DB61T 5014-2021 屈曲约束支撑应用技术规程.pdf
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α2 一 传统销轴连接屈曲约束支撑的平面内弯矩放大系 数; C—核心单元与约束单元之间沿平面内方向的单侧间隙 值; cr,t一纟 约束单元欧拉临界力; EI一一约束单元的抗弯刚度; Ipt—核心单元过渡段截面的平面内惯性矩与约束单元截 面的平面内惯性矩之比; M。一屈曲约束支撑连接段根部的平面内弯矩设计值; A。一 屈曲约束支撑连接段根部的截面面积; W一 屈曲约束支撑连接段根部截面的平面内弹性抵抗 矩; 屈曲约束支撑连接段根部截面的平面内惯性矩; α3 屈曲约束支撑莲接段根部的平面内弯矩放大系数: 一屈曲约束支撑核心单元的连接段与工作段之间的相 对转角; L。一无约束部分的屈曲约束支撑连接段长度; aey一 无约束部分的屈曲约束支撑连接段长度L。与工作段 长度L、之比; 无约束部分的屈曲约束支撑连接段屈曲临界力: K一 无约束部分的屈曲约束支撑连接段平面内计算长度 系数; L一位于梁柱表面之间的支撑轴线长度; S一 沿支撑轴线方向从约束单元一端到最近梁柱表面的 长度与L之比; e4—传统销轴式屈曲约束支撑连接段的平面内初始几何 缺陷;
α4 传统销轴式屈曲约束支撑连接段的平面内弯矩放大 系数; 节点板有效宽度内的应力值: 节点板的有效宽度; tg一节点板的厚度; 单位宽度节点板的平面外回转半径; Kg一节点板的计算长度系数; 对接焊缝的抗拉强度设计值: LW一 焊缝长度; h。一 一 对接焊缝的计算厚度(mm),在对接莲接节点中取连 接件的较小厚度,在T形连接节点中取腹板的厚度。
1屈曲约束支撑既可用于新建建筑,也可用于既有建筑的 抗震加固和地震后震损结构的加固修复。 2屈曲约束支撑的设计使用年限宜不低于新建建筑的使用 年限,以及既有建筑的后续使用年限,且应具有良好的耐久性和 环境适应性。 3屈曲约束支撑的设置,应便于检查、维护和更换,当遭遇 设防地震或罕遇地震作用后,应对屈曲约束支撑进行检查和维 护。
3.0.2屈曲约束支撑在结构中的作用,应符合下列规定:
1当仅作为结构的抗侧力构件只分担水平荷载作用下弓起 的结构内力时,不应改变结构的竖向受力体系。 2对于大跨空间结构路桥施工组织设计 ,屈曲约束支撑可分担结构在竖向和 水平荷载作用下的内力。 3.0.3屈曲约束支撑分为耗能型和承载型,其工作性能应符合 下列规定: 1耗能型屈曲约束支撑在设防地震和罕遇地震作用下可进 入屈服耗能 2承载型屈曲约束支撑在多遇地震、设防地震作用下应保 特弹性状态。 3在罕遇地震作用下,屈曲约束支撑不应出现整体屈曲、局 部屈曲、连接段屈曲、节点板平面外屈曲、节点及预理埋件连接失效 等破坏。
4屈曲约束支撑的极限位移应大于支撑设计位移的120%。 5屈曲约束支撑在双向地震和单向地震下的平面内工作性 能差异不应超过15%。 3.0.4屈曲约束支撑的抽样和检测应按照设计要求和本规程有 关规定执行。 3.0.5屈曲约束支撑的耐久性和维护应满足下列规定: 1屈曲约束支撑在出厂前应进行防腐处理。 2对需要承受竖向荷载作用的屈曲约束支撑,应按主体结 构的要求进行防火处理 3在遭遇火灾高温环境后,应对屈曲约束支撑进行检查和 评估。 4当主体结构遭受设防地震或罕遇地震作用后,应根据实 际破坏程度对其进行修复或更换
3.0.6子结构的工作性能应符合下列规定:
子结构的工作性能应符合下列
1设置有耗能型屈曲约束支撑的子结构在多遇地震下应保 持弹性,在罕遇地震下可进入弹塑性状态,其延性性能不应低于 出曲约束支撑在相应地震作用下的变形需求。 2设置有承载型屈曲约束支撑的子结构抗震性能目标可根 据相应子结构在不同地震水平下的实际功能进行确定。 3在罕遇地震作用下,设计时应考虑屈曲约束支撑极限承 载力对子结构的作用效应,且子结构不应出现承载力破坏。 3.0.7钢筋混凝土构件作为屈曲约束支撑的支撑构件时,其混 凝士强度等级不宜低干C30
