第四章抗震性能设计4.2b 综述适用于钢构件、钢节点、钢连接的几种滞回模型和损伤指数。
（重点阐述有关钢结构的内容)答：1、滞回模型（1）钢构件的滞回模型：a、轴心受力构件反复荷载作用下轴心受力钢构件滞回模型b、受弯构件反复荷载作用下受弯钢构件的滞回模型c、钢板反复荷载作用下受弯钢构件板的滞回模型（2）钢连接的几种滞回模型线性模型非线性模型（3）钢节点的滞回性能模型反复荷载作用下受弯钢节点的几种滞回模型2、损伤指数综述为了定量描述结构防止在地震中倒塌的安全度，提出了损伤指数的概念。
对结构在其寿命周期内所能承受的地震破坏总量的预测由损伤指数(Damage Index)控制，而损伤指数由刚度、强度和延性确定。
对于其中的延性而言，损伤指数分别从构件级别、楼层级别和整体结构级别代表了塑性铰的塑性转动能力。
（1）构件损伤指数可以由所需塑性转动能力和可提供的塑性主动能力之间的比值计算得出。
a dm I θθ/r（2）楼层损伤指数代表了楼层抵御地震破坏的能力：（3）整体损伤指数描述整个结构的损伤指数，包括地震作用下的结构整体性能。
4.3c综述屈曲约束支撑(无粘结支撑、防屈曲支撑)的特点、类型、设计要点以及国内外最新研究进展和工程应用现状。
答：1、特点在普通支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑。
屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。
.屈曲约束支撑与普通支撑滞回性能对比优点：（1）承载力与刚度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。
（2）承载力高抗震设计中，普通支撑和屈曲约束支撑的轴向承载力设计值为：（3）延性与滞回性能好屈曲约束支撑在弹性阶段工作时，就如同普通支撑可为结构提供很大的抗侧刚度，可用于抵抗小震以及风荷载的作用。
屈曲约束支撑在弹塑性阶段工作时，变形能力强、滞回性能好，就如同一个性能优良的耗能阻尼器，可用于结构抵御强烈地震作用。
（4）保护主体结构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。
（5）减小相邻构件受力采用屈曲约束支撑，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。
不足：在安装屈曲约束支撑的部位，也少不了影响使用空间，影响采光和观瞻。
施工中，节点连接处理是个关键，也是个难点，处理不好可能导致屈曲约束支撑起不到耗能的作用。
传统屈曲约束支撑存在自重过大、构造复杂、某些部位容易出现应力集中的问题。
各种不同类型的屈曲约束支撑都有各自的专利权, 比如台北县政府大楼改造和美国盐湖城Bennett联邦大楼抗震加固工程均使用的是日本新日铁公司的产品，均支付了很高的费用.。
屈曲约束支撑专利权的存在又在一定程度上制约了它更广泛的使用。
2、类型（1）承载型屈曲约束支撑：作为承载构件使用，指通过引入屈曲约束机制来提高支撑构件的设计承载力，保证支撑在屈服前不会发生失稳破坏，从而充分发挥钢材强度，称之为“承载型屈曲约束支撑”；（2）耗能型屈曲约束支撑：作为耗能构件使用，指在弹性阶段利用屈曲约束的原理来提高支撑的设计承载力，在弹塑性阶段利用芯板钢材的拉压屈服滞回来耗能的消能减震结构构件，称之为“耗能型屈曲约束支撑”；（3）屈曲约束支撑型阻尼器：作为拉压屈服型软钢阻尼器使用，一般控制在小震屈服，称之为“屈曲约束支撑型阻尼器”。
3、设计要点屈曲约束支撑有三种承载力，即设计承载力、屈服承载力与极限承载力，在结构设计中适用于不同的情况。
