X型支撑-框架结构抗震性能分析.pdf

《X型支撑-框架结构抗震性能分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、X型支撑一框架结构抗震性能分析王志鑫滨州学院建筑工程系摘要：本文以实际工程为背景，分析了x型支撑一框架结构的抗震性能，分析结果表明，铰接支撑可以有效提高纯混凝土框架结构的抗侧刚度，有效减小结构水平位移及层间位移角，增大结构延性以及耗能能力，起到第一道设防的效果。关键词：框架结构；支撑；抗震性能；SAP20001引言近年来，世界各地频发重大地震，造成了巨大的经济损失以及惨重的人员伤亡，如：智利的8．8级地震、阿富汗7．5级地震、印尼的7．9级地震、日本的9．0级地震以及中国的汶川地震等。钢筋混凝土框架结构具有空间布置灵活、施工简便、技术成熟等优点，是中国地震区广

2、泛采用的一种结构形式，但其抗侧刚度小、地震作用下水平位移大，结构耗能能力及抗震能力有限。框架剪力墙结构抗侧刚度大，具有良好的抗震性能，但结构自重大，空间布置不灵活，对地基的处理要求高。通过在框架结构中合理设置铰接支撑，可以有效提高其抗侧刚度和延性，又不增加结构自重且施工方便。本文作者以某商场实际工程为背景，利用国际上比较成熟的大型有限元软件SAP2000建立了8层包含钢管中心支撑的钢筋混凝土框架以及包含钢管混凝土中心支撑的钢筋混凝土框架计算模型和纯钢筋混凝土框架计算模型，比较分析了这些结构的地震反应和抗震性能，为此类结构的深入研究奠定了基础。2工程概况和计算模

3、型本研究分析了烟台某8层商场的主楼，首层层高5．1m，标准层层高3．9m，总高度32．4m，柱网平面尺寸6．0mx8．7m；抗震设防烈度为7度(0．19)，设计地震分组为一组，Ⅱ类场地(T。=0．35s)。该工程采用三种不同的结构方案，M1为钢筋混凝土纯框架结构，柱截面尺寸均为650mmx650mm，横向框架梁截面为300mmxSOOmm，纵向框架梁截面为300mmx600mm，次梁3●●o：-^．●÷-■●_L——一：369．二‘：(a)结构位移4。●3：▲e2；▲●{!——————二———J——二JL—L一：。I(1000；40‘’60'4"0々0x!,3

4、e(b)层间位移角截面为250mmX500mm，板厚为120mm，混凝土等级强度均为C30。M2为钢筋混凝土框架一钢管中心支撑结构，第三榀与第八榀布置竖向连续x型中心支撑支撑采用直径150mm、壁厚6mm的Q235钢管iM3为钢筋混凝土框架一钢管混凝土中心支撑结构，在M2钢管支撑内填充C30混凝土。利用SAP2000进行分析，采用膜单元模拟水平楼板，空间杆单元模拟梁、柱和支撑，支撑两端与框架以铰连接。3线性分析结果本文采用底部剪力法，振型分解反应谱法和时程分析法_一种方法进行分析。3．1底部剪力法分析结果在横向地震作用工况下，各模型楼层位移fd)、层间侧移角(

5、0)、3轴和5轴楼层剪力①及总楼层剪力(F)沿竖向分布曲线见图1。从图l可以看出：①结构模型M2及M3的楼层侧移明显小于M1，M2顶点最大位移减小约28％，M3减小约39％；②各模型最大层间侧移角均满足《建筑抗震设计规范》”u最大限值要求，M2和M3层间位移角较M1明显减小，分布更加均匀，M2最大层间侧移角减小约18％，M3减小约28％；③在M1中，各榀框架层剪力基本是相同的，加入支撑后，带支撑的一榀框架(3轴)明显承担了更多的剪力，起到了第一道设防的效果，钢管混凝土支撑由于刚度更大，其承担的剪力更多。3．2振型分解反应谱法计算结果采用Ritz向量法进行振型分

6、析，取计算振型数为8，采用《建筑抗震设计规范》””中的反应谱，振型组合采用CQC法，方向组合采用修正SRSS法””。8P-_．捌7c-．▲：}-··‘：+：；s}．·▲>6ll，1·▲▲_M3。i。·▲i5_j．．．{；5i。·▲4}．．·4j。·▲3L-．_·：oi。e‘⋯2}．-·i2i···i：一i；：i：i：；r1L—一。一．．．。叫_·：11．：。，．。±坚：!塑8h确：x幽耐：耐24x10‘：8](10：：：j疗6百雨万砭聂孤再再赢5『m3霸尊々J5琏禹目(c)楼层剪力(d)3轴剪力与5轴剪力的比值图1底部剪力法分析结果2542016．04啊⋯一一

7、表1￡1t1(a)结构位移鳓(b)层间位移角(c)底部剪力法和振型分解(d)底部剪力法和振型分解反应谱法位移比值反应谱法层间位移角比值图2振型分解反应谱法结果在反应谱工况下，各模型前3阶振型(Mode)的周期(71)见表1横向前三阶自振周期ModeMlM2M3Mode-l1．4596271．2352921．133056T／sMode一20．469448O．400840O．369436Mode一30．2636120．2272980．207554从表1看出：各模型的的一阶振型周期接近，M2(M3)的二阶振型周期约为Ml的二阶振型周期的85％(77％)，各模型的第l

8、、2阶振型分别以纵向、横向平动为主，这