凝土强度等级不宜低于C
4.1.1屈曲约束支撑的钢材材料选择应符合下列规定: 1耗能型屈曲约束支撑的核心单元的钢材应符合下列规定: 1)材质可选用普通碳素结构钢或低合金高强度结构钢,强 度等级不宜高于Q235,且不应采用Q390及以上钢材, 也可采用强度等级为LY100、LY160、LY225的建筑用低 屈服强度钢; 2)冲击韧性等级不应低于B级,且应有稳定的屈服强度以 及明显的屈服平台; 3)屈强比不应高于0.8,断后伸长率不应低于25%,相应 温度下的冲击韧性功不应低于27J。 2承载型屈曲约束支撑的核心单元可选用Q235、Q355 Q390、Q420等强度等级钢材。 3屈曲约束支撑的约束单元应具有足够的抗弯刚度,可选 用Q235、Q355、Q390、Q420等强度等级钢材。 4.1.2屈曲约束支撑核心单元可采用一字形、十字形、H形、箱 形等双轴对称截面形式。 4.1.3屈曲约束支撑约束单元根据需求可采用外包钢管混凝土 型、外包钢筋混凝土型和全钢型等型式。 4.1.4当采用钢管混凝土构件作为约束单元时,可采用强度等 级为C30的自密实混凝土,并根据浇注空间要求选取合适的粗骨
级应不低于C30,钢筋规格等级应满足抗震构造要求且宜与相连 的主体结构保持一致。当采用全钢型屈曲约束支撑时,应保证 束单元的整体性。
4.2.1耗能型屈曲约束支撑核心单元宜采用三段式构造(
4.2.1),沿长度方向划分为工作段、过渡段和连接段,各段工作性 能应符合下列要求: 1工作段可保持弹性状态或进入塑性状态。 2屈曲约束支撑在极限承载力作用下,连接段应保持弹性 状态。 3在核心单元各段之间不应出现截面突变,应采用适当渐 变截面过渡以减少应力集中。 4连接段及过渡段的板件应保证不发生局部失稳破坏。 5在屈曲约束支撑核心单元中部应设置限位卡防止约束单 元在重力下发生滑脱以及在轴向拉压过程中发生移位
屈曲约束支撑核心单元(焊接士字形)
4.2.2承载型屈曲约束支撑核心单元可采用仅包含工
4.2.2承载型屈曲约束支撑核心单元可采用仅包含工作段和连 接段的两段式构造(图4.2.2),各段工作性能应符合下列要求: 1在多遇和设防地震作用下,工作段和连接段均应保持弹 性。 2在罕遇地震作用下,连接段应保持弹性,工作段宜保持弹 性或可进入少量塑性。
.2屈曲约束支撑核心单元(焊接士字形)
4.2.3采用十字、H形或箱形截面等焊接钢构件作为核心单元 时,板件之间应通过焊接连接,焊缝应符合下列要求: 1耗能型屈曲约束支撑的工作段内严禁出现对接焊缝。 2耗能型屈曲约束支撑,应采取有效措施减小连接焊缝对 工作段低周疲劳性能的不利影响。 4.2.4工作段采用一字形核心单元的耗能型屈曲约束支撑,其 连接段应焊接加劲肋形成十字截面,并应采取有效措施减小加劲 助上工凯东
连接段应焊接加劲肋形成十字截面,并应采取有效措施减小加至 肋与工作段交界处的焊缝缺陷及应力集中对低周疲劳性能的人 利影响。
4.2.5核心单元与约束单元之间,应在约束单元内外均留
对变形空间(图4.2.5),相对变形空间应与屈曲纳束支撑的极限 位移一致。
(b)两段式构造的核心单元相对变形空
4.2.5屈曲约束支撑的压缩空间及过渡段
4.2.6耗能型屈曲约束支撑核心单元的过渡段应伸入约束单元
内,其单侧约束长度(图4.2.5)应大于过渡段的外轮廓几何尺寸, 且应大于1.2倍设计位移在单侧所产生的变形需求。 4.2.7耗能型屈曲约束支撑的核心单元工作段长度宜满足以下 要求:
αhcos 0.03
式中:L 工作段长度(mm); α———大震弹塑性分析的最大层间位移角(rad); h 一一层高(mm); 支撑轴线的水平夹角(°)。 ?