（1）设计承载力屈曲约束支撑的设计承载力是按下式计算得到的：式中，A一屈曲约束支撑芯材截面面积：f一芯材强度设计值，按照下表确定：芯板钢材强度设计值（2）屈服承载力屈服承载力用于结构的弹塑性分析，为屈曲约束支撑首次进入屈服的轴向力，是按下式计算得到的：式中，A一屈曲约束支撑芯材截面面积：f y一芯材屈服强度，按照下表确定：芯板钢材的屈服强度（3）极限承载力国家规范中规定的钢材强度为下限，计算屈曲约束支撑极限承载力时应考虑钢材的超强系数，且屈曲约束支撑的芯材在地震作用下拉压屈服会产生应变强化效应，考虑应变强化后，支撑的最大承载力为极限承载力，可按下式计算：式中，R y一芯板钢材的超强系数，根据下表确定；ω一应变强化调整系数，根据下表确定；N by一屈曲约束支撑屈服承载力。
芯板钢材的超强系数和应变强化调整系数(4)外套筒抗弯刚度要求为保证承载型屈曲约束支撑在轴力作用下不发生整体失稳，其套筒抗弯刚度应满足下式要求：或式中，I一屈曲约束支撑套筒的弱轴惯性矩；E一套筒钢材弹性模量；l一支撑长度；N by一承载型屈曲约束支撑的屈服承载力。
为保证耗能型屈曲约束支撑在大震作用下不发生整体失稳，其套筒抗弯刚度应满足下式要求：或式中，I一屈曲约束支撑套筒的弱轴惯性矩；E一套筒钢材弹性模量；l一支撑长度；N bu—耗能型屈曲约束支撑的极限承载力。
屈曲约束支撑型阻尼器的外套筒抗弯刚度要求可参考耗能型屈曲约束支撑。
(5)连接节点设计对于高强螺栓型连接节点，应保证与屈曲约束支撑相连节点在地震作用下不发生滑移，其连接高强度摩擦型螺栓的数量珂可由下式确定：式中，n f—传力摩擦面数目；μ—摩擦面的抗滑移系数；P—每个高强螺栓的预拉力；N c—连接节点设计用屈曲约束支撑承载力代表值，对承载型屈曲约束支撑为屈服承载力N by：对耗能型屈曲约束支撑和屈曲约束支撑型阻尼器为极限承载力N bu。
摩擦面的抗滑移系数值每个高强度螺栓预拉力P值(kN)对于焊接型连接可采用角焊缝或对接焊缝，焊接连接的承载力Ⅳ，应满足下式要求：对承载型：对于耗能型和阻尼器：式中，N by一承载型屈曲约束支撑的屈服承载力；N bu一耗能型屈曲约束支撑的极限承载力。
当节点与支撑采用对接焊缝连接时，节点钢材强度设计值应不低于屈曲约束与节点相连端钢材的强度设计值。
(6)小震验算不同类型的屈曲约束支撑有不同的设计准则，对承载型屈曲约束支撑和耗能型屈曲约束支撑，在小震阶段只要屈曲约束支撑在风载或小震作用下与其它静力荷载的基本组合的最大轴力值(受拉或者受压)小于屈曲约束支撑的设计承载力Nb，即满足设计要求。
式中，N一屈曲约束支撑在风载或小震作用下与其它静力荷载的基本组合的最大轴力值(受拉或者受压)；N b—屈曲约束支撑的设计承载力。
对屈曲约束支撑型阻尼器，由于设计时在小震阶段其芯板钢材就已经进入屈服耗能；因此，设计时应控制在“小震屈服”。
(7)中震和大震验算由于承载型屈曲约束支撑在抗震设计中的性能目标应达到“中震不屈服，大震不屈曲”，因此，对承载型屈曲约束支撑应进行“中震不屈服”的设计，同时还应满足大震下不屈曲的性能目标要求。
耗能型屈曲约束支撑由于在中震和大震下其芯板要进入屈服，通过芯板的拉压滞回来耗能；因此，此两阶段的验算要采用弹塑性分析方法。
目前的弹塑性分析方法主要有静力弹塑性分析方法和动力弹塑性分析方法，耗能型屈曲约束支撑的滞回模型可选用如下图所示的双线性恢复力模型。
屈曲约束支撑双线性恢复力模型其中，B by一屈曲约束支撑屈服承载力；Δy一屈曲约束支撑初始塑性变形；k一屈曲约束支撑的刚度；可按照后k=（EA e）/l取值；E一钢材弹性模量；A e 一屈曲约束支撑芯板考虑轴向变刚度后等效截面积；l一支撑长度；q一芯板钢材的强化系数，可取为1％。
