金属耗能结构构件减震技术

金属耗能结构构件减震技术李国强同济大学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支撑框架结构P抵抗静力（如风）消耗结构地震输入能量结构耗能越好，结构地震反应越小。哈哈耗能构件的功能

耗能构件（阻尼器）的分类

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FV耗能结构构件偏心支撑梁段

定义：同时具备耗能功能和结构功能的构件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

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1995年,日本阪神地震2008年,汶川地震支撑防屈曲问题屈曲约束支撑的概念

屈曲约束支撑构件组成示意图通过外加套筒，约束支撑不发生屈曲。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承载能力比普通支撑提高2-10倍

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。屈曲约束支撑的优点

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。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

很大不平衡力屈曲约束支撑的优点循环加载累积轴向塑性变形≥

200Δby

Δby为支撑轴向屈服变形美国钢结构协会钢结构抗震规范规定ANSI/AISC341-05屈曲约束支撑最大累积塑性变形要求屈曲约束支撑最大变形要求中国《建筑抗震设计规范》(GB50011)结构层间要求支撑最大容许轴向变形加载制度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%。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》中国屈曲约束支撑性能标准TJ-I型BRB支撑:纯钢约束型

TJ-II型BRB支撑：填充约束型构造难点：连接段不压折国产屈曲约束支撑研制TJ型屈翼曲约暗束支紧撑试励验TJ型屈曲彼约束支腊撑试验解结果序号芯板材料屈服承载力(t)最大相对变形相当于层间位移角最大拉力(t)最大压力(t)应变强化系数屈服位移Dy(mm)累计塑性变形(

Dy)1BLY1601211/801/402562812.121.458422Q1951721/801/402512661.462.773613BLY2251301/801/401851991.422.004834Q235871/1001/501361361.561.733765BLY2257101/801/4092711051.309.07337TJ型屈鼓曲约境束支卷撑试备验结日果性能与展境外产绸品相当邻，部分指侧标的要笔求更高架，价格低捷，供货扔周期短召。技术、经济指标境外产品本项目产品日本美国台湾地区最大变形能力L/100L/100L/100L/80最大累积塑性视需要定200δy200δy>200δy最大屈服承载力≥1500吨

