哪种结构装置最适合降低地震需求？

笔者一直非常关注产学研相结合的研究模式。在笔者所研究的韧性抗震装置领域（如自复位阻尼器或支撑体系）中，就有一个非常典型且成功的代表。

该装置由奥克兰大学 Pierre Quenneville 教授团队研发的韧性滑移摩擦装置发展而来，并在此基础上成立了 Tectonus 公司，实现了从科研成果到工程应用的真正产业化转化。

依托这一核心技术，团队进一步开发了适用于木结构、钢结构以及剪力墙体系等多种工程场景的产品，并逐步获得了市场的认可。

据笔者了解，韧性滑移装置近年来也在学术界（尤其内地学界）受到了广泛关注。许多研究者围绕该装置开展了大量工作，包括不同结构体系中的应用研究（该装置的工程应用）、性能优化以及机制改进（基于该装置的微创新）等。

今天分享的推文，选自 Tectonus 公司官网的一篇文章，看看提出该装置团队对该装置的认识，希望能够带给大家一些关于抗震设计理念与工程转化路径的思考。

哪种结构装置最适合降低地震需求？

我们经常被问到：Tectonus 抗震阻尼器与屈曲约束支撑（BRB）相比如何？在本文中，我们将 Tectonus 的 RSFJ 自复位抗震阻尼器与 BRB 进行比较。

不过，更直接的比较对象其实是 Tectonus DMAX(即亨摩擦力阻尼器，可参见网址：https://www.tectonus.com/products/tectonus-dmax)，它可以在任何支撑框架体系中直接替代 BRB。

在讨论这些抗震装置在市场、性能和质量方面的差异之前，我们先从基础概念讲起。

什么是 BRB（屈曲约束支撑）？

BRB 是一种结构支撑构件，设计用于在地震等极端作用下发生屈服。

它通常由包裹在混凝土中的钢芯组成。内部的薄钢板在受拉时可以发生延伸，从而提供显著的延性。

但在受压时，由于钢板较薄，会发生屈曲而失去承载能力。因此，外部的混凝土套筒用于对其提供屈曲约束。

屈曲约束支撑构造说明（图示翻译）

• 屈服钢芯（不允许与约束体系粘结）
• 约束机制（钢壳 + 混凝土填充）
• 允许伸长和收缩的工程间隙（避免对约束体系施加力）
• 刚性不屈服端部
• 非屈服区 / 屈服区划分
   
  
   

图1：屈曲约束支撑的组成
图片来源：AISC

该技术最初在日本开发，目前已广泛应用于北美、意大利、新西兰及其他地震多发地区。

什么是 RSFJ？

Tectonus 开发了一种自复位抗震阻尼器（RSFJ），其设计目的是在地震中耗散能量，并在震后完全恢复原位。

该装置由带肋摩擦钢板通过高强螺栓和碟簧垫片组成：

• 带肋带肋摩擦钢板之间通过夹紧产生摩擦力，在受拉和受压时均能耗能
• 碟簧垫片起到类似弹簧的作用，使装置在卸载后恢复原始形状

市场因素（Market Factors）

BRB 已被广泛认知，并由多家厂商生产。由于其应用历史较长，许多工程师已经熟悉其设计方法。此外，其成本相对较低，并且在美国等国家已被纳入规范体系。

相比之下，Tectonus 的 RSFJ 属于专有技术，且刚进入市场，目前仍处于应用推广的早期阶段。

Tectonus 的 RSFJ 在抗震装置中具有独特性，其突出特点是完全自复位能力。

虽然其本身的耗能能力（阻尼能力）相对较低，但 RSFJ 为结构设计提供了其他优势，例如：

• 更低的超强系数（overstrength factor）
• 能够在主震与余震中保持一致性能，无明显性能退化

值得注意的是，BRB 为结构提供的额外耗能在多大程度上真正有益，目前仍在研究之中。

左图为 BRB 的典型滞回曲线，右图为 RSFJ 的典型滞回曲线。

（BRB：饱满滞回、强耗能；RSFJ：带自复位特性的旗形滞回）

BRB 和 Tectonus RSFJ 在地震发生前基本都属于“安装后无需干预”的装置。但在地震发生后：

• BRB 通常需要更换

• RSFJ 可以重复使用

对比总结：

质量保证（Quality Assurance）

对于结构工程师而言，确保所采用的抗震装置能够达到设计性能至关重要。

Tectonus RSFJ 的一个独特优势是：
 可以在出厂前按照设计地震水平进行完整性能测试, 也就是说，每一个装置在发货前都经过测试，并附带测试报告。相比之下： BRB 由于其设计目标是发生屈服，因此无法进行完整的出厂性能测试。

对比总结：

应用（Application）

RSFJ 在本质上与 BRB 一样具有较高的适应性，但两者仍存在一些差异：

对比总结：

总结（In Conclusion）

BRB 是地震区结构设计中的“中流砥柱”。它具有以下优势：

• 成本相对较低
• 设计方法成熟
• 具有较高的耗能能力
• 可扩展至承受较大荷载

因此，在许多结构工程应用中，BRB 仍然是首选的抗震装置。Tectonus RSFJ 则是一种新兴技术。随着应用增加和规模扩大：

• 成本有望下降
• 设计方法将更加成熟

它为结构工程师提供了更大的设计灵活性，尤其是在不同应用场景中。在真实地震中，其在主震及余震中的稳定表现非常具有竞争力。

基于其独特性能： RSFJ 可作为单一抗侧力体系使用。而 BRB 通常需要与其他体系（如钢框架 MRF 或粘滞阻尼器）组合使用。BRB 较高的超强系数（源于性能不确定性以及拉压性能差异）在某些情况下会成为限制因素，尤其是在加固工程中。相比之下： RSFJ 的滑移后刚度是可调的， 而 BRB 不具备滑移后刚度。如果希望在支撑体系中直接替代 BRB，可以考虑 Tectonus DMAX （https://www.tectonus.com/products/tectonus-dmax）：

• 具有与 BRB 相当的耗能能力
• 但超强系数更低（约 1.15）

 这可以降低相邻构件、连接和基础的设计内力，从而实现“价值工程优化”。

文章来源：https://www.tectonus.com/resources/blog/seis mic-protection-devices-tectonus-rsfj-vs-brb