防屈曲耗能支撑(Buckling—Restrined Braces简写BRB)是一种特殊的中心支撑,其由三部分组成,即核心受力单元,外约束单元,滑动机制单元。最初是由印度工程师Shuhaibar发明并研究的,之后各国的学者根据类似的原理发展出了各类不同的形式。它克服了传统的支撑在承受力还没有达到屈服承载力之前就因整体屈曲而退出工作的缺点,从而使支撑的承载力显著提高甚至超过了材料的屈服强度,因而充分利用了钢材的弹塑性性能耗散地震能量,因此提高了结构的抗震性能。然而这类防屈曲耗能支撑还有一些不足人意的方面,如:外约束刚管(或混凝土外筒)与核心受力构件之间的间隙预留问题;没有较准确的数学表达式能用于防屈曲耗能支撑计算其耗能性能,而只能根据实验的滞回曲线大概估算出防屈曲耗能支撑的耗能性能;防屈曲耗能支撑在工作阶段,外套钢管会相对核心构件滑移,对构件也会造成不利影响;当构件损坏后需要更换整个装置。本文研究的新型剪切型全装配式防屈曲耗能支撑可以有效的避免上述问题。它与传统的防屈曲耗能支撑的工作机制不同,传统的防屈曲耗能支撑主要是依靠核心构件在轴向拉压力作用下的轴向弹塑性变形耗散能量,而本文研究的新型剪切型全装配式防屈曲耗能支撑主要是依靠核心构件的开缝耗能钢板通过剪切变形来耗散能量。该剪切型防屈曲耗能支撑主要由两部分组成,即核心受力单元,外约束单元(外套钢管)。核心受力单元由八片开缝耗能钢板和八支角钢通过高强度螺栓相连组成,外套钢管不是一个整体的钢管而是把钢管竖向均匀劈成四份,每份通过高强度螺栓与核心受力单元的八片开缝耗能钢板相连结。因此该新型剪切型防屈曲耗能支撑在工作阶段,外套钢管不会相对于核心受力单元滑移,因为外套钢管与核心受力单元组成了一个有机整体。外套钢管不再是传统的防屈曲耗能支撑的外约束单元只起防止核心构件屈曲,而是共同组成一个整体,共同受力,而平面外的屈曲主要是由开缝耗能钢板自身克服。本文的开缝耗能钢板采用低屈服点钢材,角钢和外套钢管均采用高强度钢材。本文的研究内容主要如下:(1)本文运用结构力学通过理论分析推算出该新型剪切型防屈曲耗能支撑的开缝耗能钢板的缝间钢板的最大高宽比。在开缝耗能钢板的缝间钢板发生变形时,缝间钢板同时产生弯曲变形和剪切变形,本文认为当缝间钢板的剪切变形大于总变形的80%时,就属于剪切型。依此推算出该剪切型防屈曲耗能支撑的开缝耗能钢板的缝间钢板所需满足的高宽比,为本文的模型设计奠定基础。(2)通过有限元软件模拟分析开缝耗能钢板的缝间钢板的高宽比、高厚比、高宽比与高厚比双因素、开缝耗能钢板的开缝宽度值、外套钢管厚度、模型整体尺寸等参数的变化对该剪切型防屈曲耗能支撑力学性能和滞回曲线的影响。模拟结果表明:模型的最大承载力值的增量百分比和耗能能力的增量百分比近似等于开缝耗能钢板的缝间钢板的宽度值的增量百分比;开缝耗能钢板的缝间钢板的厚度值的增量百分比近似等于模型的最大承载力值的增量百比分和耗能能力的增量百分比;当开缝耗能钢板的缝间钢板的高宽比与高厚比同时变化时,模型的力学性能和耗能性能优于其单因素变化时的力学性能;该剪切型防屈曲耗能支撑的最大承载力值的增量百分比和耗能能力的增量百分比近似是模型整体尺寸增量百分比的2倍;当外套钢管的相对刚度达到一定值时,通过增加外套钢管的厚度对该剪切型防屈曲耗能支撑的承载力曲线和滞回曲线均无影响;开缝耗能钢板的开缝宽度值的变化对该剪切型防屈曲耗能支撑的承载力曲线和滞回曲线无影响。各组模型的参数变化对其屈曲特征值的影响:每个模型的前十阶屈曲特征值呈现相同的规律,而各组模型的每阶屈曲特征值呈现相似的规律但又不同与其它组。(3)通过一栋横向三跨纵向四跨的12层刚框架结构的减震算列,利用结构分析软件进行有控结构(安装有该剪切型防屈曲耗能支撑的钢框架结构)和无控结构(无阻尼器的钢框架结构)在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比两刚框架结构在四条地震波(其中两条人工波)作用下的变形、最大层间位移、最大层间位移角和顶层位移随时间的变化曲线,依此来鉴定该新型剪切型全装配式防屈曲耗能支撑的耗能性能。根据数值模拟的结果分析表明:当建筑结构的变形达到一定值时,该剪切型防屈曲耗能支撑能显著减小结构的层间位移,层间位移角和顶层最大位移,改善结构的扭转效应,有效耗散地震输入结构中的能量。在罕遇地震作用下可以有效的保护主体结构免受破坏。本文自主开发研制的新型剪切型全装配式防屈曲耗能支撑的各模型的滞回曲线均是非常饱满并没有出现捏缩现象。利用模型的参数变化对其力学性能与耗能性能的影响规律可以为设计该剪切型防屈曲耗能支撑提供设计参考与估算,设计中利用一支标准构件就可以通过其它模型的各参数变化估算出其最大承载力值和耗能性能。