4.2.7结构层间变形与支撑轴向变形的几
4.2.8屈曲约束支撑核心单元与约束单元之间应通过
出曲约束支撑核心单元 全业尚高阶
4.2.9屈曲约束支撑约束单元两端应采用封头板进行局部力 强,并验算封头板及其连接焊缝的承载力(图4.2.9)。
强,并验算封头板及其连接焊缝的承载力(图4.2.9)。
图4.2.9约束单元两端封头板
4.3.1屈曲约束支撑的屈服承载力N、和极限承载力N可按T 式确定:
承载型: 0.7N
N≤0.7N,或N≥N时,
N.≤0.7N或N.≥N时,
式中:N,一 一 屈曲约束支撑的屈服承载力(kN); N.一—屈曲约束支撑的极限承载力(kN); Na——弹塑性分析中,承载型屈曲约束支撑在罕遇地震下 的轴力设计值(kN); A,一一核心单元工作段的截面面积(mm); 一核心单元工作段钢材的屈服强度(N/mm)
my 核心单元工作段钢材的材料超强系数,取值应符合 表4.3.1的规定,且材性试验所得实测平均值不应 超过表中数值的15%; の—核心单元工作段钢材的应变强化系数,耗能型屈曲 约束支撑,取值应符合表4.3.1的规定;
表4.3.1屈曲约束支撑核心单元的材料强度及强化系数
4.3.2屈曲约束支撑构件的轴向刚度计算应符合下列要求:
的轴可别度订算以合下列安求: 1弹性阶段:轴向刚度应代表连接段、过渡段和工作段的弹 性串联刚度。 2弹塑性阶段:轴向刚度应代表连接段、过渡段的弹性刚度 与工作段的屈服后刚度的总串联刚度。 4.3.3屈曲约束支撑的滞回耗能能力,可采用累积耗能指数E 评价,并按下式计算:
4.3.3屈曲约束支撑的滞回耗能能力,可采用累积耗能指数E 评价,并按下式计算:
式中:Edi 屈曲约束支撑在第i次循环加载中的滞回环面积 (kN : mm) ;
(kN : mm) :
E一屈曲约束支撑的弹性应变能(kN·mm); S,一一屈曲约束支撑的轴向屈服位移(mm)。 出曲约束支撑累积延性可采用累积塑性变形系数8。评价,并 按下式计算
式中: 18tmax1; 第i次循环加载中滞回曲线的受拉侧位移最大 值的绝对值(mm); 18emaxI;第i次循环加载中滞回曲线的受压侧位移最大 值的绝对值(mm)。
4.4.1屈曲约束支撑约束单元的抗弯刚度应满足以下要求:
1.5N.L EI, ≥ T
约束单元在平面内和平面外方向的抗弯刚度最小 直。当采用钢管混凝土作为约束单元,应忽略混凝 土的刚度贡献(N·mm)。 屈曲约束支撑产品的长度(mm)。 约束支撑与主体结构采用焊缝或螺栓连接时,约 内和平面外方向的抗弯承载力均应满足以下要求:
L一一屈曲约束支撑产品的长度(mm)。 4.4.2当屈曲约束支撑与主体结构采用焊缝或螺栓连接时,约 束单元在平面内和平面外方向的抗弯承载力均应满足以下要求:
束单元在平面内和平面外方向的抗弯承载力均应满足以下要求:
T?EI, cr,t = L?