对屈曲约束支撑型阻尼器，由于在中震和大震作用下阻尼器早已进入屈服，因此，其变形能力应满足设计要求。
4、国内外最新研究进展和工程应用现状（1）TJ型屈曲约束支撑是同济大学研发、上海蓝科钢结构技术开发有限公司总经销，具有完全独立自主知识产权、已在上海世博中心、上海虹桥交通枢纽磁浮车站、东方体育中心、阿富汗Marriot酒店等多个重大工程中应用的成熟产品。
TJ型屈曲约束支撑通过多年的发展，已经形成了一套完整、成熟的设计、加工、安装体系，且已通过IS09001质量管理体系论证。
（2）上海蓝科建筑减震科技有限公司宫海，同济大学王彦博等人为了研究腹板开孔H型钢预埋件受力性能，采用ABAQUS软件对该类节点进行了大量的研究。
提出了：腹板开孔H型钢预埋件的整体受力性能优于锚固式埋件节点，通过改变H型钢的长度、厚度与开孔宽度，该类型连接的承载力可达2000—5000KN。
（3）屈曲约束支撑对已有的结构的加固并不仅仅局限于钢结构体系，还可以运用于钢筋混凝土结构。
美国University of Southern California在一座未满足现行美国规范抗震设计要求的教学楼进行加固处理。
（4）2004年Core Brace公司将屈曲约束支持运用于OSHPD项目中，并在UCSD做了目前规模最大的屈曲约束支撑试验以及工程项目的技术支持（试验施加于支撑的轴力达到4892.8KN，超过美国的规范的规定）。
最近日本提出屈曲约束支撑也可以用于屋架和网架、网壳等空间结构。
在这些结构局部受力较为不利位置，引入了屈曲约束支撑结构，将会改善其受力性能，起到提高承载力的作用。
（5）承载型屈曲约束支撑：上海东方体育中心为2011年世界游泳锦标赛而建，由三个主要场馆组成：综合馆、游泳馆、跳水馆，其中屋盖结构为一个“半月”形平面室外跳水馆，是上海东方体育中心的一大亮点。
上海东方体育中心跳水馆跳水馆除端跨外，其他各跨之间采用直径100mm的钢索连接，两个端跨处采用了刚性连接，若采用普通钢支撑，由于稳定性能的需要，采用了直径为300mm的圆钢管，与其他各跨在建筑表现力性能较差，为解决既能刚性连接，又能减小外观尺寸的问题，采用了承载力为400kN的承载型屈曲约束支撑，外观直径200mm，基本解决了建筑和结构的双重难题。
承压型屈曲约束支撑安装图上海世博中心（6）耗能型屈曲约束支撑：上海世博中心，该结构抗震设防类别为重点设防类，为提高结构抗震性能，设置了屈曲约束支撑作为耗能构件。
采用屈曲约束支撑后。
由于地震作用的减小，不仅减少了结构用钢量，也减少了地基基础和节点连接的费用。
此外，罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析表明，采用耗能型屈曲约束支撑后，支撑耗能效果显著，结构大震作用下的层问位移角满足规范的要求。
（7）屈曲约束支撑阻尼器：上海董家渡1#仓库，在进行结构抗震加固考虑设置屈曲约束支撑阻尼器以增大结构的阻尼比，降低地震作用。
上海董家渡1#仓库改造后效果图屈曲约束支撑型阻尼器安装照片4.4a 偏心支撑钢框架的有哪些类型？耗能机理如何？抗震设计要点和应注意的问题？国内外工程应用实例？与最新的耗能减震设计理念和技术相比，还存在哪些不足之处？答：偏心支撑框架( EBF) 则充分利用支撑与柱、或支撑与支撑之间的梁段形成耗能梁段,是一种非常刚劲的结构体系,具有极好的耗能能力以抵抗大的地震影响,还可保护支撑斜杆免遭过早屈曲,相应地延长和有效地保持结构抗震能力的持续时间,且可有效地节约钢材。