高层建筑偏心支撑钢框架结构设计.pdf

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1、高层建筑偏心支撑钢框架结构设计12■曹洪涛徐如[摘要]本文对比分析了一高层钢结构建筑框架结构和偏250心支撑框架结构的抗震性能，比较了它们的自振特性及层间位移等地震作用效应，并提出了偏心支撑体系的具体设200计方法。150[关键词]高层建筑偏心支撑抗震设计楼层位移/mm100UBF-YEBF-Y偏心支撑钢结构框架以支撑系统作为第一道防UBF-XEBF-X线，在地震作用下首先吸收和耗散一部分地震能量，50内力重分布后由框架承担水平地震力，构成两道抗震设防，整体变形呈现类似于框剪结构的反“S”形。0层数图1结构主要平面布置图161

2、11621263136与框架结构相比，既具有较高的侧向刚度，且具有二、建立模型并分析更好的防倒塌能力。耗能连梁在很大程度上决定吸图2考虑双向水平地震作用的结构顶点位移结构分析采用盈建科软件分析，采用空间杆单收地震能力的强弱，耗能梁的长度直接影响到耗能（注：“UBF”表示无支撑纯框架结构，“EBF”表示偏心支元模拟梁、柱及桁架杆件，分别建立框架结构、偏梁段的屈服形式：较短时为剪切屈服型，较长时为撑结构，下同）心支撑框架结构分析模型。楼板简化为刚性楼板，弯曲屈服型，其中，剪切屈服型耗能连梁的耗能能按弹性方法计算结构内力及位移，振型

3、采用总刚分力较强。UBF-Y析方法。采用振型分解反应谱法分析水平荷载作用EBF-Y0.0030一、工程概况UBF-X下结构的响应，选取EICentro波、Taft波和南京EBF-X本工程为一钢结构高层综合楼，高100.5m，地0.0025波三条强震记录及四条人工模拟加速度时程曲线进上30层，地下2层。东西向长41.2m，南北向长行时程分析。20.002025.2m，建筑总面积35000m。地下两层为机动车三、分析结果库及设备用房，1～15层为办公层，16～30层为公0.00151.结构自振特性寓层，设备转换层至于12层，30层

4、为机房。建筑取计算振型个数为21个，列出前6阶自振周期层间位移角/rad0.0010场地类别为Ⅱ类，丙类抗震设防，7度设防烈度，于表1。Tg=0.35s，基本地震加速度值为0.10g。0.0005表1结构自振周期受功能要求限制，核心筒内不宜布置剪力墙，振型阶次纯框架周期/s偏心支撑结构周期/s层数0.0000考虑到高层建筑物的抗扭转及抗位移效应，1～16.00074.69861591317212529333725.90774.581330层沿核心筒部位设偏心支撑（图中阴影所示），34.91184.1536图3考虑双向水平地震作

5、用的结构层间位移角并在10、13、29层沿2、5轴线增设支撑。偏心支42.05251.617752.0431.6097图2表明，偏心支撑框架结构体系比纯框架结撑采用Q345-B轧制宽翼缘H型钢制作，耗能梁长度61.73241.4773构在X、Y方向的最大顶点侧移值有较大幅度的降取1.5m。图1给出该建筑的主要平面布置。表1表明，偏心支撑结构比框架结构周期减少低，其中X向降低约30%，Y向降低约28%。图3表了22%，显著加强了结构的刚度。明，偏心支撑框架结构最大层间位移角为1/563，2.谱分析远小于纯框架结构的最大层间位移角

6、1/383。分别给出两种结构按考虑扭转效应的振型分解3.时程分析反应谱法计算的地震作用下结构的顶点侧移曲线及给出卓越周期较长的南京波激励下结构顶点加层位移角曲线，如图2、图3所示。速度时程曲线如图4所示。30002500UBF2000EBF150010005000013162.14.26.38.4-5000.420.841.261.682.522.943.363.784.625.045.465.886.727.147.567.988.829.249.6610.110.510.911.311.812.212.613.413.91

7、4.314.715.115.5加速度/mm/s/s-1000-1500-2000-2500时间/s图4南京波激励下纯框架结构加速度时程曲线060城市建筑┃结构•抗震┃URBANISMANDARCHITECTURE┃STRUCTURE•ASEISMATIC图4表明，整个地震波激励持续时间上，原框16000而纯框架结构则梁柱均有体现，表明耗能梁起到了架结构的顶点加速度基本上比偏心支撑结构顶点加UBF-X耗散地震能量，保护主体结构免于破坏的作用。14000UBF-Y速度大，说明偏心支撑结构能降低结构对地震激励EBF-X四、结语的放大

8、作用。12000EBF-Y偏心支撑作为结构抗侧力构件，在满足建筑外楼层最大位移曲线和最大层剪力曲线如图5、观和使用功能需求的基础上，既增加了结构的抗侧10000图6所示。刚度，减小了结构在地震作用下的层间位移和扭转8000效应，又因为耗能连梁的存在有效地保护了支撑，1400U