4.5.1屈曲约束支撑的局部稳定性应满足下列要
屈曲约束支撑的极限承载力(N),按4.3条确定; 按边缘纤维屈服准则计算的约束单元抗弯承载力 设计值(N·mm),对钢管混凝土约束单元,应忽略 混凝土的贡献; 约束单元的欧拉临界力(N),对钢管混凝土约束单 元,应忽略混凝土的贡献: 约束单元的长度(mm); 出曲约束支撑的跨中初始挠曲(mm),按Lb/500取 值。
4.5.1屈曲约束支撑的局部稳定性应满足下列要求: 1工作段不应发生局部屈曲; 2约束单元不应发生局部失效: 3工作段高阶屈曲变形不应影响屈曲约束支撑的滞回耗能 稳定性。 4.5.2对于耗能型屈曲约束支撑,核心单元工作段的板件宽厚 比应满足下列要求: 1当核心单元工作段采用十字形或H形截面时,工作段翼 缘板件的宽厚比6/t宜控制在3~5; 2当核心单元工作段采用一字形截面时,工作段板件宽厚 比不应大于15
2屈曲约束支撑焊接士字形、H形和一字
4.5.3对于一字形截面耗能型屈曲约束支撑,其在高阶屈曲状 态下对约束单元产生的沿弱轴方向的局压力Qw和沿强轴方向的 局压力Q,可分别按以下公式进行计算: 弱轴方向:
式中:c 沿板厚度方向的单侧间隙值(mm); Cb——沿板宽度方向的单侧间隙值(mm); 6 一字形核心单元工作段的宽度(mm) 一字形核心单元工作段的厚度(mm)
4N.C [12af,n 2w = Tt 0.06E
4N.Ch 12af,ny Tb 0.06E
5.1.1屈曲约束支撑结构设计应满足国家现行标准《建
5.1.1屈曲约束支撑结构设计应满足国家现行标准《建筑抗震 设计规范》GB50011的规定;采用屈曲约束支撑对既有建筑结构 进行抗震加固时,尚应按满足现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》 GB50023、《建筑抗震加固技术规程》JGJ116的规定,且在遇地 震下不应失效。当结构高度超过国家现行标准《建筑抗震设计规 范》GB50011的规定时,应进行专项论证。
1屈曲约束支撑的水平夹角宜控制在30°~60°之间,可采 取单斜式人学形或V学形布置形式(图5.1.2(a)~(c)),不宜 采用X形或K形布置形式;当采用单斜杆支撑形式时,宜沿高度 方向呈锯齿状布置;支撑轴线宜与梁柱轴线交汇,不宜对梁柱产 生偏心弯矩效应; 2屈曲约束支撑在结构中所分担的内力不应过于集中,应 采用分散式布置方案
(a)单斜式 (b)人字形 (c)V字形
图5.1.2屈曲约束支撑的布置形式
寸两个主轴方向分别设置,形成士
体系。 4屈曲约束支撑的布置宜使结构具有合理的刚度和承载力 分布,避免结构产生刚度和承载力突变。 5设置数量应根据抗侧刚度需求或减震目标确定。 6宜布置在层间相对位移较大的位置。 7应便于检查、维护和替换。 5.1.3 结构中沿不同方向布置的屁曲约束支撑不宜与同一根柱 或同一梁柱节点同时相连。 5.1.4当屈曲约束支撑设置在填充墙位置时,应把填充墙设置 左原西纺市士墙防队体平原业纺击士墙三质去速开沉票时
在屈曲约束支撑的外侧;当屈曲约束支撑与填充墙共面设置时 应在两者之间设置适当的平面内间隙
5.2结构分析与设计方法
5.2.1屈曲约束支撑结构的计算模型应正确地反映结构的受力 持点、不同荷载工况的传力途径、不同地震动水准下主体结构和 屈曲约束支撑所处的工作状态
