人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计与分析_林瑾.pdf

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1、工程设计人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计与分析林瑾１２李娟（１．宝钢工程技术集团有限公司，上海２０１９００；２．合肥市审计局，合肥２３００００）摘要：讨论美国钢结构抗震设计规程中人字形延性中心支撑钢框架的抗震设计和分析。在强震作用下的基本设计理念为：钢支撑框架中的塑性变形集中于支撑上，通过支撑受拉屈服和受压屈曲来消耗能量，其他结构构件需保持弹性。结合１栋９层支撑钢框架，阐述美国钢结构抗震设计规程的相关具体规定，并得到设计建议：支撑截面的选择受到局部宽厚比的限制；框架梁截面的尺寸由强度控制，主要考虑由于

2、支撑受拉屈服和受压屈曲所形成的竖向不平衡力的作用；框架柱截面的尺寸由考虑所有受压支撑移去时的结构模型控制。关键词：人字形支撑钢框架；抗震设计和分析；延性支撑框架；极限能力设计；美国规程ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－９９６３．２０１３．０２．００８ＳＥＩＳＭＩＣＤＥＳＩＧＮＡＮＤＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＤＵＣＴＩＬＥＣＨＥＶＲＯＮＣＯＮＣＥＮＴＲＩＣＡＬＬＹＢＲＡＣＥＤＦＲＡＭＥ１２ＬｉｎＪｉｎＬｉＪｕａｎ（１．ＢａｏｓｔｅｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔ

3、ｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１９００，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｆｅｉＡｕｄｉｔＢｕｒｅａｕ，Ｈｅｆｅｉ２３００００，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｔｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｄｕｃｔｉｌｅｃｈｅｖｒｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃａｌｌｙｂｒａｃｅｄｆｒａｍｅｓ（ＣＢＦ）ｉｎｔｈｅｌａｔｅｓｔＡＩＳＣｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｐｒｏｖｉｓｉｏｎ．ＴｈｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｄｅｓｉｇｎｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙｏｆｄｕｃｔｉｌｅＣＢＦｉｓｔｏ

4、ｃｅｎｔｅｒｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｂｒａｃｅｄｆｒａｍｅｓｏｎｂｒａｃｅｓｄｕｒｉｎｇｓｔｒｏｎｇｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｓ．Ｂｒａｃｅｓａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｈａｖｅｔｅｎｓｉｌｅｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｂｕｃｋｌｉｎｇｔｏｄｉｓｓｉｐａｔｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｏｔｈｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｄｅｍａｎｄｅｄｔｏｋｅｅｐｅｌａｓｔｉｃ．ＴｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｓｅｉｓｍｉｃｄｅｍａｎｄｓｓｔｉｐｕｌａｔｅｄｉｎＡＩＳＣｓｅｉｓ

5、ｍｉｃｐｒｏｖｉｓｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｐｌａｉｎｅｄｗｅｌｌｔｈｒｏｕｇｈｏｎｅｔｙｐｉｃａｌ９－ｓｔｏｒｙｂｒａｃｅｄｆｒａｍｅｈａｖｉｎｇｃｈｅｖｒｏｎｂｒａｃｅｓｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｏｎｄｅｓｉｇｎｃｏｕｌｄｂｅｒｅａｃｈｅｄ：ｔｈｅｂｒａｃｅｓｓｉｚｅｓａｒｅｌｉｍｉｔｅｄｂｙｔｈｅｓｔｒｉｎｇｅｒｌｏｃａｌｗｉｄｔｈ－ｔｏ－ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｒａｔｉｏ；ｈｅａｖｙｇｉｒｄｅｒｓａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｄｔｏｒｅｓｉｓｔｔｈｅｈｕｇｅｖｅｒ

6、ｔｉｃａｌｕｎｂａｌａｎｃｅｆｏｒｃｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｅｘｐｅｃｔｅｄｔｅｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄｅｘｐｅｃｔｅｄｐｏｓｔ－ｂｕｃｋｌｉｎｇｆｏｒｃｅ；ｔｈｅｂｒａｃｅｄｃｏｌｕｍｎｓａｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｂｒａｃｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｍｏｖｅｄ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｃｈｅｖｒｏｎｂｒａｃｅｄｆｒａｍｅ；ｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ；ｄｕｃｔｉｌｅｂｒａｃｅｄｆｒａｍｅ；ｕｌｔｉｍａｔｅｃａｐａｃ

7、ｉｔｙｄｅｓｉｇｎ；ＡＩＳＣｃｏｄｅ０引言钢结构的设计和研发能力。现代建筑结构体系中，钢支撑框架结构以其在美国钢结构协会（ＡｍｅｒｉｃａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｔｅｅｌ历次地震中的优良表现，成为结构设计人员在进行Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＡＩＳＣ）是具体负责编制和颁布有关建筑物抗震设防设计时的一个重要选项。相较于抗钢结构设计规范的专业协会，其于２０１１年颁布了新弯钢框架结构，钢支撑框架结构通过支撑的轴向拉版的普通钢结构设计规范（ＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒＳｔｒｕｃ－［１］伸和压缩来抵抗侧向荷载，

8、可以充分地利用钢材强ｔｕｒａｌＳｔｅｅｌＢｕｉｌｄｉｎｇｓ，ＡＩＳＣ３６０－１０）和钢结构度高的优点，有效地降低结构用钢量。同时，钢支撑抗震设计规程（ＳｅｉｓｍｉｃＰｒｏｖｉｓｉｏｎｓｆｏｒＳｔｒｕｃｔｕｒａｌ［２］框架还具有施工周期短，低碳可循环利用等优点，符ＳｔｅｅｌＢｕｉｌｄｉｎｇｓ，ＡＩＳＣ３４１－１０）以及相应的可以合国家住宅产业化和未来可持续发展的要求。基于无需额外验证就可直接应用于中延性和高延性钢框以上的特点，钢支撑框架体系近