多层防屈曲耗能支撑框架简化设计与分析.pdf

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1、42低温建筑技术2015年第11期(总第209期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．11．016多层防屈曲耗能支撑框架简化设计与分析钱立，陶忠，邱蕊(昆明理工大学建筑工程学院．昆明650500)【摘要】防屈曲耗能支撑是一种新型的减震构件，现已经在各类的工程中进行了推广，具有较好的减震性能。文中实例通过研究防屈曲耗能支撑的力学性能及减震原理，采用了“基于中震性能”设计防屈曲耗能支撑框架的简化设计方法，该方法充分考虑了附加刚度和阻尼共同降低地震反应的原理。通过软件模拟，发现此方法较为简化、便捷。【关键词】防屈曲耗能支撑；简化设计方法；抗震性能；混合结构【中图分

2、类号】TU352．1【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)11—0042—031工程概况(第2层)，Y向中震的层间位移角最大值增大为1／101本工程为五层混合结构教学楼，长57m，宽22m，(第2层)。主框架结构在中震作用下将难以保持弹建筑面积5398m，底层楼高4．2m，其他楼层为3．6m，性水平，需增设防屈曲耗能支撑来提高结构刚度和阻建筑平面图如图1所示。该教学楼位于云南楚雄，使尼，从而保证框架在中震作用下保持为弹性。用年限50年，建筑抗震设防为重点设防类，风压为1．2减震结构目标位移降低率和弹性刚度0．35kN／m，抗震设防烈度为7度(0．15g)，地震分

3、组由层间位移角平均值计算目标位移降低率，因为为三组，场地特征周期为0．45s，场地类别二类。使用所有楼层中最大值来计算目标位移降低率将使1．1主框架结构设计其他楼层设计太保守而不经济。取目标层间位移角根据规范要求，按照竖向荷载和小震作用进行框为1／250，即安装防屈曲耗能支撑后主框架在中震时架结构设计。该工程结构体系为钢框架一钢筋混凝为弹性。由公式R=[o]／o得到向位移降低率R土现浇楼板结构，结构形式采用矩形钢管混凝土柱一为0．6174，Y向为0．5192。主框架初始阻尼比取H型钢梁框架结构。矩形钢管混凝土柱尺寸为0．04，经计算，延性系数为3．5时得到较小的KJKf，350ra

4、m，柱距9．6m，钢材为Q345，混凝土材料为cAo，此时设计结果较精确，向附加弹性刚度比K／墨为H型钢梁的高度为450～550mm，材料为Q345，楼板采1．2089，Y向为2．1084。用100mm厚的现浇钢筋混凝土板。1．3防屈曲耗能支撑需求计算及布置通过计算分析，求得了满足目标位移降低率的等效单质点体系延性系数和附加弹性刚度比。⋯下一步是将需求的附加弹性刚度分配到多质点体系中，采用等比例方法进行分配。计算各层所需附加弹性刚度值，再计算各层所需防屈曲耗能支撑内核单元总面积A并将其换算为各层所需总支撑轴向屈服荷载F的形式，最后求得所需防屈曲耗能支撑的数量和图1建筑平面图及防屈曲

5、耗能支撑布置吨位。为了简化后续施工和设计的难度，将第一层在PKPM中进行小震反应谱分析，水平地震影响两个方向所需的防屈曲耗能支撑的吨位设置为85t，将系数最大值为0．12，框架结构初始阻尼比为0．04。两第2—5层两个方向所需的防屈曲耗能支撑的吨位设个方向的层间位移角最大值小于规范规定的弹性层置为60t。防屈曲耗能支撑布置如图1所示。间位移角限值1／250，不需要对框架进行重新设计。2模型建立对主框架结构进行中震反应谱分析，将水平地震影响文中采用Midas．Gen进行防屈曲耗能支撑框架抗系数最大值增大2．85倍，即取中震水平地震影响系数震性能分析。其中，假设楼板平面内刚度无穷大，采

6、最大值为0．33，两个方向的层间位移角值均发生了较用软件中的梁单元来模拟结构的梁柱。因防屈曲耗明显的变化，向中震层间位移角最大值增大为1／122能支撑在整个过程中仅受轴向拉压作用，故采用软件[基金项目]国家科技支撑计划项目(2013BAK13BO1)钱立等：多层防屈曲耗能支撑框架简化设计与分析43中桁架单元来对支撑模拟，结构三维图如图2所示。从层间位移角分析结果看出，各时程波作用下主框架结构各层间位移角均小于1／250。安装支撑后，各层间位移角均发生了不同程度的减小，且远小于规范弹性层间位移角限值，结构保持弹性。在各条时程波单独作用下向的最大层间位移角1／319(第2层)，防屈曲耗

7、能支撑框架向最大层间位移角1／499(第2层)，相对于纯框架结构层间位移角降低26％。图2结构三维模型图3弹性分析3．1地震波的选取谱表1时程分析地震加速度最大值cm·s图3七条时程曲线与规范反应谱曲线对比O0O32l30．3中震弹塑性时程分析(1)层间位移角。由于篇幅有限，文中图表仅列出方向的各类分析，结构在中震时程波作用下的《抗规》给出了时程分析时各设防烈度下所对应层间位移角分析如表3所示，不是所有楼层在时程波的小震、中震、大震下的地震地震加速度时程的最大下的位移