍵問(wèn)題也有所說(shuō)明。新建的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑和現(xiàn)有建筑的抗震加固的應(yīng)用表明，使用防屈曲支撐具有良好的前景。2. 防屈曲支撐的發(fā)展 防屈曲支撐的歷史吉野等首次進(jìn)行了防屈曲支撐的研究，他們測(cè)試了循環(huán)荷載下防屈曲支撐的性能。兩個(gè)試件，它們被稱(chēng)為“帶支撐的剪力墻”，由一個(gè)由鋼筋混凝土面板與他們之間的一些剝離材料包裹的鋼板支撐組成的。一種橫向面板兩側(cè)與周?chē)拿姘逵?5mm的距離，而其他的則沒(méi)有間隙。前者具有較高的變形比后者和耗能能力。若林等對(duì)防屈曲支撐進(jìn)行深入的開(kāi)拓性研究 [2,3]。他們開(kāi)發(fā)出一種系統(tǒng)，其中由平板鋼制成支撐通過(guò)與他們之間無(wú)粘結(jié)層鋼筋混凝土板包裹。他們發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)支撐的表面剝離過(guò)程非常重要，只有使支撐板系統(tǒng)滿(mǎn)足這個(gè)條件，支撐抵抗水平荷載時(shí)混凝土面板才會(huì)防止支撐失穩(wěn)。由此進(jìn)行了一個(gè)多步驟的試驗(yàn)計(jì)劃，首先（1）剝離材料，以研究無(wú)粘結(jié)的效果。（2）支撐測(cè)試，以檢查在邊界和周?chē)匿摻罨炷涟鍖?duì)鋼支撐的加強(qiáng)效果（3）測(cè)試鋼筋混凝土班對(duì)小范圍支撐的加強(qiáng)程度（4）對(duì)采用建議的支撐系統(tǒng)的兩層框架大規(guī)模的試驗(yàn)。為了測(cè)試剝離效果，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂，硅樹(shù)脂，乙烯基等進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)十一種不同的剝離材料樣品進(jìn)行了拉出測(cè)試。該涂層的硅樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂層頂部剝離方法是使用下面的測(cè)試。將加強(qiáng)板塊之間的接觸和預(yù)埋件（苯乙烯泡沫塑料，差距）的詳細(xì)細(xì)節(jié)選為測(cè)試變量。檢測(cè)二十一試件在單調(diào)壓縮載荷下的各種變量組合。結(jié)果表明，為了不使預(yù)制板硬化，要將少量的苯乙烯泡沫塑料放入間隙中。為了驗(yàn)證遲滯行為，對(duì)十四的X形和由鋼筋混凝土板包裹X形支撐構(gòu)件在循環(huán)荷載下進(jìn)行了測(cè)試。構(gòu)件的測(cè)試設(shè)置和遲滯行為見(jiàn)圖3。測(cè)試結(jié)果表明，無(wú)粘結(jié)支撐的承載能力比普通支撐大。，幾乎是普通支撐的四倍。無(wú)粘結(jié)支撐沿支撐軸的應(yīng)變分布均勻，這表明了無(wú)粘結(jié)支撐的效果。為了檢驗(yàn)防屈曲支撐在實(shí)際鋼框架的行為，進(jìn)行了兩個(gè)1/2范圍的測(cè)試進(jìn)行最終論證。圖4顯示了X形支撐框架模型及其滯后的行為。，框架比較穩(wěn)定，呈現(xiàn)出紡錘形遲滯循環(huán)和良好的能量吸收能力。由木村等人進(jìn)行的第一次測(cè)試鋼支撐包裹的是砂漿充填鋼管。[4]。雖然剝落材料或砂漿和核心支撐之間沒(méi)有差距，泥漿充填管對(duì)支撐的核心的屈曲一定的約束作用。外管上的測(cè)量約是內(nèi)部鋼板的1015％，而支撐在受壓時(shí)通常表現(xiàn)出比抗拉更高的承載力。在他們隨后的研究[5]，四個(gè)全面構(gòu)件，其中兩個(gè)有支撐與周?chē)g灌一些砂漿，進(jìn)行了測(cè)試循環(huán)。從測(cè)試的結(jié)果他們得出結(jié)論，核心支撐將不會(huì)發(fā)生屈曲，這些構(gòu)件將顯示出良好的遲滯行為。望月等[68]研究了無(wú)粘結(jié)支撐組成的復(fù)合防屈曲支撐外面包裹的鋼筋混凝土方形截面的單元。在他們的研究中，表示裂縫后的混凝土面板剛度退化是穩(wěn)定系數(shù)的起主要作用。藤本等[9,10]延長(zhǎng)木村和武田研究了鋼芯支撐被涂剝離材料和砂漿，充填方鋼管約束。長(zhǎng)尾等[1115]做了一些測(cè)試和進(jìn)行了方鋼管（支撐）或H型鋼的鋼筋混凝土構(gòu)件組成的復(fù)合防屈曲支撐覆蓋核心的理論分析。防屈曲支撐的配置如圖5所示，防屈曲支撐可以有不同的配置，主要為兩大類(lèi)：一類(lèi)典型的防屈曲支撐，由鋼筋混凝土管等包裹鋼構(gòu)件組成，另一種是由鋼板支撐預(yù)制混凝土板包裹。圖6給出了這兩種類(lèi)型的防屈曲支撐的照片。