摘要:本文对屈曲约束支撑技术做了系统的总结,从发展角度看,由于目前屈曲支撑技术在国内已趋于成熟和完善,并且其性价比远高于现有的支撑技术,结合以上观点可以判定出屈曲支撑技术在建筑领域的发展空间是无限宽广的,可以说发展空间越大,现存的不足越多,而眼前最大的不足,就是屈曲支撑材料的匮乏,解决材料问题是屈曲支撑技术得以施展的基础,没有材料,在优越的技术也只是徒然,除非去材料充裕的国家,才能发挥屈曲支撑技术的价值,但是这样就失去了意义。
现代文化充斥着我们的生活,对于有历史意义的荒废建筑,重塑它遗失的雄风是一件非常具有教育意义、观赏价值和循环经济利用的运动。屈曲约束支撑就是为此而存在的,它能够将原本废弃的旧建筑在最大限度保留其内部结构与外在形态的基础上,对其进行重塑,使其从荒废老旧的状态更新为符合现代建筑质量标准的产物。以正确的方式将屈曲约束支撑技术应用在建筑改造中,不仅能兑换新的经济价值,更能体现其文化背景。
1.屈曲约束支撑的结构
屈曲约束支撑又称防屈曲支撑或BRB(Buckling restrained brace),产品技术最早发展于1973年的日本,当时的一批日本学者成功研发了最早的墙板式防屈曲耗能支撑,并对其进行了加入不同无粘结材料的拉压试验;1994年北岭地震后,美国也开始对放屈曲支撑体系进行相应的设计研究和大比例试验,同时结合理论计算分析了该支
撑体系较其他支撑体系的优点。[1]
2. 如何在建筑改造中应用屈曲约束支撑
屈曲约束形式支撑在排列布置上有一定的方式,不能随意安置位置,单斜型支撑于V型支撑比较受用,V型支撑包括倒立型V型支撑。支撑形式有很多种,随着实践经验会总结出越来越多的适用支撑方式,就目前而言,仅有两种支撑方式不适用于屈曲约束支撑,即K形支撑与X形支撑。屈曲约束支撑材料必须在钢度上可控性较强,刚度控制的好坏对建筑施工的稳固有决定性影响,再来刚度可控性极强,这一点在国外可以得到充分验证,国外对刚度的控制技术已经非常成熟,而回望国内,对此却表现出极度的缺乏经验。我国对该领域,尤其是刚度的控制缺少接触,可以作为参考的实践经验也有限,这一点不足,屈曲约束支撑可以拟补。屈曲约束支撑在建筑应用中所带来的增益效果不仅是稳固和最大限度保持原建筑结构,抗震能力也是数一数二的。
3. 屈曲约束支撑的不足与优势对比 3.1屈曲约束支撑的优势体现
屈曲约束支撑的优点是比较显而易见的,因为都是明面上的体现,比如安装的便捷,还有施工时间相对其他工程在工期上会短很多,另外施工环境比较优越基本属于室内作业,无需承受风吹雨淋,可以在适应的温度下进行施工。
3.11刚度弹性大,传统的建筑方式多采用抗弯框架,硬度大的特点使其运动范围非常有限,一旦阻力超过抗弯承受力,极其容易发生
断裂。通常建筑房屋对弹性和刚度的考验无非两种,一种是自身承受力度,这里指压力与重量的承受,可能传统建筑考虑这方面的元素比较多,所以在稳固的追求上,过多的采用抗弯曲框架,以任性对抗压力重力,但是这种施工方式忽略了环境变化,比如地震和湿度以及生物腐蚀,无论是地震的摇摆和扭曲还是湿度与白蚁造成的空洞塌陷,都会使建筑物在原本形态产生错位,这样就需要屈曲约束支撑,它可以在承担扭曲程度的同时,不改变稳固性,而刚性较硬的抗弯承受力,每一次扭曲与压力的施加,都会让其产生损坏,一旦损坏,那么承受力将不存在,建筑也因此失去了安全保障。
3.12由于屈曲约束支撑在与压力对持下,具备屈服性,使得应用该技术的建筑有所保障,尤其在抗震方面。
3.13防屈曲支撑的最大优点是其自身的承载力与刚度的分离。普通支撑因需要考虑其自身的稳定性,使截面和支撑刚度过大,从而导致结构的刚度过大,这就间接地造成地震力过大,形成了不可避免的恶性循环。选用防屈曲支撑,即可避免此类现象,在不增加结构刚度的情况下满足结构对于承载力的要求。
3.14屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力,在大震下可起到\"保险丝\"的作用,用于保护主体结构在大震下不屈服或者不严重破坏,并且大震后,经核查,可以方便地更换损坏的支撑。
3.15当支撑为人字形或V字型布置时,由于普通支撑受压屈曲,受拉与受压承载力差异可能很大,而普通支撑的截面由受压承载力控制,但支撑受拉时其内力最大可达到受拉承载力,故与支撑相邻构件
的内力由支撑受拉承载力控制。如采用屈曲约束支撑,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(包括基础),减小构件截面尺寸,降低结构造价。
3.2屈曲约束支撑的弊端
尽管屈曲约束支撑的优点显而易见,但是还是避免不了一些弊端。说道这个弊端可能会有所不解,为什么屈曲约束支撑相较传统支撑技术有过之而无不及,却始终在国内得不到发展,更是对发展的历史短带有疑惑。而回答这个问题的答案就是屈曲约束支撑的弊端,因为屈曲约束支撑之所以优势明显,全都归功于它的屈曲支撑零件,但是国内对该零件的生产企业非常有限,即便在早期就对屈曲支撑技术实践的能力,但是却因为施工材料的缺失,让如此宝贵的建筑施工技术一直处于空窗期。另外一点,由于经济效益等原因,国内大多数都采用传统的抗弯性支撑技术,虽然该技术没有屈曲支撑技术完善,但是却更容易实现,加上应用普遍广泛,回首屈曲支撑材料高昂又冷门的技术,大多数施工企业对屈曲支撑都采取了规避的态度。
结束语:
本文对屈曲约束支撑技术做了系统的总结,从发展角度看,由于目前屈曲支撑技术在国内已趋于成熟和完善,并且其性价比远高于现有的支撑技术,结合以上观点可以判定出屈曲支撑技术在建筑领域的发展空间是无限宽广的,可以说发展空间越大,现存的不足越多,而眼前最大的不足,就是屈曲支撑材料的匮乏,解决材料问题是屈曲支撑技术得以施展的基础,没有材料,在优越的技术也只是徒然,除非
去材料充裕的国家,才能发挥屈曲支撑技术的价值,但是这样就失去了意义。所以眼下最应该做的就是申请政府的帮助,给予该材料生产进行辅助和支援,让宝贵的建筑技术货真价实的应用在现实中,而不是只存活在参考文献中。
参考文献:
[1]胡大柱,尤毓慧,邵宏政等.屈曲约束耗能支撑在教学楼加固工程中的应用[J].工程抗震与加固改造,2009,31(6):88-92,83.
[2]陈国,王家华,董欢欢等.屈曲约束支撑在建筑改造工程中的应用[J].建筑施工,2012,34(2):144-146.
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容