5.2.2屈曲约束支撑可等效为不屈曲的二力杆,且应符合以
1屈曲约束支撑的弹性刚度应代表梁柱核心区、节点板以 及屈曲束支撑三者串联后的总弹性刚度。 2屈曲约束支撑的屈服后刚度应代表屈曲约束支撑工作段 的屈服后刚度与梁柱核心区、节点板、连接段以及过渡段的弹性 刚度串联后的总刚度。 3梁柱核心区和节点板的弹性轴向刚度可根据等效截面面 积估算或根据有限元分析精确确定。
5.2.3屈曲约束支撑结构的分析
束支撑的工作状态选择,可采用振型分解反应谱法、弹性时程分 析法、静力弹塑性分析法和动力弹塑性时程分析法。
5.2.4弹塑性分析时,屈曲约束支撑的滞回模型可采用简化双
性模型。当屈曲约束支撑处于弹塑性工作状态时,屈曲约束支撑阝 加给结构的有效刚度和有效阻尼可采用等效线性化方法确定
构的有效阻尼比可按下列方法确定:
5a=2We/4元W
武中:a一 屈曲约束支撑的附加有效阻尼比; W。—第i根屈曲约束支撑在结构预期层间位移△u;下往 复循环一周所消耗的能量(kN·mm): W一一设置屈曲约束支撑的结构在预期位移下的总应变能 (kN: mm) 。 2不计及扭转影响时,屈曲约束支撑结构在水平地震作用 下的总应变能,可按下式计算:
2不计及扭转影响时,屈曲约束支撑结构在水平地震作用 下的总应变能,可按下式计算:
式中:F,一一质点j的水平地震作用标准值(kN); u;一一质点j相对于水平地震作用标准值的位移(mm)。 3屈曲约束支撑在水平地震作用下往复一周所消耗的能量 可按下式计算:
式中:A; 一 第i根屈曲约束支撑的恢复力滞回环在相对水平位 移△u;时的面积(kN·mm)。
4屈曲约束支撑附加给结构的有效阻尼比超过25%时,可 按25% 计算。
5.2.6为充分发挥屈曲约束支撑的耗能作用,屈曲约束支撑的 水平屈服位移与相应楼层水平屈服位移的关系宜符合以下要求:
5.2.6为充分发挥屈曲约束支撑的耗能作用,屈曲约束支撑的
5.2.6为充分发挥屈曲约束支撑的耗能作用,屈曲丝
水平屈服位移与相应楼层水平屈服位移的关系宜符合以下要求
5.2.7屈曲约束支撑结构的
屈曲约束支撑在水平方向的屈服位移(mm); 设置屈曲约束支撑的结构层间屈服位移(mm)
立移角限值应根据主体结构的结构类型,按照国家现行标准《建 筑抗震设计规范》GB50011的规定确定。 立于高烈度设防地区、地震重点监视防御区的新建学校、幼 儿园、医院、养老机构、儿童福利机构、应急指挥中心、应急避难场 所、广播电视等建筑,在设防地震作用下结构的弹性层间位移角 限值宜按表5.2.7取值
表5.2.7设防地震作用下结构的弹性层间位移角限值
5.2.8对于布置屈曲约束支撑的楼层,在多遇地震作
5.2.8对于布置屈曲约束支撑的楼层,在多遇地震作用下同一 方向屈曲约束支撑所分担的水平剪力之和不宜大于该层总剪力 的40%
5.2.9罕遇地震作用下,采用耗能型屈曲约束支撑后结松
大弹塑性层间位移不宜大于未设置屈曲约束支撑的同等结构木 应位移的70%。
5.2.10屈曲约束支撑的屈服承载力设计值应根据设计结果选 行标准化归并,归并模数级差宜为50kN。
5.3.1屈曲约束支撑跨的子结构应进行性能化设计且不先于屈
5.3.1屈曲约束支撑跨的子结构应进行性能化设计且不先于居 曲约束支撑失效,并结合《建筑消能减震技术规程》JGJ297等理 行标准采取构造措施。
