支撑布置方式对多高层钢结构抗震性能的影响分析

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1、黄　怡,等:支撑布置方式对多高层钢结构抗震性能的影响分析支撑布置方式对多高层钢结构抗震性能的影响分析黄　怡　王元清　石永久(清华大学结构工程和振动教育部重点实验室　北京　100084)摘　要　框架支撑体系作为多高层钢结构的一种结构形式被广泛采用。竖向支撑的布置方式对于结构的抗震性能有较大的影响。建立典型的多、高层框架模型(6层和18层),通过有限元软件ANSYS的抗震性能分析(模态分析、谱分析、时程分析,循环荷载分析),对比分析了动力荷载作用下,不同的支撑布置对结构的内力、变形以及耗能能力的影响。并在计算分析的基础上,探讨了支撑布置的影响规律。关

2、键词　支撑布置　抗震性能　时程分析ANALYSISOFSEISMICBEHAVIORSOFMULTI2STOREYANDHIGH2RISESTEELSTRUCTURESWITHDIFFERENTLAYOUTOFBRACESHuangYiWangYuanqingShiYongjiu(TheKeyLaboratoryofStructureEngineeringandVibrationofMinistryofEducation,TsinghuaUniversityBeijing100084)ABSTRACTThebracedframesystemisw

3、idelyadoptedinmulti2storeyandhigh2risesteelstructuresnowadays1Thelayoutofverticalbraceswillaffectthemechanicalperformanceofthestructuretosomeextent1Typicalmodelsofmulti2storeybuilding(62storey)andhigh2risebuilding(182storey)aresetup,whoseseismicpropertiesareanalyzed(including

4、modalanalysis,responsespectrumanalysis,time2historyanalysisandcyclicloadanalysis)byfiniteelementsoftwareANSYS1Throughcomparison,theeffectoflayoutofbracestointernalforce,displacement,energy2dissipatingcapabilityisstudied1Onthebasisofcalculationandanalysis,theinfluencinglawofbr

5、acelayoutformsonseismicbehaviorisalsoexplored1KEYWORDSbracelayoutseismicbehaviorstime2historyanalysis　　由于纯框架体系刚度小,通常6层以上的钢框架结构建筑,层间位移起控制作用,增加支撑体系,可提高结构整体刚度,减少梁、柱用钢量,梁、柱节点承受的弯矩小,构造也相对简单。因而框架-支撑体系在中高层钢结构建筑中得到了广泛应用。结构中布置竖向支撑,使得结构承受水平荷载(地震、风荷载)时存在两道防线:第一道防线是竖向支撑;第二道防线是框架。改变支撑的布置方

6、式,结图1　多层框架计算模型[1]构侧向刚度相应改变,而不同的侧向刚度使得结112　高层框架模型[2]构承受的地震荷载的大小也不同。采用6跨18层的框架,模型尺寸和梁柱截面尺本文通过有限元方法,对几种典型支撑布置方寸如图2所示,框架的荷载工况与模型1完全相同。案的多高层钢结构在地震作用下的响应进行了对比113　支撑布置方案分析,探讨了支撑布置方式对钢框架-支撑结构地根据文献[1]的研究,选择4种较为典型的钢框震响应的影响。架结构。支撑采用<89×3,布置方式如图3所示,分别为支撑布置在边跨、中跨、边中结合、每跨均布,1　计算模型每种结构的用钢量均

7、相同。多层框架和高层框架的111　多层框架模型布置方式类似。多层框架及梁柱截面尺寸如图1所示。结构的恒荷载为415kN/m2,活荷载为215kN/m2。抗震设第一作者:黄　怡　女　1980年5月出生　硕士研究生收稿日期:2005-02-22防烈度为8度,III类场地,第一组。SteelConstruction12005(5),Vol120,No18141©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.科研开发图2　高层框架计算模型114　有限元建模图3　支撑布置形式采用

8、ANSYS有限元计算软件,该软件在钢结1)计算结果构抗震性能方面计算结果良好。采用平面计算模计算得到多高层方案的自振周期列于表1,多型。