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防屈曲支撑

支撑形式

防屈曲支撑是一种新型的支撑形式，在构造上通常由内核钢芯、外围约束套管和两者之间的无黏结隔离材料三部分组成。

防屈曲支撑的构造
防屈曲支撑是一种新型的支撑形式，在构造上通常由内核钢芯、外围约束套管和两者之间的无黏结隔离材料三部分组成，如图1所示。内核钢芯与主体结构相连，是主要的受力构件，在弹性变形范围内为结构提供抗侧刚度。当拉压荷载达到一定程度之后，内核钢芯发生屈服，通过滞回变形消耗地震能量。外围约束套管为内核钢芯提供侧向约束，防止内核钢芯发生受压屈曲。外围约束套管有钢筋混凝土约束套管和外围方钢管与内填混凝土或砂浆组合约束套管两种形式。无黏结隔离材料用于消除内核钢芯与外围约束套管之间的摩擦力，使内核钢芯能够几乎不受约束地自由伸缩，通常选用橡胶、聚乙烯、硅胶、乳胶等，国外的研究表明硅胶的隔离效果最理想。
防屈曲支撑一框架结构耗能减震的基本原理
地震发生时，其通过地面的运动使结构发生振动的过程就是将地震能量输入结构的过程。同等条件下．结构所处位置地震烈度越高，地面运动越强烈，地震输入结构的能量越大。输入结构的地震能量通常转化为结构振动的动能、弹性应变能、滞回耗能和黏滞阻尼耗能等。
结构在地震中任意时刻的能量方程为：
传统抗震结构Ein=Ev+Ec+Ek+Eh
耗能减震结构E’in=E’v+E’c+E’k+E’h+Ed
式中：Ein、E’in——地震过程中输入传统抗震结构、耗能减震结构体系的能量；
Ev、E’v——传统抗震结构、耗能减震结构体系的动能；
Ec、E’c——传统抗震结构、耗能减震结构体系的黏滞阻尼耗能；
Ek、E’k——传统抗震结构、耗能减震结构体系的弹性应变能；
Eh、 E’h——传统抗震结构、耗能减震结构体系的滞回耗能；
Ed——防屈曲支撑吸收的能量。
由上述能量方程可知，结构的动能和弹性应变能只能发生转变而不能耗散，黏滞阻尼耗散的能量仅占总能量的极少部分(约5%)，通常可以忽略不计。所以，传统的抗震结构中，地震能量的耗散主要依靠结构体系的滞回耗能来实现。但是，在结构通过自身弹塑性变形来耗散地震能量的同时，构件本身也遭到了损伤甚至破坏，并且耗能越多破坏程度越大。而防屈曲支撑结构体系则通过防屈曲支撑的屈服耗能在能量方程中引入了Ed，在主体结构进入弹塑性变形前率先发挥用，来转移并消耗地震输入结构的能量，从而减小结构的振动和变形，避免或延缓其遭受损伤或破坏。此为防屈曲支撑的耗能减震原理。
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