<1000吨

<1000吨

≥3600吨产品价格高高较高低一半供货时间较慢慢较慢快一倍日本帐新日场铁支答撑TJ型支笑撑TJ型屈倒曲约傍束支换撑与森境外招产品斧对比应用铅效果结构写共8层，层唉高一层4.胆2米，以嚼上各层3.6米。犬横向递框架老间距写为8.临4米，2.议5米，8.旬4米；纵择向间距跪为8.4米，共6榀。结构娘地震逃烈度景为8度0.曲2g。II类场弓地的EL柜CE状NT因RO波附加节老点质量允：10晚0k丢N恒载删线载拜：50瞎kN米/m活载盲线载土：20k重N/m柱截面荐：箱型400护×40左0×1衰2×1们2梁截面见：HN答50洲0×塘20该0屈曲亏约束瓣支撑驶：TJ伸Ⅰ-呈d1丸60屈服险吨位轻为16粱0T核心粮面积86革31臭mm个2承载元力设殖计值献为146脾4kN普通佳支撑竭方案筑，支锦撑截弦面为刺屈曲厌约束话支撑纹等效访核心绝面积1.鸡8倍应用效唤果大震分纽奉析结果揉与对比比较项屈曲约束支撑方案普通支撑方案基底剪力3114kN5133kN最大楼层剪力曲线大震分希析结果耍与对比——最大层允间位移片曲线屈曲约奸束支撑澡方案猫普通贼支撑方悄案大震分获析结果坝与对比——最不利匀塑性状旋态屈曲约柿束支撑债方案码普通托支撑方栏案替代涝了日顶本进治口产串品采用尝了10抽8根TJI型防屈礼曲支撑降低工饺程用钢说量约20哄00吨节省脊钢结述构部确分造杨价240崇0万元上海供世博勤中心采用当了24根TJ派II型防屈屿曲支撑支撑估屈服爆承载闭力100摄0吨、长敌度为17辞m，世界闸超大防五屈曲支怒撑节省煎工程萄造价700万元上海按虹桥盟交通挪枢纽(总建初筑面积积：15欧0万m2)东方饰体育浓中心采用普匹通支撑答：Φ30燥0m现m采用学屈曲柳约束沾支撑停：Φ200滋mm铁路天减津西站人民日筝报社新扬主楼中国哪商用搏飞机寻总装晒厂房采用铺防屈火曲支兔撑的罚世界翠最高裁建筑世界最锻大防屈火曲支撑申工程（港支撑屈叹服承载余力36炕00吨、涨长度堵为48取m）天津11残7大厦(高度录：597终m)甘肃乏玉树物红旗陆小学阿富汗Marriott五星级酒店北京嘉和嘉事医药物流仓库天津西站站房淮安开元国际大酒店世博中心宁波梅墟小学山东郯城县医院合肥包河小学山西图书馆兰州云天酒店玉树红旗小学武汉保利文化广场银川平罗四中TJ型BRB应用倦推广界情况已用于全国26个省扮（市碌）的100多个重大糊和重喉要工邀程出口晃国外耗能单钢板容剪力香墙减密震技泡术——屈曲浪约束午（防缩慧屈曲锡）钢即板墙缺点芳：在水平筝剪力作罗用下易绸面外屈走曲，滞垒回曲线港捏拢严轮重普通登钢板事剪力休墙普通终钢板勉剪力劲墙典袍型的胶滞回设曲线普通钢板墙屈曲瓣约束袜钢板惨墙基惧本组姑成屈曲约刷束钢板虹墙滞回筑曲线优点：在水娇平剪尿力作腹用下泡不发屯生屈扣曲，丽滞回易曲线苏饱满屈曲约束钢板墙大高永宽比瓦墙三种屈党曲约束被钢板墙小高狡宽比固墙开缝墙混凝响土盖摘板约柔束芯赚板构梦造钢箱发盖板蹦约束撕芯板泊构造两种培屈曲押约束曲钢板区墙的聋约束旦板大高宽比屈曲约束钢板墙试验试件（高宽比大于2）芯板盖板试验骄架带混凝当土板的肢钢板剪板力墙试验框钟架和反赶力架没有撒捏拢朗现象板厚试件1：30恋mm试件2：25吐mm试件3：25峰mm材料两端沫板：Q34丛5中间板螺：BL炊Y2喷25芯板小高宽比屈曲约束钢板墙试验试件（高宽比小于1）加载坛装置小高宽比屈曲约束钢板墙试验加载装置试件1小高宽比屈曲约束钢板墙试验试验结果试件2试件3弯曲次杆的宽厚比b/贴t高宽比l/b钢板开竖缝权屈曲约教束钢板松墙试验b/t=37.5l/b=3b/t=45l/b=3开竖才缝屈毯曲约探束钢铃板墙讽试验钢板墙斩框架柱芯板钢箱帮盖板样（内半部构蔬造）梁屈曲约束钢板墙框架试验1试件设计试件1：单冒调加迎载试件2：反复扬加载试件3：反倘复加太载屈曲约束钢板墙框架试验2加载装置单调狮加载邪试件稠顶层窃曲线单调凶加载眨试件饼底层怎曲线屈曲约束钢板墙框架试验单调加载试验结果屈曲约束钢板墙框架试验反复加载试验结果屈曲约保束钢板即剪力墙与框架柱中剪巡寿力比率试件I与试件II滞回曲于线对比大高株宽比萝钢板屈曲约束钢板墙：刚度与承载1初始刚度A=钢板表膨面积As=Hb0大高宽百比墙小高宽用比墙大高宽姑比钢板2屈服总承载斑力Mp屈服弯句矩Qp纯剪逝切屈趟服剪屈曲条约束辟钢板望墙：尖刚度衰与承魔载将钢和板墙等效成支撑等效支盘撑距离鸭钢板墙轧边缘的抢偏心距e如果钢归板墙不延靠柱，e=委0如果找钢板脾墙靠堵柱，e=纳50黑mm工程应文用-框架荒结构中国趣博览虑会会热展综摸合体桶，总啊建筑卷面积147万m2。建歌成后机将成偷为世欣界上丢规模顾最大晌的会奇展综约合体从。工程应用-框架结构商业咏中心护单体防屈曲皇钢板墙搭的布置防屈曲钢板墙E-X～E-YE-B～E-CE-K～E-I芯板厚(mm)16620屈服承载力（kN)8580337012740解决了肯门洞对舟结构布坟置的影牺响问题不受荷烫载方向速变化的音影响参与陵承担州竖向米荷载墙板膊尺寸某达7m高x3m宽最不帮利组哭合下搜应力财云图2.3倍设计肤荷载作衔用下1倍设锈计荷坊载作紧用下耗能连爹梁（墙爸）减震名技术尼加结拉瓜助美洲拒银行联肢剪力墙结构的启示林同炎T.丹Y.孔Lin（19云12戴-2肥00拣3）美国加田州大学先伯克利详分校教竖授，美典国林同络炎国际还顾问公庸司名誉吸董事长香，第一槽位亚裔没美国工如程院院乐士，中核国科学周院外籍拴院士，198漫6年获美渐国国家拣科学奖18层框捐筒-联肢剪倘力墙结国构连梁20世纪60年代彻尼加投拉瓜今大地招震，贯美洲览银行勾仅连破梁处酿轻微勉破坏功，而兰周边菠建筑斑倒塌原因：1）小续震和芝风作容用时呈，连摩梁联度系联伟肢墙颠整体纯工作丽，刚告度较孤大；2）中集震、睛大震酸时，踏连梁证屈服背，联趴肢墙血独立挺工作部，结盾构刚羽度减材小、展周期徐增长诞、地爷震作富用减伞小，和同时裁连梁牲屈服旺耗能铲减震苦。联肢剪力墙结构的启示耗能匙钢连怖梁-联肢段剪力扇墙耗能赶钢板边墙-联肢氧剪力郊墙优点松：刚度霞与原粒实体术墙相滋当屈服俗限制状在钢剪板墙墙整煎体延烤性好油，震述后便疮于修芹复墙耗能站减震耗能钢男连梁（牲钢板墙居）联肢横剪力墙脏设计方屠法1）混怠凝土脊墙的宅整体蚕分析雨可参纵照传越统联碎肢墙慎，采最用连绒续化栏方法剩或有我限元桶方法2）钢驻连梁社（钢挠板墙爱）的茶设计斜原则近为：型小震今不坏慰、中室震和亿大震踏钢连躁