防屈曲支撑钢框架的抗震性能影响因素分析.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2017年6月防屈曲支撑钢框架的抗震性能影响因素分析段利文（香港华艺设计顾问（深圳）有限公司深圳518031）摘要：本文采用ETABS结构分析软件对一栋12层的钢结构支撑钢框架进行计算分析，探讨了支撑不同布置方式、支撑形式以及支撑屈服强度对防屈曲支撑钢框架整体抗震性能的影响。关键词：防屈曲支撑；抗震性能中图分类号：TU398.9文献标识码：A文章编号：1673-0038（2017）25-0048-021防屈曲支撑的优点及其构成钢结构由于其轻质、高强、延性好的特点，在工程中得到了大

2、量的应用。但纯钢框架的抗侧刚度小，在地震中的变形往往过大。支撑框架具有抗侧刚度大的特点，这使得其在抗震设防区得到大量应用。然而，普通支撑在地震作用下存在受压屈曲的问题，容易发生失稳破坏。防屈曲支撑的应用，克服了普通支撑的这个缺陷。大量研究证明防屈曲支撑具有稳定的滞回特性和良好的耗能能力，能够有效的提高钢框架的抗震性能。通常防屈曲支撑是由内核单元、约束单元和滑动约束机制构成，具体构成如图1所示。图2结构平面图地震作用的大小也不同。合理的支撑布置形式，不仅可以提高结图1防屈曲支撑构成构刚度，控制结构侧移

3、，还可以最大程度上减小支撑对柱引起的2影响防屈曲支撑钢框架抗震性能因素分析附加内力的影响。探讨支撑的布置方式对防屈曲支撑框架结构本文将运用美国CSI公司开发研制的ETABS结构分析软件地震响应的影响显得很重要。以下对4种支撑布置方案结构抗对防屈曲支撑钢框架整体抗震性能的影响因素进行研究。通过震性能的比较。防屈曲支撑布置在A和E轴线上，每层均布置4有限元这种既直观和又经济的分析方法，可以比较详细地了解根内核单元防屈曲支撑，截面面积均取7200mm2。图3为防屈曲各因素对结构性能的影响，为进一步的实验研

4、究和结构设计提支撑在A轴沿竖向的布置方案图，E轴的支撑布置同A轴。供一定的理论依据和设计建议。本文研究的对象为一栋12层的防屈曲支撑钢框架结构，结构平面如图2所示。结构层高均为3.6m，纵横向各四跨，柱距均为6m。除特殊说明外，防屈曲支撑均布置在A轴线和E轴线所在的框架中。钢梁和钢柱采用Q345钢材，弹性模量取为2.06×105N/mm2，支撑钢材除特殊说明外均采用Q235钢材，弹性模量取为2.06×105N/mm2。框架柱各层统一采用箱形截面：口350×图3防屈曲支撑的不同布置方式350×14mm

5、，框架梁统一采用工字形截面：HM400×200×10×支撑的布置方式主要分为以下几类：16mm。梁、柱采用框架单元，防屈曲支撑采用弹塑性连接单元第一类：支撑布置于第2、3跨，即中间跨（方案1）；（Plastic1）来模拟。第二类：支撑布置于第1、3跨（方案2）；采用时程分析方法对结构进行分析，考虑自重和楼板活载，第三类：支撑布置于第1、4跨，即边跨（方案3）；恒载取3.5kN/m2，活载取2.0kN/m2。结构位于Ⅷ度Ⅱ类场地上，地第四类：支撑沿跨度方向满跨布置，且每跨支撑数目相同（方震波采用EI-

6、Centro波，并截取强震记录前20s作为时程输入，地案4）。震波的峰值加速度取除特殊说明外均取400cm/s2。防屈曲支撑与通过计算分析，各方案的层间位移角如图4所示。主框架理想铰接，只承受轴向荷载，框架梁柱除特殊说明外均为经过对计算结果初步分析可知，四种布置方案层间位移大小刚接。为：方案4＜方案1＜方案2＜方案3；提取各种方案的支撑轴力对比后发现，四种布置方案支撑的轴力大小为：方案3＜方案2＜方2.1支撑不同布置方式的影响案1＜方案4，轴力越大，说明支撑发挥的作用越大，耗能效果越在钢框架结构中通

7、过改变防屈曲支撑的布置方式，结构将获好。得不同的侧向刚度，而不同的侧向刚度又使得结构承受的水平·48·2017年6月建材与装饰规划与设计撑，截面面积都取7200mm2，屈服强度模型1、2、3分别为700kN、1645kN、2415kN，屈服后刚度均取0.02倍弹性刚度。地震峰值加速度取200cm/s2和400cm/s2。通过计算，三个计算模型在地震作用下的层间位移角如图7所示。图4各种方案的最大层间位移角分布因此，为了获得更好的抗震性能，在布置防屈曲支撑时，应遵循以下原则：（1）防屈曲支撑在结构中应

8、对称布置；图7不同峰值加速度下层间位移角（2）防屈曲支撑的布置应做到尽量使结构刚度分布均匀；从图7中可以看到，在中震作用下，模型1的层间位移角比（3）在结构竖向和水平方向保持防屈曲支撑的连续性可以有其它两种模型的都要小，尤其是在六层以上非常明显，这是因为效增强结构的刚度和耗能能力；在中震下，三种模型主体结构都处于弹性状态，模型1中的支撑（4）当由于建筑要求，不能在每跨都布置支撑时，尽量不要分屈服强度低，变形大，能耗散比较多的地震能量，从而降低结构开布置在边跨（如方案3