1节点板区域内的梁柱箍筋直径和间距应与国家现行标准 《建筑抗震设计规范》GB50011关于箍筋加密区的要求保持 致。箍筋加密区长度应从节点板端部算起,按国家现行标准《建 筑抗震设计规范》GB50011的要求延伸至节点板以外区域
1底层的梁和柱,应在梁端部和柱脚一定范围内设置横向 加劲肋(图5.3.3),横向加劲肋厚度不应小于6mm,间距宜为 20mm,第一个横向加劲肋应于节点板自由端部开始外延,其分 布长度应为一倍梁、柱高度范围。 2应按国家现行标准《建筑抗震设计规范》GB50011、《高层 民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的要求在梁端部设置隅撑,保 证负弯矩区的梁下翼缘平面外稳定性,为屈曲约束支撑节点提供 可靠的侧向支承作用。 3采用人字形或V字形布置形式且无楼板时,在屈曲约束 支撑轴线与梁轴线相交处的中部节点范围内应设置足够的平面 外支撑,或采取合理措施提高梁中部节点的平面外抗弯和抗扭刚
度防止屈曲约束支撑中部节点发生平面外失稳。
图5.3.3屈曲约束支撑跨的钢框架梁端部横向加劲肋构造
6.1.1屈曲约束支撑与主体结构之间应通过节点板连接,可采月 对接焊缝连接、高强螺栓连接或销轴连接等连接形式(图6.1.1)。
供水标准规范范本6.1.1屈曲约束支撑与主体结构之间应通过节点板连
.1三种典型的屈曲约束支撑与钢结构连
6.1.2对于钢结构,当与屈曲约束支撑直接相连的梁
.1.2对于钢结构,当与屈曲约束支撑直接相连的梁在罕遇地 震下的最大轴力与梁屈服轴力之比不超过0.3时,宜采用滑移式 24
节点板,并与翼缘板式梁端加强型梁柱节点通过高强度螺栓连 接。节点构造应符合以下规定: 1梁端部应采用翼缘板式加强型节点连接形式,其构造可 按照现行行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99的规 定确定。
6.1.2屈曲约束支撑钢框架滑移节点构道
2节点板与两块相互垂直的端板焊接,端板一侧的螺栓应 没垫板,螺栓垫板、端板以及梁柱翼缘相互夹紧,且在端板与翼缘 饭之间、端板与垫板之间应分别设置一层厚度不超过1mm的丁 基橡胶低摩擦材料。 3垫板和梁柱翼缘上应采用与螺栓直径匹配的圆孔,端板 内沿切向应设置槽形孔,充许梁柱翼缘相对于端板发生切向滑 移,单侧滑移量可按节点板在梁侧和柱侧连接长度的1.5%~2% 计算。
4采用滑移式节点的高强度螺栓可根据国家现行标准《钢结 沟设计标准》GB50017的方法按抗拉连接进行设计,不考虑连接界 面的切向力作用发电机标准规范范本,螺栓拉力计算方法根据本规程附录A确定。 6.1.3对于新建混凝土结构,节点板与结构的连接应满足以下 要求: 1屈曲约束支撑节点板与结构之间可采用预埋件进行连接 图6.1.3),预理件可采用普通钢筋锚板预理件和型钢预理件两 种形式。 2屈服承载力设计值小于1000kN时,可采用钢筋锚板预理 牛形式,钢筋应同时穿过两块锚板并塞焊连成整体,并应符合国 家现行标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定。
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