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摘要：屈曲约束支撑是在普通钢支撑基础上改进而成的一种受压、受拉都能屈服而不屈曲，利用软钢屈服耗能能力好、承载能力高的一类金属屈服型阻尼器。本文对工程施工中屈曲约束支撑技术的应用进行了分析。
关键词：屈曲约束支撑；工程施工；应用
引言
屈曲约束支撑是一种新型的无粘结耗能支撑，屈曲约束支撑中心是用低屈服点钢材制成的芯材，在轴向力作用下允许有较大的塑性变形，从而达到耗能的目的，在我国台湾地区称之为挫屈拘束支撑（BucklingRestrainedBraces，简称BRB），在美国和日本则称之为无粘结支撑（UnbondedBraces，简称UBB），国内一般称为屈曲约束支撑（BucklingRestrainedEnergy－dissipationBraces，简称BREB）或者防屈曲耗能支撑。
1屈曲约束支撑的工作原理
目前BRB形式多样，但原理基本相似。如图1所示，支撑的中心是芯材（SteelCore），为避免芯材受压时整体屈曲，即在受拉和受压时都能达到屈服，芯材被置于一个钢套管（steelTube）内，然后在套管内灌注混凝土或砂浆。为减小或消除芯材受轴力时传给砂浆或混凝土的力，而且由于泊松效应，芯材在受压情况下会膨胀，因此在芯材和砂浆之间设有一层无粘结材料或非常狭小的空气层（Gap）。在约束支撑的设计时，不必考虑失稳，只计算其强度，认为支撑受拉和受压性能完全相同，在受压时不会发生屈曲。
图1屈曲约束支撑原理图
2约束屈曲体系的特点
与抗弯刚框架和普通支撑框架相比，BRBF有以下特点：
（1）与抗弯刚框架相比，小震时BRBF线弹性刚度高，可以很容易地满足规范的变形要求；（2）由于可以受拉及受压屈服，BRBF消除了传统中心支撑框架的支撑屈曲问题，因此在强震时有更强和更稳定的能量耗散能力。（3）BRB通过螺栓或铰连接到节点板，可避免现场焊接及检测，安装方便且经济；（4）支撑构件好比结构体系中可更换的保险丝，既可保护其他构件免遭破坏，并且大震后，可以方便地更换损坏的支撑；（5）因为支撑的刚度和强度很容易调整，BRBF设计灵活。而且，在非弹性分析中可以方便地模拟BRB的滞回曲线；（6）在抗震加固中，BRBF比传统的支撑系统更有优越性，因为能力设计会使后者的地基费用更贵。
3工程设计
3.1设计依据
屈曲约束支撑工程设计包括产品设计和结构设计两部分。现行屈曲约束支撑产品设计依据主要为JG/T209—2012《建筑消能阻尼器》，该标准规定了屈曲约束支撑类型、外观、材料尺寸偏差、力学性能要求、耐久性、耐火性等。其中，《建筑消能减震技术规程》规定了屈曲约束支撑技术性能、连接与构造、施工、验收维护和结构设计等。《高层建筑钢结构设计规程》第10章、第11章规定了屈曲约束支撑框架设计原则、要求、计算方法和连接构造等。
3.2结构分析软件
屈曲约束支撑结构弹性分析软件可采用PKPM、ETABS、SAP2000、MIDAS、MTS等软件，弹塑性分析可采用SATWE、ETABS、SAP2000、MIDAS等软件。
3.3结构设计步骤
一般设计步骤如下：首先验算未加支撑的结构强度、位移是否满足规范及性能设计要求，若不满足，则增加结构阻尼比重新计算，使其满足上述要求，此阻尼比为结构总阻尼比ζ；将结构总阻尼比ζ减去原结构阻尼比ζe，得到支撑给结构的附加阻尼比ζa；选择适当设计承载力与屈服位移的支撑，根据支撑极限承载力设计与其连接的节点，并将支撑布置到原结构中，按照结构总阻尼比ζ计算附加支撑后的结构位移响应，根据该反应与支撑参数，确定附加阻尼比ζb=Wc/（4πWs），如果ζb与ζa接近相等，则进行下一步设计，否则返回上一步；按振型分解反应谱法或时程分析法设计附加支撑的结构和节点。
4布置及连接
屈曲约束支撑总体布置原则同普通支撑，其布置应既能最大限度地发挥其耗能作用，又同时不影响建筑功能布置。在平面上，沿结构2个主轴方向分别布置，尽量使结构质心与刚心重合，使2个主轴方向的结构动力特性相近；在立面上，避免因局部刚度削弱或突变形成薄弱部位，造成过大的应力集中或塑性变形集中。屈曲约束支撑布置型式主要有单斜形、V形、人字形，支撑与梁柱连接角度控制在30°～60°，避免采用K形、X形布置型式；当采用偏心支撑布置型式时，应采取措施保证支撑先于框架梁发生屈服。屈曲约束支撑与框架结构的连接可采用摩擦型高强度螺栓连接或焊接连接。为保证连接节点足以承受罕遇地震下的最大内力，与支撑相连的节点承载力应大于支撑极限承载力。
5国内外工程应用实例
5.1在国外的应用实例
（1）屈曲约束支撑在日本的工程应用较早，特别是在阪神大地震后，这种支撑作为阻尼器大量应用在工程中。目前全球拥有专利权的制造厂商，几乎都集中在日本。日本大阪国际会议中心大楼，总高100m，抗侧力系统选用了数百个此种支撑。
（2）美国在1995年Northridge地震以后，对于屈曲约束支撑的钢结构体系也进行了研究和应用。2000年美国加州大学Davis分校植物与环境科学大楼建成，该结构采用了132根屈曲约束支撑作为抗侧力构件，成为美国第一栋使用屈曲约束支撑的结构。美国最新修订的《钢结构建筑抗震设计规程》（2005版）已经公布，对屈曲约束支撑的设计、计算、试验方法以及连接做法都作了详细的规定。
5.2在国内的工程应用实例
（1）在大陆地区，威盛大厦是我国大陆地区第一栋采用屈曲约束耗能支撑进行设计的高层建筑，位于北京中关村清华科技园B5地块（清华大学南门的东南角），地下2层，地上12层，总高度55m，作为办公楼使用。
（2）北京通用国际时代广场是103m的钢结构建筑，考虑地处8度设防，设计中采用了延性较好的框架结构，偏心钢支撑及屈曲约束支撑。
（3）2010年世博会将在我国上海举行，世博中心工程将应用我国自行研制的TJI型屈曲约束支撑。上海磁悬浮工程虹桥站结构设计中也运用了同济大学自行研制的屈曲约束支撑.
（4）上海市恒丰中学教学楼建于十多年前，为混凝土框架结构体系，需要在现有五层建筑的基础上再增加一层。汶川地震后的新规范要求：学校教学楼建筑应提高安全等级，根据该要求，抗震设防烈度由7度（0.10g）提高至7度半（0.15g），框架抗震等级提高至二级。为此，采用屈曲约束支撑进行抗震加固，提高结构抗侧刚度以及耗能能力。
6结语
屈曲约束支撑是一种十分有效的耗能构件，具有良好的滞回性能和良好的低轴疲劳特性。要想进一步推广使用，就必须进一步研究，更加完善理论体系和设计方法。
参考文献：
[1]张会，曾鹏，王春林.串联双筋自复位屈曲约束支撑参数分析[J].建筑技术，2017，48（5）：552–555.
[2]戴旻.高层框架结构抗震加固方案的比较与探讨[J].建筑技术，2017，48（4）：378–380.