典型BRBs截面見(jiàn)圖7。圖7（a）表示的是泥漿充填鋼管[9,10,1618]包裹的鋼板或縱橫交錯(cuò)截面支撐。圖7（b）給出由鋼筋混凝土包裹的H型鋼組成的支撐[1115]。圖7（c）給出了由鋼纖維鋼筋混凝土包裹的縱橫交錯(cuò)截面鋼支撐的[19]。圖7（d）所示的由兩個(gè)螺栓連接的預(yù)制混凝土板[20]鋼板支撐。圖7（e）所示的是由鈴木等人的模型[21,22]的寬翼緣側(cè)向屈曲約束對(duì)由外部鋼和的管段組成。圖7（f）的防屈曲支撐的截面是由兩個(gè)圓形鋼管組成。在此配置中，內(nèi)管是提供對(duì)橫向變形的約束，同時(shí)外管是一個(gè)[23,24]可以抵抗軸向力的構(gòu)件。圖7（g）是一個(gè)平臺(tái)鋼板方鋼管約束，經(jīng)測(cè)試也為防屈曲支撐[2527]。清水等[28]提出了不銹鋼方管作為約束內(nèi)部包裹一個(gè)十字形鋼部分構(gòu)件，如圖所示7（h）。宇佐美等[29,30]提出了H形支架由如圖7（i）所示方鋼管約束。圖7（J）顯示了鋼板螺栓將板[31]約束起來(lái)。圖7（k）顯示雙T字形支撐由[32,33]方管包裹。為了獲得易于連接配置，蔡等人提出了雙T字形雙管防屈曲支撐[3437]。除了上述的各種配置防屈曲支撐其他研究人員也開(kāi)發(fā)了和提出了各種各樣的防屈曲支撐[3840]。3. 防屈曲支撐分析的一些要點(diǎn)如前所述，核心支撐和約束單元之間的間隙保證了支撐在收到壓縮可以在約束單元內(nèi)自由的進(jìn)行橫向擴(kuò)展，這是是非常重要的。這通常需要一些剝離材料作為分離單位來(lái)保證。否則，這個(gè)間隙應(yīng)該保持在兩個(gè)單元4. 防屈曲支撐的整體失穩(wěn)判據(jù)然而，為了獲得同樣的利用率，支撐在拉伸和壓縮是都應(yīng)該發(fā)展到塑性，問(wèn)題是如何設(shè)置約束單元的剛度和強(qiáng)度。如果約束單元的剛度高，強(qiáng)度低，一旦約束單元損壞，防屈曲的效果就會(huì)消失，反之，如果它的強(qiáng)度高而剛性低，也不能抑制支撐的屈曲變形。因此，約束單元的應(yīng)該同時(shí)考慮。由若林等組織的初步研究防屈曲支撐委員會(huì)最開(kāi)始想要將防屈曲支撐應(yīng)用到真正的建筑中。雖然這項(xiàng)研究當(dāng)時(shí)被暫停，但此后，許多其他研究人員將防屈曲支撐的實(shí)際應(yīng)用作為了研究重點(diǎn)。在日本由鋼筋混凝土面板包裹的防屈曲支撐包裹應(yīng)用到了很多酒店，比如圖7（a）中所示的，26層大阪Raguza塔是其中最廣泛使用防屈曲支撐的結(jié)構(gòu)之一，如在晴海1丁目項(xiàng)目和在東京澀谷通道花園項(xiàng)目，這種情況不僅在日本，在美國(guó)和臺(tái)灣也經(jīng)常有著種情況。通過(guò)安裝了無(wú)粘結(jié)支撐可以提高建筑物的抗震性能，整個(gè)臺(tái)北縣行政大樓（TCAB）應(yīng)用了一些新的設(shè)計(jì)和改造項(xiàng)目，在臺(tái)灣選擇了雙T型雙管防屈曲這次很難過(guò)提高建筑物的抗震性能[37]。故意使用低屈服強(qiáng)度的防屈曲支撐，以提高能源消耗，大多數(shù)情況下低價(jià)格的鋼材會(huì)應(yīng)用到防屈曲支撐中。 本文提出了一種防屈曲支撐（BRBs）。文中介紹了不同類(lèi)型的防屈曲支撐的研究，不同的配置和采用防屈曲支撐框架的發(fā)展。還說(shuō)明了防屈曲鋼支撐的理論和實(shí)驗(yàn)。防屈曲支撐顯示了相同的負(fù)載下拉伸和壓縮上相同的力學(xué)行為、高強(qiáng)度與剛度、良好的吸收能力和良好的變形調(diào)節(jié)能力。防屈曲支撐的約束單元的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)剛度和強(qiáng)度同時(shí)進(jìn)行考慮。由于其良好的抗震性能，施工的可行性，且易于更換，防屈曲支撐已經(jīng)流行于亞洲高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，特別是在日本，在過(guò)去的幾年。新建的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑和現(xiàn)有建筑的抗震改造應(yīng)用表明了防屈曲支撐良好的前景。致謝筆者很感謝日本京都大學(xué)防災(zāi)研究所的中島教授和日本社會(huì)對(duì)筆者在日本留學(xué)的支持。加拿大蒙特利爾的高等譚保利理工學(xué)院的羅伯特教授也大大贊賞筆者，并在筆者作為訪問(wèn)學(xué)者在日本逗留期間就這個(gè)問(wèn)題提出了寶貴的意見(jiàn)。此外，也感謝臺(tái)灣國(guó)立大學(xué)的教授銓蔡為他的研究報(bào)告從NCRRE慷慨的提供了幫助。