金属耗能结构构件减震技术

最大屈服承载力
产品价格 供货时间
日本新日铁产品
2000
≥1500吨
高 较慢
TJ型产品
Βιβλιοθήκη Baidu2000
<1000 吨 <1000 吨 ≥3600 吨
轴向力(KN)
轴向力(KN)
1000
1000
0
0
-1000
-1000
-2000
-2000
-60
-40
-20
0
20
40
60
性能与境外产品相当， 部分指标的要求更高， 价格低，供货周期短。
屈曲约束支撑的优点
——具有结构功能的耗能阻尼器
屈曲约束支撑的优点
承载力高
普通支撑轴向承载力设计值 屈曲约束支撑轴向承载力设计值
Nb
Af
1 0.35n
N b Af
承载能力比普通支撑提高2-10倍
屈曲约束支撑的优点
减小相邻构件受力
普通支撑受压屈曲，受拉 与受压承载力差异很大，支撑的 内力由支撑受压承载力控制，而 与支撑相邻构件的内力由支撑受 拉承载力控制。 屈曲约束支撑受拉与受压承载 力差异很小，可大大减小与支撑 相邻构件的内力。
天津117大厦
(高度：597m)
屈服 位移 Dy (mm)
1.45 2.77
2.00
累计 塑性 变形 ( Dy)
842 361
483
1
BLY160
1/80 1/80
1/80
256 251
185
281 266
199
2.12 1. 46
1.42
2
3 4 5
Q195
BLY225 Q235 BLY225
87 710
1/100 1/80
1/50 1/40
比较项
基底剪力
屈曲约束支撑方案
3114kN
普通支撑方案
5133kN
最大楼层 剪力曲线
大震分析结果与对比——最大层间位移曲线
屈曲约束支撑方案
普通支撑方案
大震分析结果与对比——最不利塑性状态
屈曲约束支撑方案
普通支撑方案
上海世博中心

替代了日本进口产品


采用了108根TJI型防屈曲支撑
降低工程用钢量约2000吨 节省钢结构部分造价2400万元
连接段不压折
• TJ-II型BRB支撑：填充约束型
TJ型屈曲约束支撑试验
TJ型屈曲约束支撑试验结果
TJ型屈曲约束支撑试验结果
屈服 承载 力 (t)
121 172
130
序号
芯板 材料
最大 相对 变形
相当 于 层间 位移 角
1/40 1/40
1/40
最大 拉力 (t)
最大 压力 (t)
应变 强化 系数
金属耗能结构构件减震技术
基本概念
基本概念
结构构件 耗能构件（阻尼器） 结构耗能构件
结构耗能构件设计要求
结构构件的功能
提供结构刚度
提供结构承载力 抵抗静力（如风）
P
支撑框架结构
耗能构件的功能
消耗结构地震输入能量
V
哈哈 γ
V
V
Ein Eout
1 2 (d)节点域 Ein mv dt 2
d 1 H 50
支撑最大容许轴向变形
d 1 Lt 2 H 100

中国屈曲约束支撑性能标准
2008年上海市标准《高层建筑钢结构设计规程》 2010年国家标准《建筑抗震设计规范》
L/60 L/80 L/100 L/150 L/200 L/300 0 -L/300 -L/200 -L/150 -L/100 -L/80 -L/60
-30 -15 0 15 30 45
-45
轴向变形(mm)
轴向变形(mm)
日本新日铁支撑
TJ型支撑
应用效果
结构共8层，层高一层4.2米，以上各层3.6米。横向框架间距为 8.4米，2.5米，8.4米；纵向间距为8.4米，共6榀。 结构地震烈度为8度0.2g。II类场地的ELCENTRO波
应用效果
Eout Fyup
结构耗能越好，结构地震反应越小。
耗能构件（阻尼器）的分类
F
V
位移型阻尼器
提供结构刚度
速度型阻尼器
不提供结构刚度
耗能结构构件
定义： 同时具备耗能功能和结构功能的构件
bf
a
a
bf
偏心支撑梁段
耗能结构构件设计要求
满足风、地震下的正常使用结构刚度要求
满足重力、风、小震下的承载力要求
136 927
136 1105
1.56 1.30
1.73 9.07
376 337
TJ型屈曲约束支撑与境外产品对比
技术、经济指标 最大变形能力 最大累积塑性
境外产品
日本 L/100 视需要定 美国 L/100 200δy 高 慢 台湾地区 L/100 200δy 较高 较慢
本项目产品 L/80 > 200δy 低一半 快一倍
中震、大震下尽量耗能减震
满足中震、大震下塑性变形低周疲劳要求
满足易更换要求
耗能钢支撑减震技术
——屈曲约束（防屈曲）支撑
• 普通支撑：地震下易屈曲破坏
支撑防屈曲问题
1995年, 日本阪神地震
2008年, 汶川地震
屈曲约束支撑的概念
通过外加套筒， 约束支撑不发 生屈曲。
屈曲约束支撑构件组成示意图
屈曲约束支撑的优点
很大不 平衡力
大大减小人字型支撑因受压支撑屈曲产生的不 平衡力对梁的影响
屈曲约束支撑最大累积塑性变形要求
美国钢结构协会钢结构抗震规范规定ANSI/AISC 341-05
循环加载累积轴向塑性变形≥ 200 Δby Δby为支撑轴向屈服变形
屈曲约束支撑最大变形要求
中国《建筑抗震设计规范》 (GB50011) 结构层间要求
附加节点质量：100kN
恒载线载：50kN/m 活载线载：20kN/m
柱截面：箱型 400×400×12×12
梁截面：HN500×200
屈曲约束支撑：TJⅠ-d160 屈服吨位为160T 核心面积8631mm2 承载力设计值为1464kN
普通支撑方案，支撑截面为屈曲约束支 撑等效核心面积1.8倍
大震分析结果与对比
1 防屈曲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。 2 滞回曲线应饱满、稳定，最后 一级变形第3次循环的承载力应 不低于历经最大承载力的85%。
加载制度
国产屈曲约束支撑研制
构造难点：
• TJ-I型BRB支撑: 纯钢约束型
屈曲约束支撑
上海虹桥交通枢纽
(总建筑面积：150万m2)

采用了24根TJII型防屈曲支撑 支撑屈服承载力1000吨、长度 为17m，世界超大防屈曲支撑 节省工程造价700万元

东方体育中心
采用普通支撑： Φ300mm 采用屈曲约束支撑： Φ 200mm
铁路天津西站
人民日报社新主楼
中国商用飞机总装厂房