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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.098防屈曲耗能支撑的静力推覆分析许可(大连理工大学建筑设计研究院,大连116000)摘要:以大连某大学实验楼(钢结构高层框架)为实例,将防屈曲支撑应用在实际工程中,对设计工程师不常用到的结构在塑性阶段的计算过程进行描述、分析,主要介绍静力推覆分析的过程与方法。关键词:防屈曲支撑(BRB);结构弹塑性静力推覆分析;静力推覆PUSH该工程为大连市东北财经大学实习培训中心扩建工程(如图1所示),总建筑面积为3580.68m2
2、,建筑层数:地下二层,地上7层,建筑高度为28.65m,二类高层民用建筑,结构主体为钢结构。该工程由于建筑功能需要,要求建筑中间为大空间,故该结构具有大跨度且层高较高的特点,致使结构整体偏柔。此结构弹性阶段的分析见文章“防屈曲耗能支撑在工程结构中计算-弹性阶段”,以下主要介绍本工程塑性阶段的分析,也是本工程的难点。1结构弹塑性动力时程分析该工程使用PKPM的SATWE模块进行弹性阶段的结构分析,EPDA和PUSH进行塑性阶段的分析。根据计算结果,结构在罕遇地震下的位移角满足规范1/70的要求,对延性比的计算由于程序不能直接
3、给出,所以需要间接的计算,《高钢》中给出了延性比的定义为层间最大允许位移与其弹性位移之比,即层间的弹塑性阶段计算的极限位移与结构开始屈服时的临界位移之比,极限位移现在已由塑性阶段的时程分析得到,而结构开始屈服时的临界位移只能由静力推覆法得到。2结构弹塑性静力推覆分析对结构进行静力作用下的弹塑性分析和动力作用下的弹塑性分析,对结构进行结构弹塑性静力推覆分析,分析结果如图2所示。如图2所示在推覆作用下结构最大位移角为1/211较时程分析下略小,可以看出能力曲线已穿越地震反应谱,说明结构能够抵抗罕遇地震。由图2及以下计算结果所示
4、,结构刚度突变是在第15.9步,即结构整体刚度开始下降,最大位移超过初始设置的限值。大部分竖向构件屈服,结构抵抗水平力到达极限。从计算结果可以看出,结构在第13步时刚度有所变化,即到第13步时结构开始有构件屈服,最先屈服的为防屈曲支撑,与设计所吻合。第15.9步所有防屈曲支撑均屈服,耗能阶段已到达极限,框架梁也开始屈服,随之大量框架柱也屈服,整体结构抗侧力到达极限,结构倒塌,当然,在实际地震中,有可能到达极限荷载也未倒塌,只是位移已经超过视觉正常值,尤其是钢结构框架,其延性是非常大的,抗大震能力也非常好。在结构第13步时开
5、始屈服的位移即为结构的屈服位移,可以看出相对位移最大值在第四层,位移角为1/324,故延性比为:屈服位移角/时程分析下的极限位移角=324/174=1.86<2.5(中心支撑框架),故结构延性比也满足规范要求。276建材世界2014年第35卷S13设普通支撑与不设支撑增大截面时的弹塑性分析计算结果描述普通支撑的弹塑性分析结果描述:由于在小震下防止支撑发生屈曲破坏,截面相对较大,导致在大震下最先屈服的不是支撑,而是在第13步时突然直接出现了图3所示的梁柱塑性铰的出现,导致结构延性大打折扣,即结构可能在大震的后期阶段发生突然倒
6、塌的现象,以至于结构的延性比不能够满足规范要求,安全度大大降低,而且用钢量也增加了不少。不设支撑,采用增大截面的框架极限位移角能够满足规范1/70要求,大震下极限位移角与屈服时的位移角的比值即延性比也能够满足规范要求,但是由于是靠框架来提高整个结构的刚度,所以其用钢量较大,而且大震下的延性比虽然能够满足规范,但是后期耗能段很短,整体结构的安全度较采用防屈曲支撑的模型要差很多。参考文献[1]周云.防屈曲耗能支撑结构设计与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.[2]王华琪,丁洁民,何志军.防屈曲支撑的应用与设计[J]
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