屈曲约束支撑在强震荷载下的累积延性与疲劳寿命：实验研究与工程启示

研究人员针对屈曲约束支撑(BRB)在长期循环荷载下的稳定性问题，通过准静态循环加载试验，测试了6组相同BRB试件在增量幅值和地震型加载协议下的性能。结果表明BRB能保持稳定滞回行为至峰值延性13.9，可承受5-15次地震荷载重复作用，能量耗散能力远超设计基准地震需求，挑战了将BRB视为牺牲构件的传统观点，为提升结构抗震韧性提供了重要依据。

　　

在地震频发的地区，建筑结构的抗震性能一直是工程界关注的焦点。传统抗震结构往往通过构件自身的塑性变形来耗散地震能量，但这会导致结构损伤甚至倒塌。屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Brace, BRB)作为一种新型抗震装置，因其稳定的滞回行为和优异的能量耗散能力，近年来受到广泛关注。然而，关于BRB在结构全寿命周期内承受累积循环荷载的长期稳定性，特别是遭遇强震后的疲劳性能，仍存在诸多未解之谜。墨西哥国立自治大学工程学院的研究团队通过系统的实验研究，揭示了BRB在极端地震条件下的真实表现，相关成果发表在《Solid Earth Sciences》上。

研究采用准静态循环加载试验方法，对6组相同BRB试件分别施加标准增量幅值协议和基于墨西哥城地震记录的三种加载协议（两种合成记录和1985年真实记录），所有试件均在疲劳条件下加载至破坏。关键技术包括：1)基于Green函数和法的合成地震动生成；2)采用OpenSees软件建立15层钢框架模型进行非线性动力分析；3)基于ANSI/AISC 341规范的增量加载协议设计；4)雨流计数法和Miner损伤指数评估疲劳性能。

研究结果部分，"3.1滞回曲线"显示所有试件均表现出大面积的稳定滞回环，压缩强度比拉伸强度平均高23%，验证了泊松效应导致的摩擦增强机制。"3.2力学性能"测得平均屈服荷载为204kN，屈服位移3.1mm，轴向刚度67kN/mm，与理论值吻合良好，且刚度在循环中保持稳定（波动<±20%）。"3.3强度调整系数"表明应变硬化系数ω最高达1.6，压缩超强系数β稳定在1.2，部分超出了现有规范建议值。"3.4损伤指数"分析发现Li等提出的疲劳模型M1能较好预测试件破坏，而95%置信下限模型则过于保守。"3.5累积延性与能量"数据显示试件累积延性能力达680-2213倍，远超AISC 341要求的200倍最小值。

结论部分指出，BRB表现出优异的抗震性能：1)可承受多次强震重复作用而不失效；2)累积延性能力与峰值延性呈强负相关(R²=0.903)；3)基于墨西哥城条件的分析显示现有规范可能低估了实际地震需求。该研究为BRB在强震区的应用提供了重要实验依据，建议结合概率地震危险性分析进一步评估其全寿命性能。特别值得注意的是，试件在经历4-14次地震记录重复加载后才破坏，这一发现挑战了"BRB在强震后必须更换"的传统认知，对降低建筑全寿命周期成本具有重要意义。