防屈曲支撐是一種新型的支撐形式，在構造上通常由核心鋼芯、外圍約束套管和兩者之間的無黏結隔離材料三部分組成。
基本介紹
- 中文名：防屈曲支撐
- 外文名：The buckling support
- 定義：一種新型的支撐形式
- 組成：核心鋼芯、外圍約束套管
- 受力構件：核心鋼芯與主體結構相連
- 核心鋼芯材料：橡膠、聚乙烯、矽膠、乳膠等
防屈曲支撐的構造,防屈曲支撐一框架結構耗能減震的基本原理,
防屈曲支撐的構造
防屈曲支撐是一種新型的支撐形式，在構造上通常由核心鋼芯、外圍約束套管和兩者之間的無黏結隔離材料三部分組成，如圖l所示。核心鋼芯與主體結構相連，是主要的受力構件，在彈性變形範圍內為結構提供抗側剛度。當拉壓荷載達到一定程度之後，核心鋼芯發生屈服，通過滯回變形消耗地震能量。外圍約束套管為核心鋼芯提供側向約束，防止核心鋼芯發生受壓屈曲。外圍約束套管有鋼筋混凝土約束套管和外圍方鋼管與內填混凝土或砂漿組契約束套管兩種形式。無黏結隔離材料用於消除核心鋼芯與外圍約束套管之間的摩擦力，使核心鋼芯能夠幾乎不受約束地自由伸縮，通常選用橡膠、聚乙烯、矽膠、乳膠等，國外的研究表明矽膠的隔離效果最理想。
圖1防屈曲支撐一框架結構耗能減震的基本原理
地震發生時，其通過地面的運動使結構發生振動的過程就是將地震能量輸入結構的過程。同等條件下．結構所處位置地震烈度越高，地面運動越強烈，地震輸入結構的能量越大。輸入結構的地震能量通常轉化為結構振動的動能、彈性應變能、滯回耗能和黏滯阻尼耗能等。
結構在地震中任意時刻的能量方程為：
傳統抗震結構Ein=Ev+Ec+Ek+Eh
耗能減震結構E’in=E’v+E’c+E’k+E’h+Ed
式中：Ein、E’in——地震過程中輸入傳統抗震結構、耗能減震結構體系的能量；
Ev、E’v——傳統抗震結構、耗能減震結構體系的動能；
Ec、E’c——傳統抗震結構、耗能減震結構體系的黏滯阻尼耗能；
Ek、E’k——傳統抗震結構、耗能減震結構體系的彈性應變能；
Eh、 E’h——傳統抗震結構、耗能減震結構體系的滯回耗能；
Ed——防屈曲支撐吸收的能量。
由上述能量方程可知，結構的動能和彈性應變能只能發生轉變而不能耗散，黏滯阻尼耗散的能量僅占總能量的極少部分(約5%)，通常可以忽略不計。所以，傳統的抗震結構中，地震能量的耗散主要依靠結構體系的滯回耗能來實現。但是，在結構通過自身彈塑性變形來耗散地震能量的同時，構件本身也遭到了損傷甚至破壞，並且耗能越多破壞程度越大。而防屈曲支撐結構體系則通過防屈曲支撐的屈服耗能在能量方程中引入了Ed，在主體結構進入彈塑性變形前率先發揮用，來轉移並消耗地震輸入結構的能量，從而減小結構的振動和變形，避免或延緩其遭受損傷或破壞。此為防屈曲支撐的耗能減震原理。
