对芯筒刚臂结构体系地震损伤分析研究

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1、第１５卷第５期建筑钢结构进展Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．５２０１３年１０月ＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＳｔｅｅｌＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＯｃｔ．２０１３芯筒刚臂结构体系地震损伤分析研究邓仲良１，孙飞飞２，３，李国强２，３（１．中国建筑设计研究院，北京１０００４４；２．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２；３．同济大学土木工程学院，上海２０００９２）摘要：芯筒刚臂结构广泛应用于超高层建筑设计中，但由于其刚臂设置引起的刚度突变容易造成刚臂及附近所在楼层在地震作用下发生破坏。目前，被动耗能减震技术日趋成熟，其中屈曲约束支撑（简称ＢＲ

2、Ｂ）在高层建筑中应用最为广泛。将ＢＲＢ设置于刚臂和外柱连接处，作为屈曲约束柱（简称ＢＲＣ），提出新的芯筒刚臂结构减震体系（ＢＲＣｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｕｔｒｉｇｇｅｒａｎｄｅｘｔｅｒｉｏｒｃｏｌｕｍｎｓｏｆＣＯＳ，简称ＢＲＣＣＣＯＳ减震结构体系），并基于抗震性能设计方法完成ＢＲＣ的设计。针对芯筒刚臂结构的平面简化模型，利用弹塑性时程分析方法研究其在地震作用下的结构特性。最后，根据不同的地震损伤模型评估研究该减震结构体系的地震损伤程度，研究分析表明，该减震结构体系能够降低由于刚臂设置引起的附近楼层和核心筒在地震下的损伤程度，并为该类结构

3、的耗能减震设计提供可靠的理论依据。关键词：芯筒刚臂结构；地震损伤；弹塑性时程分析；屈曲约束柱；地震损伤模型中图分类号：ＴＵ３９１，ＴＵ３５２．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９３７９（２０１３）０５－００１４－０７ＳｅｉｓｍｉｃＤａｍａｇｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＣｏｒｅＯｕｔｒｉｇｇｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１，犛犝犖犉犲犻犳犲犻２，３，犔犐犌狌狅狇犻犪狀犵２，３犇犈犖犌犣犺狅狀犵犾犻犪狀犵（１．ＣｈｉｎａＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＧｒｏｕｐ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｔａｔｅ

4、ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）ＤＥＮＧＺｈｏｎｇｌｉａｎｇ：ｄｅｎｇｚｌ＠ｃａｄｇ．ｃｎ犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｃｏｒｅｏｕｔｒｉｇｇｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＣＯＳ）ｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｕｐｅｒｈｉｇｈｒｉｓｅｂｕｉ

5、ｌｄｉｎｇ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｉｓａｃｏｎｃｅｒｎｏｎｌａｒｇｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｃａｕｓｅｄｂｙｏｕｔｒｉｇｇｅｒａｎｄｔｈｉｓｍｉｇｈｔｌｅａｄｔｏｓｅｖｅｒｅｄａｍａｇｅｔｏｔｈｅｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇｓｔｏｒｉｅｓｕｎｄｅｒｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．Ｐａｓｓｉｖｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｃｏｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｓｏｐｈｉｓｔｉｃａｔｅｄｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｏｎｅｏｆｗｈｉｃｈｗａｓｔｈｅｂｕｃｋｌｉｎｇｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｂｒａ

6、ｃｅ（ＢＲＢ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｗａｓａｌｓｏｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｈｉｇｈｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ａｎｅｗｅｎｅｒｇｙｄｉｓｓｉｐａｔｉｎｇｐｌａｎｕｔｉｌｉｚｉｎｇｂｕｃｋｌｉｎｇｒｅｓｔｒａｉｎｅｄｂｒａｃｅａｓｃｏｌｕｍｎｓ（ＢＲＣ）ａｔｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｗｈｅｒｅｔｈｅｏｕｔｒｉｇｇｅｒａｎｄｅｘｔｅｒｉｏｒｃｏｌｕｍｎｓｃｏｎｎｅｃｔ，ｉｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｃｏｒｅｏｕｔｒｉｇｇｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｈｅｒｅａｆｔｅｒｒｅｆｅｒｒｅｄｔｏａｓＢＲＣＣＣＯＳ

7、，ａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆＢＲＣｓｗａｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｕｓｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂａｓｅｄｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎ．Ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ２ＤｍｏｄｅｌｏｆＣＯＳ，ａｎｄａｆｅｗｓｅｉｓｍｉｃｄａｍａｇｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄａｍａｇｅｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃ

8、ａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｎｅｗｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｙｓｔｅｍＢＲＣＣＣＯＳｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｄａｍａｇｅｌｅｖｅｌｓｉｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ａｎｄｔｈｉｓ